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1、 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧第6章 柴油机混合气的形成与燃烧山东交通学院 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧知识目标知识目标1 1了解柴油机混合气的形成方式。了解柴油机混合气的形成方式。2 2掌握柴油机的燃烧过程以及影响因素。掌握柴油机的燃烧过程以及影响因素。3 3掌握各种不正常的燃油喷射现象。掌握各种不正常的燃油喷射现象。4 4了解柴油机各种燃烧室的特点了解柴油机各种燃烧室的特点 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧能力目标能力目标1.1.能够分析柴油机混合气形成特点。能够分析柴油机混合气形成特点
2、。2.2.能够分析柴油机正常燃烧过程在不同能够分析柴油机正常燃烧过程在不同阶段的燃烧特点。阶段的燃烧特点。3.3.综合运用知识给出控制柴油机燃烧过综合运用知识给出控制柴油机燃烧过程的主要措施。程的主要措施。 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧柴油机燃烧过程柴油机燃烧过程混合气的形成和燃烧室混合气的形成和燃烧室燃油喷射和雾化燃油喷射和雾化燃烧过程的影响因素燃烧过程的影响因素2022-5-30本章主要内容本章主要内容 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧燃烧过程的特点燃烧过程的特点1.高压喷油在气缸内形成可燃混合气高压喷油在气缸内形成可燃混
3、合气2. 压缩自燃。压缩自燃。燃烧必须具备的条件燃烧必须具备的条件1.可燃混合气必须具有一定的温度可燃混合气必须具有一定的温度2.可燃混合气必须在一定的浓度范围内可燃混合气必须在一定的浓度范围内 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧6.1 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧二、燃烧过程二、燃烧过程各阶段划分：各阶段划分：1：着火延迟着火延迟期期 2：缓燃期：缓燃期3：速燃期：速燃期4：补燃期：补燃期D D 最高温度最高温度 C C最高压力最高压力A A开始喷油开始喷油B B开始着火开始着火E E
4、 燃烧结束燃烧结束 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 （一）（一） 着火延迟期着火延迟期 （滞燃期（滞燃期A-B ） A 喷油嘴针阀打开向缸高压喷油喷油嘴针阀打开向缸高压喷油。 此时，缸内温度虽已远远超过柴油的自燃温度此时，缸内温度虽已远远超过柴油的自燃温度 （可达（可达 400400800 800 ） ，但并不马上着火，但并不马上着火。 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成
5、与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 B 缸内压力脱离压缩线开始急骤增高。缸内压力脱离压缩线开始急骤增高。 一般时间：一般时间：0.00070.003 s；对应的曲轴转角称为着火延迟角对应的曲轴转角称为着火延迟角 尽管着火延迟期尽管着火延迟期 很短，但却对燃烧过程、尤其是柴油机的燃烧很短，但却对燃烧过程、尤其是柴油机的燃烧过程影响很大，因此十分重要。过程影响很大，因此十分重要。 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 着火延迟期长短会明显影响阶段喷油量和预制混合气着火延迟期长短会明显影响阶段喷油量和预制混合气量的多少，从而影响柴油机
6、的燃烧特性、动力性爱那量的多少，从而影响柴油机的燃烧特性、动力性爱那个、经济性、排放特性以及噪声振动，必须精确控制。个、经济性、排放特性以及噪声振动，必须精确控制。 在燃料十六烷值一定的情况下，影响着火延迟期长短在燃料十六烷值一定的情况下，影响着火延迟期长短的主要因素是燃烧室内的温度和压力。的主要因素是燃烧室内的温度和压力。 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧2022-5-30温度与压力对着火延迟期的影响。温度与压力对着火延迟期的影响。 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油
7、机混合气的形成与燃烧 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧（二）（二） 速燃期速燃期 B BC C B 点开始着火，压力急骤增高，接近等容燃烧。点开始着火，压力急骤增高，接近等容燃烧。 持续喷油，即随喷随燃。持续喷油，即随喷随燃。C 最高压力点。最高压力点。 为表示为表示BC阶段压力升高的急骤程度，引入概念阶段压力升高的急骤程度，引入概念压力升高压力升高率：率： Mpa/degCA pp3m ax2323ppp 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 ， 运
8、动部件冲击载荷运动部件冲击载荷 ，工作粗暴，柴油机寿命，工作粗暴，柴油机寿命 ； 过急的压力升高会导致温度明显升高，使过急的压力升高会导致温度明显升高，使Nox生成量明显增加。生成量明显增加。 ， 做功不利，柴油机性能做功不利，柴油机性能 兼顾运转平稳性，兼顾运转平稳性， 不宜超过不宜超过0.40.5MPa/（），为抑制），为抑制Nox生成，生成， 应更低。应更低。ppm axpmaxppp 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧速燃期如何控制压力升高率速燃期如何控制压力升高率 缩短着火延迟期时间缩短着火延迟期时间 减少着火延
9、迟期内喷入的燃油量减少着火延迟期内喷入的燃油量你能想出哪些方法？你能想出哪些方法？燃料（十六烷值）；压缩比；进气增压；燃料（十六烷值）；压缩比；进气增压；预热；选用不同的喷油器等预热；选用不同的喷油器等 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 （三）（三） 缓燃期缓燃期 C CD DD 最高温度点。最高温度点。 17002000 K。放热量达放热量达7080%。 D点一般在上止点后点一般在上止点后2035曲轴转角处出现。
10、曲轴转角处出现。 喷油在此阶段停止，喷油在此阶段停止，V ，p ，接近等压燃烧。，接近等压燃烧。废气量废气量 ，氧气、燃油量，氧气、燃油量 燃烧燃烧 。maxTTD 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 最高压力出现在上止点后最高压力出现在上止点后10151015，柴油机最高，柴油机最高压力点出现的位置与哪些因素有关？压力点出现的位置与哪些因素有关？喷油提前角；着火延迟期和速燃期的长短。喷油提前角；着火延迟期和速燃期的长短。 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成
11、与燃烧 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 （四）（四） 补燃期补燃期 D DE E E 放热量达放热量达9599%。 补燃期在膨胀过程中。补燃期在膨胀过程中。 补燃期补燃期 ， ，动力性，动力性 ，冷却水温度，冷却水温度 ，排气温度，排气温度 ，排放差。，排放差。teb 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧所以，应尽量减少补燃。柴油机由于随喷随燃，所以，应尽量减少补燃。柴油机由于随喷随燃，混合时间短，补燃要比汽油机严重。混合时间短，补燃要比汽油机严重。
12、高速、高负荷下由于过量空气系数小，混合气形高速、高负荷下由于过量空气系数小，混合气形成和燃烧时间更短，后燃更为严重。成和燃烧时间更短，后燃更为严重。 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧柴油机燃烧放热规律三要素柴油机燃烧放热规律三要素 燃烧放热始点燃烧放热始点 燃烧放热持续时间燃烧放热持续时间 燃烧放热率规律燃烧放热率规律 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的
13、形成与燃烧理想的燃烧放热规律及其控制理想的燃烧放热规律及其控制n 放热始点的位置要保证最大燃烧压力出现在上放热始点的位置要保证最大燃烧压力出现在上止点后止点后12151215；n 通过柴油机喷油提前角的变化以及着火落后期通过柴油机喷油提前角的变化以及着火落后期长短来加以调控。长短来加以调控。 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧三三 影响着火延迟期影响着火延迟期 的因素的因素i 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧（三）（三） 喷油提前角喷油提前角 影响最
14、大的因素影响最大的因素 虽然喷油时的压力较高，但着火时刻推迟虽然喷油时的压力较高，但着火时刻推迟,使燃烧使燃烧 ， 所以，所以， 有一个使有一个使 i 为最小的为最小的 。 高速时高速时: 1015 degCA 低速时低速时: 510 degCA 一一 般般: = 510 degCA cpTciiminimin 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧（四）（四） 转速转速N Nn n 漏气、散热损失漏气、散热损失 ， ；喷油压力喷油压力 雾化雾化 ；气流运动；气流运动 蒸发蒸发 混合气形成好转混合气形成好转 。但但n n 着火
15、延迟角着火延迟角 pcTcii 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧（六）（六） 增压增压 增压增压 ， pcTci（五）（五） 十六烷值十六烷值 十六烷值十六烷值 柴油的自燃性柴油的自燃性 缸内缸内p，T大时，影响不大；大时，影响不大； 缸内缸内p，T小时小时 。i 6.1 柴油机的燃烧过程柴油机的燃烧过程 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧第第2 2节节 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧6.2.16.2.1供油系统
16、和喷射过程供油系统和喷射过程1.1.柴油机供油系统柴油机供油系统l大、中型车采用泵-管-嘴供油系统；l轻型车采用分配式喷油泵供油系统6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧典型供油系统的组成典型供油系统的组成 油箱油箱 输油泵输油泵 滤油器滤油器 低压油管低压油管 喷油泵喷油泵 高压油管高压油管 喷油器喷油器(喷油嘴喷油嘴)油箱油箱输油泵输油泵滤油器滤油器低压油管低压油管喷油泵喷油泵高压油管高压油管喷油器喷油器(喷油嘴喷油嘴)6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃
17、烧柴油机混合气的形成与燃烧n 喷油泵：喷油泵：定时定量经高压油管向各缸的喷油器周定时定量经高压油管向各缸的喷油器周期性的供给高压燃油。期性的供给高压燃油。n 喷油器：喷油器：将喷油泵供给的高压燃油喷入柴油机燃将喷油泵供给的高压燃油喷入柴油机燃烧室，使燃油雾化成微细的油粒，并按一定的要烧室，使燃油雾化成微细的油粒，并按一定的要求适当的分布在燃烧室内。求适当的分布在燃烧室内。2022-5-306.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧n喷油器喷油器2022-5-306.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第
18、6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧孔式喷嘴孔式喷嘴 主要用于直喷式燃烧室中。主要用于直喷式燃烧室中。 孔数孔数: 15个，个， = 0.250.8 mm。 雾化好，但易阻塞。孔数越少，雾化越好，但也易阻塞。雾化好，但易阻塞。孔数越少，雾化越好，但也易阻塞。 轴针式喷嘴轴针式喷嘴 主要用于分隔式燃烧室中。主要用于分隔式燃烧室中。 = 13 mm，通道间隙，通道间隙 = 0.0250.05 mm。 雾化差，但有自洁作用，不易阻塞。雾化差，但有自洁作用，不易阻塞。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成
19、与燃烧n喷油嘴的流通特性喷油嘴的流通特性喷孔有效流通截面积与针阀升程的关系喷孔有效流通截面积与针阀升程的关系6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧n喷油泵的节流作用喷油泵的节流作用柱塞式喷油泵工作过程柱塞式喷油泵工作过程 柱塞上行，使喷油泵内压力升柱塞上行，使喷油泵内压力升高，当压力升高到一定值时，高，当压力升高到一定值时，克服喷油泵上方出油阀弹簧预克服喷油泵上方出油阀弹簧预紧力和高压油管内的残余油压，紧力和高压油管内的残余油压，顶开出油阀，通过高压油管向顶开出油阀，通过高压油管向喷油器供油。喷油器供油。6.2 柴
20、油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧上行过程中，上行过程中，2点过了点过了4点之点之后，打开回油口，使泵内油后，打开回油口，使泵内油压下降。当泵内油压小于出压下降。当泵内油压小于出油阀弹簧预紧力和高压油管油阀弹簧预紧力和高压油管内的残余油压力时，出油阀内的残余油压力时，出油阀落座，喷油停止。落座，喷油停止。 下行过程中下行过程中2点过了点过了4点之后，点之后，回油停止，重新进油。回油停止，重新进油。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧喷油泵的
21、喷油泵的节流作用节流作用理论上理论上 （不存在节流）（不存在节流）上行上行当当3点与点与5点重合时，才开始点重合时，才开始供油。供油。当当2点与点与4点重合时，即开始点重合时，即开始回油，停止供油。回油，停止供油。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧山东交通学院n实际上实际上 （存在节流）（存在节流） 上行过程上行过程 当当3点不到点不到5点时，由于通道小，节点时，由于通道小，节流，已经开始供油。流，已经开始供油。 关闭进油口时关闭进油口时 供油提前。供油提前。 当当2点过了点过了4点以后，通道小，节流，点以后，
22、通道小，节流，才开始回油，停止供油。才开始回油，停止供油。 开启回油口时开启回油口时 供油持续。供油持续。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧2022-5-30所以，由于节流作用，实际所以，由于节流作用，实际供油比理论供油时间长，供供油比理论供油时间长，供油量大。油量大。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧n 喷油泵速度特性喷油泵速度特性喷油泵油量控制机构（齿条或拉杆）位置固定，循环供喷油泵油量控制机构（齿条或拉杆）位置固定，循环供
23、油量随喷油泵转速变化的关系称为喷油泵的速度特性油量随喷油泵转速变化的关系称为喷油泵的速度特性。 n 节流作用节流作用 循环供油时间循环供油时间 循环供油量循环供油量 g 6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧n 车用的适应性车用的适应性车用车用 ： 希望希望n g (v ) Me (例如例如: 低速大低速大负荷工况负荷工况)喷油泵速度特性喷油泵速度特性 ： n g Me 因此，喷油泵速度特性不适合于车用因此，喷油泵速度特性不适合于车用,必须进行校正必须进行校正。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化
24、第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧n 喷油泵速度特性校正喷油泵速度特性校正 出油阀校正出油阀校正 可变减压容积和可变减压作用可变减压容积和可变减压作用措施：措施：尾部尾部4条锥形槽，尺寸向阀顶逐减；出油阀减压环条锥形槽，尺寸向阀顶逐减；出油阀减压环带凸缘与出油阀座内孔有不同间隙；出油阀开节流小孔带凸缘与出油阀座内孔有不同间隙；出油阀开节流小孔 结果：结果：n 节流作用节流作用 g Me 6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧2022-5-306.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷
25、射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 调速器校正调速器校正 n b Me （ 在发动机特性中介绍）在发动机特性中介绍）6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧2022-5-30n 喷射过程喷射过程 从喷油泵开始供油直至喷油器停止喷油的过程。整个从喷油泵开始供油直至喷油器停止喷油的过程。整个喷油过程在全负荷工况下约占喷油过程在全负荷工况下约占1540曲轴转角。曲轴转角。整个喷射过程分为三个阶段：整个喷射过程分为三个阶段：喷射延迟阶段喷射延迟阶段主喷射阶段主喷射阶段喷油结束阶段喷油结
26、束阶段6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧供油始点供油始点A喷油始点喷油始点B喷油器端压力急降喷油器端压力急降C喷油器针阀完全落座喷油器针阀完全落座D喷射延迟阶段喷射延迟阶段主喷射阶段主喷射阶段喷射结束阶段喷射结束阶段喷油时间由柱塞有效行程喷油时间由柱塞有效行程喷喷油油器器端端压压力力喷喷油油泵泵端端压压力力6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧喷油规律喷油规律单位时间（或曲轴转角）的喷油量随时间（或曲轴转单位时间（或曲轴转角）的喷油
27、量随时间（或曲轴转角）的变化规律。角）的变化规律。喷油规律影响放热规律，放热规律影响动力性、经济喷油规律影响放热规律，放热规律影响动力性、经济性和排放。性和排放。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧几何供油规律与喷油规律几何供油规律与喷油规律p 几何供油规律几何供油规律：油泵凸轮每转一度油泵凸轮每转一度 （或每秒）（或每秒） 喷油泵供喷油泵供入高压油管的燃油量入高压油管的燃油量 ml/degPA ml/degPA或或ml/s ml/s 随喷油泵凸轮轴转随喷油泵凸轮轴转角角 （或时间（或时间 t t ）的变化关系的
28、变化关系。p 喷油规律喷油规律：油泵凸轮每转一度油泵凸轮每转一度 （或每秒）（或每秒） 喷油器喷喷油器喷入燃烧室内的燃油量入燃烧室内的燃油量 ml/degPA ml/degPA或或ml/s ml/s 随喷油泵凸轮轴随喷油泵凸轮轴转角转角 （或时间（或时间 t t ）的变化关系。的变化关系。几何供油规律与喷油规律不同几何供油规律与喷油规律不同6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧两者差别的主要原因两者差别的主要原因n 燃油的可压缩性燃油的可压缩性 燃油在低压时可视为不可压缩流体，但是高压（燃油在低压时可视为不可压缩流
29、体，但是高压（30200MPa）时必须考虑其可压缩性，高压系统中压力变化较大。时必须考虑其可压缩性，高压系统中压力变化较大。n 压力波传播滞后压力波传播滞后 虽然压力波传播速度高达虽然压力波传播速度高达12001400m/s，仍有明显的相位，仍有明显的相位差，差，1米高压油管在发动机转速为米高压油管在发动机转速为3000r/min，相位差达到，相位差达到10曲轴转角。曲轴转角。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧n 压力波动压力波动 高压系统中压力波传播速度高的反复反射和叠加会造成喷油高压系统中压力波传播速度高的
30、反复反射和叠加会造成喷油规律和供油规律在形状上产生差异。规律和供油规律在形状上产生差异。n 高压容积变化高压容积变化 油管的弹性变形以及出油阀和针阀两个弹性系统的影响造成油管的弹性变形以及出油阀和针阀两个弹性系统的影响造成高压容积发生变化。高压系统压力变化越大，管子内径越大，高压容积发生变化。高压系统压力变化越大，管子内径越大，管路越长，容积变化越大。管路越长，容积变化越大。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧异常喷射现象异常喷射现象a.二次喷射二次喷射b.断续喷射断续喷射c.隔次喷射隔次喷射d.气穴与穴蚀气穴与
31、穴蚀6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧二次喷射二次喷射定义定义：喷射终了喷油器针阀落座以喷射终了喷油器针阀落座以后后,在压力波动的影响下再次升起喷在压力波动的影响下再次升起喷油的现象油的现象. 原因原因：高压油管内压力波引起高压油管内压力波引起。 危害危害：喷射时间喷射时间 +喷油压力喷油压力 雾雾化不良，燃烧不完全，补燃严重，化不良，燃烧不完全，补燃严重，排污排污 ，炭烟，炭烟 ，零件过热。，零件过热。发动机高转速、高负荷下容易发生。发动机高转速、高负荷下容易发生。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷
32、射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧减少二次喷射的方法减少二次喷射的方法 减少高压油管容积，增加高压油管刚度，减少高压油管容积，增加高压油管刚度， 减少喷孔直径减少喷孔直径 增加出油阀的减压容积增加出油阀的减压容积6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧断续喷射断续喷射主要发生在低速低负荷工况主要发生在低速低负荷工况 喷油时间正常，但某一瞬时喷油泵喷油时间正常，但某一瞬时喷油泵的供油量小于从喷油嘴喷出的燃油的供油量小于从喷油嘴喷出的燃油量，针阀在喷射过程中周期性跳动。量，针阀在喷
33、射过程中周期性跳动。针阀运动次数越多，喷油嘴易磨损。针阀运动次数越多，喷油嘴易磨损。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧 原因原因：低速、尤其是怠速时，油压不足，压不开针阀。：低速、尤其是怠速时，油压不足，压不开针阀。下一循环时油压聚足，压开针阀喷射。下一循环时油压聚足，压开针阀喷射。 危害危害：怠速运转不稳定；：怠速运转不稳定； 限制了最低稳定车速。限制了最低稳定车速。隔次喷射隔次喷射6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧气穴与穴蚀
34、气穴与穴蚀 瞬间某一部位高压油路中的压力接近于零压时，会产生油和瞬间某一部位高压油路中的压力接近于零压时，会产生油和空气的气泡。空气的气泡。称为气穴。称为气穴。气泡在随后的高压下爆裂，气泡的连续产生和爆裂会引起油气泡在随后的高压下爆裂，气泡的连续产生和爆裂会引起油管压力在主喷射后高频波动，对金属表面形成冲击，这种现管压力在主喷射后高频波动，对金属表面形成冲击，这种现象多次出现会导致疲劳损坏，象多次出现会导致疲劳损坏，称为穴蚀。称为穴蚀。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧n 燃料的喷雾燃料的喷雾喷雾的作用喷雾的作
35、用只有当燃料与空气充分接触，形成可燃混合气时，才有可只有当燃料与空气充分接触，形成可燃混合气时，才有可能燃烧。接触面积越大，可燃混合气越多，燃烧越完善。能燃烧。接触面积越大，可燃混合气越多，燃烧越完善。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧喷雾特性喷雾特性p 油束射程油束射程L并不一定越大越好，这要根据混合气形成的机理与燃烧并不一定越大越好，这要根据混合气形成的机理与燃烧室形状具体分析。室形状具体分析。L 燃料喷到壁面上多燃料喷到壁面上多 空间混合气太稀。空间混合气太稀。L 燃料集中燃料集中 混合气分布不均匀混合气
36、分布不均匀,空气利用空气利用 。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧p 喷雾锥角喷雾锥角 反映油束的紧密程度。反映油束的紧密程度。孔式喷嘴孔式喷嘴 油束松散，粒细。油束松散，粒细。轴针式喷嘴轴针式喷嘴 油束紧密，粒粗。油束紧密，粒粗。p 雾化质量（雾化特性）雾化质量（雾化特性）细度细度 油滴平均直径，油滴平均直径越小，雾化细：油滴平均直径，油滴平均直径越小，雾化细：雾化好雾化好均匀度均匀度 油滴最大直径和油滴平均直径，均匀：油滴最大直径和油滴平均直径，均匀： 雾化雾化好好粒细粒细均匀度好，粒粗均匀度好，粒粗均匀度
37、差。均匀度差。6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧6.2 柴油机的燃油喷射与雾化柴油机的燃油喷射与雾化 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧1. 空间雾化空间雾化 将燃料喷在燃烧室空间使之成为雾状，再利用空气运动达将燃料喷在燃烧室空间使之成为雾状，再利用空气运动达到充分混合。到充分混合。 特点特点: 对燃料喷雾要求高对燃料喷雾要求高 （采用多孔喷嘴）（采用多孔喷嘴）
38、 燃烧易于完全，燃烧易于完全，经济性好。经济性好。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧ppmax但初期空间分布燃料多，燃烧迅速但初期空间分布燃料多，燃烧迅速 工作粗暴。工作粗暴。对空气运动要求不高对空气运动要求不高 后期燃料易被早期燃烧产物包围，后期燃料易被早期燃烧产物包围，高温裂解高温裂解 排气冒烟。排气冒烟。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧2. 油膜蒸发油膜蒸发 （M过程）过程） 空间雾化型混合气蒸发方式要求将燃料尽
39、量喷在燃烧室空空间雾化型混合气蒸发方式要求将燃料尽量喷在燃烧室空间，而油膜蒸发型混合气蒸发方式则有意将燃料喷在燃烧间，而油膜蒸发型混合气蒸发方式则有意将燃料喷在燃烧室壁面上，使之成为薄薄的一层油膜附着在燃烧室壁面上，室壁面上，使之成为薄薄的一层油膜附着在燃烧室壁面上，只有一小部分燃料分布在燃烧室空间。经燃烧室壁面和燃只有一小部分燃料分布在燃烧室空间。经燃烧室壁面和燃烧加热，边蒸发，边混合，边燃烧。初期蒸发、燃烧慢，烧加热，边蒸发，边混合，边燃烧。初期蒸发、燃烧慢，后期蒸发、燃烧迅速后期蒸发、燃烧迅速 （先缓后急）。（先缓后急）。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6
40、6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧特点特点:1 对燃料喷雾要求不高对燃料喷雾要求不高 （采用单、双孔喷嘴），对空气运动（采用单、双孔喷嘴），对空气运动要求高。要求高。2 放热先缓后急放热先缓后急 p，pm ax噪声小，经济性较好噪声小，经济性较好。3 但低速性能不好，冷起动困难。对进气道、燃料供给系统和但低速性能不好，冷起动困难。对进气道、燃料供给系统和燃烧室结构参数之间的配合要求很高，制造工艺要求严格。燃烧室结构参数之间的配合要求很高，制造工艺要求严格。 工作柔和，工作柔和，第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃
41、烧柴油机混合气的形成与燃烧2022-5-30第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧n柴油机燃烧室柴油机燃烧室 柴油机混合气的形成和燃烧都是在柴油机混合气的形成和燃烧都是在燃烧室进行，时间燃烧室进行，时间非常短，要使发动机具有良好的性能，不但要有良好的非常短，要使发动机具有良好的性能，不但要有良好的燃料喷射系统，较高的燃料喷雾质量，还必须有与燃料燃料喷射系统，较高的燃料喷雾质量，还必须有与燃料喷射配合恰当的燃烧室形状和气流运动。喷射配合恰当的燃烧室形状和气流运动。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及
42、燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧柴油机燃烧室按结构形式可分为柴油机燃烧室按结构形式可分为 直接喷射式直接喷射式 分割喷射式分割喷射式2022-5-30第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧（一）（一） 直喷式燃烧室直喷式燃烧室结构特点：结构特点：位于活塞顶部，具有统一空间的燃烧室位于活塞顶部，具有统一空间的燃烧室1.开式开式 中、大型，中、低速船舶、发电用柴油机，不组中、大型，中、低速船舶、发电用柴油机，不组织进气涡流，空间雾化型混合气蒸发方式。织进气涡流，空间雾化型混合
43、气蒸发方式。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧2. 半开式半开式 中、小型，中、高速车用柴油机中、小型，中、高速车用柴油机 （1 1） 型型 （2 2） 球型球型 （3 3） 复合式复合式 （ U U型型 ）第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧直喷半开式燃烧室主要用于直喷半开式燃烧室主要用于中、小型，中、高速车用中、小型，中、高速车用直喷半开式燃烧室直喷半开式燃烧室p 型燃烧室型燃烧室混合气形成方式：混合气形成方式：空间雾
44、化。空间雾化。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧，油束射程油束射程 燃油喷在燃烧室局部空间，空气燃油喷在燃烧室局部空间，空气利用率利用率 。，油束射程油束射程，气流运动气流运动 燃油喷在燃烧室壁燃油喷在燃烧室壁面上，雾化差。面上，雾化差。6 . 04 . 0DdkdDkDdk 型燃烧室主要结构参数型燃烧室主要结构参数其中其中 dk 燃烧室喉口直径；燃烧室喉口直径； D 汽缸直径汽缸直径第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧
45、空气利用率空气利用率 ，散热面积，散热面积 燃烧好。燃烧好。 所以，所以， 希望希望 尽可能大。尽可能大。85. 075. 0ckVVVVkcVVkc其中 Vk 燃烧室容积； Vc活塞位于上止点时压缩容积 第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧（1 1） 长型多孔长型多孔(3(35 5 个个) )喷嘴，孔径喷嘴，孔径 d = 0.250.4mm mm 。 针阀开启压力针阀开启压力 19.6 Mpa 19.6 Mpa ，喷雾夹角，喷雾夹角 140160 （2 2）i i 工作粗暴。工作粗暴。（3 3） 1.3，
46、大大 空气利用率空气利用率 空气停留时间空气停留时间 NOx NOx （4 4） 结构简单，散热面积结构简单，散热面积 ，冷起动性好，经济性好。，冷起动性好，经济性好。 型燃烧室主要特点型燃烧室主要特点第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧p 半开式球形燃烧室半开式球形燃烧室混合气形成方式：混合气形成方式：油膜蒸发。油膜蒸发。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧半开式球形燃烧室主要特点半开式球形燃烧室主要特点 螺旋进气道，进气
47、涡流强；螺旋进气道，进气涡流强； 采用单孔喷嘴采用单孔喷嘴=0.50.7mm，或双孔喷嘴，或双孔喷嘴=0.30.4mm。喷嘴与汽缸盖平面成。喷嘴与汽缸盖平面成70夹角，沿顺夹角，沿顺气流方向喷射；气流方向喷射； 由于油膜的隔热作用，缸壁温度合适，由于油膜的隔热作用，缸壁温度合适，200350。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧半开式球形燃烧室主要特点半开式球形燃烧室主要特点 值较小，值较小， =1.1左右，空气利用率左右，空气利用率 ； 工作平稳、柔和，噪声小。经济性、动力性较好；工作平稳、柔和，噪声小。经
48、济性、动力性较好； 冷起动性和低速性差，排污严重；冷起动性和低速性差，排污严重； 缸径缸径D不可太大，一般在不可太大，一般在140mm内。内。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧p 复合型（复合型（U）燃烧室）燃烧室混合气形成方式：油膜蒸发混合气形成方式：油膜蒸发+空间雾化。空间雾化。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧半开式燃烧室的空气运动半开式燃烧室的空气运动n进气涡流进气涡流n挤压涡流挤压涡流第第3 3节节 混合气的形
49、成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧n进气涡流进气涡流使进气气流相对于气缸中心产生一个力，使进气气流相对于气缸中心产生一个力，形成涡流形成涡流 切向进气道切向进气道 螺旋进气道螺旋进气道第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧（二）分隔式燃烧室（二）分隔式燃烧室主要用于高速柴油机。主要用于高速柴油机。结构特点结构特点: 整个燃烧室分隔成两个空间，主燃烧室设于整个燃烧室分隔成两个空间，主燃烧室设于活塞顶部，副燃烧室位于汽缸盖内，中间用通道连接。活塞顶部，副
50、燃烧室位于汽缸盖内，中间用通道连接。燃油喷入副燃烧室内。燃油喷入副燃烧室内。根据气流运动方式分为：根据气流运动方式分为： 涡流室和预燃室涡流室和预燃室第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧n涡流室型涡流室型结构特点结构特点副燃烧室呈球形，与主燃副燃烧室呈球形，与主燃烧室通过相切的孔道相通。烧室通过相切的孔道相通。第第3 3节节 混合气的形成及燃烧室混合气的形成及燃烧室 第第6 6章章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧%8050ckVV燃烧室容积涡流室容积%5 .31活塞顶面积通道截面积n涡流室型