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1、 第四章第四章 柴油机的燃料与燃烧柴油机的燃料与燃烧 第一节第一节 柴油的使用性能柴油的使用性能 柴油的发火性柴油的发火性:柴油的自燃能力，十六烷值表示。柴油的自燃能力，十六烷值表示。十六烷值高的，不易蒸发、高温易裂解发火。十六烷值高的，不易蒸发、高温易裂解发火。车用柴油机：十六烷值车用柴油机：十六烷值4060。柴油的蒸发性：柴油的蒸发性：柴油蒸发性影响混合气的形成和燃烧过程。蒸发性用馏柴油蒸发性影响混合气的形成和燃烧过程。蒸发性用馏程表示：程表示：50%、90%、95%馏出温度评价。馏出温度评价。50%馏出温度低，轻馏分多，蒸发性好，着火性差。馏出温度低，轻馏分多，蒸发性好，着火性差。过低，
2、柴油机工作粗暴。过低，柴油机工作粗暴。90%、95%馏出温度高，不易蒸发的重馏分多，燃烧馏出温度高，不易蒸发的重馏分多，燃烧后易排黑烟。后易排黑烟。要求的要求的50%馏出温度适宜，馏出温度适宜，90%和和95%馏出温度较低。馏出温度较低。1 粘度：粘度：粘度粘度决定流动性，影响喷油雾化质量和润滑能力。决定流动性，影响喷油雾化质量和润滑能力。凝点：凝点：冷却到失去流动性的温度，评价柴油的低温流动性。冷却到失去流动性的温度，评价柴油的低温流动性。国产轻柴油的牌号以凝点标号（国产轻柴油的牌号以凝点标号（10号的凝点为号的凝点为10）。）。柴油凝点低的好。选用时，凝点要比最低环境柴油凝点低的好。选用时
3、，凝点要比最低环境温度低温度低3 5。牌号适用范围10号有预热设备的柴油机5号气温在8 OC以上地区0号气温在4 OC以上地区10号气温在5 OC以上地区20号气温在14 OC以上地区35号气温在29 OC以上地区50号气温在44OC以上地区2 第二节第二节 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、柴油机混合气的形成一、柴油机混合气的形成 1.1.混合气形成特点：混合气形成特点：柴油的蒸发性差，用高压油泵和喷油器在压缩行程终了时喷入燃烧室，柴油的蒸发性差，用高压油泵和喷油器在压缩行程终了时喷入燃烧室，与缸内高温高压的空气混合形成混合气。喷油结束前就会燃烧，混合气的与缸内高温高压的
4、空气混合形成混合气。喷油结束前就会燃烧，混合气的形成和燃烧同时进行，边喷油边雾化边混合边燃烧。形成和燃烧同时进行，边喷油边雾化边混合边燃烧。2.2.混合气形成特点：混合气形成特点：.空间雾化混合方式空间雾化混合方式 喷油器以一定压力、射程和雾化质量将油喷入整个燃烧室形成油雾，喷油器以一定压力、射程和雾化质量将油喷入整个燃烧室形成油雾，油从高温空气中吸热、蒸发、扩散与空气混合形成可燃混合气。油从高温空气中吸热、蒸发、扩散与空气混合形成可燃混合气。要求油束的形状要求油束的形状(射程、锥角射程、锥角)与燃烧室形状匹配，保证混合气形成与燃烧室形状匹配，保证混合气形成均匀。采用多孔喷油器，扩大油雾分布空
5、间；组织一定的空气涡流运动，均匀。采用多孔喷油器，扩大油雾分布空间；组织一定的空气涡流运动，加速混合气的形成。加速混合气的形成。.油膜蒸发混合方式油膜蒸发混合方式 喷油器将大部分油喷射到燃烧室壁面上形成油膜，小部分喷射到空间。喷油器将大部分油喷射到燃烧室壁面上形成油膜，小部分喷射到空间。小部分油在空间蒸发、扩散与空气混合先着火，燃烧室温度上升。油膜在小部分油在空间蒸发、扩散与空气混合先着火，燃烧室温度上升。油膜在空气涡流作用下，受热蒸发与空气混合，形成可燃混合气。空气涡流作用下，受热蒸发与空气混合，形成可燃混合气。与空间雾化混合方式相比，油膜蒸发混合方式形成的混合气均匀；由于分与空间雾化混合方
6、式相比，油膜蒸发混合方式形成的混合气均匀；由于分层燃烧，同时燃烧的混合气量少，汽缸压力上升缓慢，工作柔和。层燃烧，同时燃烧的混合气量少，汽缸压力上升缓慢，工作柔和。3着火延迟期：着火延迟期：对燃烧过程影响很大。对燃烧过程影响很大。速燃期：速燃期：压力升高率过大，使柴油机工压力升高率过大，使柴油机工作粗暴，噪声大，作粗暴，噪声大，NONOX X排放量增加；压力排放量增加；压力升高率过小，使热效率、动力性下降。升高率过小，使热效率、动力性下降。缓燃期：缓燃期：大部分燃料此期间燃烧；大部分燃料此期间燃烧；这一阶段的特点：高温缺氧这一阶段的特点：高温缺氧补燃期：补燃期：传热损失增加、发动机过热、传热损
7、失增加、发动机过热、排气温度升高，经济性下降排气温度升高，经济性下降。其终点难。其终点难以确定（尤其高速、大负荷工况）。以确定（尤其高速、大负荷工况）。二、柴油机的燃烧过程二、柴油机的燃烧过程4 第三节第三节 柴油机的排气污染与噪声柴油机的排气污染与噪声 一、排气污染一、排气污染:炭烟生成量多：压缩比高；重质成分多。炭烟生成量多：压缩比高；重质成分多。CO、HC和和NOX生成量少：过量空气系数较大生成量少：过量空气系数较大。负荷对排气污染影响：负荷增加，排气污染增加。负荷对排气污染影响：负荷增加，排气污染增加。燃烧室结构对排气污染影响：分隔室式燃烧室排气污染低。燃烧室结构对排气污染影响：分隔室
8、式燃烧室排气污染低。二、燃烧噪声：二、燃烧噪声：降低燃烧噪声的措施：控制着火延迟期内混合气的数量降低燃烧噪声的措施：控制着火延迟期内混合气的数量（减小喷油提前角、选用发火性能好的柴油、提高压缩比减小喷油提前角、选用发火性能好的柴油、提高压缩比等）等）；控制燃烧速度（；控制燃烧速度（采用废气再循环）采用废气再循环）。有害成分有害成分单位单位汽油机汽油机柴油机柴油机直接喷射式燃烧室直接喷射式燃烧室分隔式燃烧室分隔式燃烧室CO%0.650.050.50.050.5HCppm20005001000200300NOXppm4000150020007001000碳烟碳烟g/m30.0050.20.30.1
9、0.15排气污染比较排气污染比较5 燃烧噪声和机械燃烧噪声和机械噪声：噪声：着火延迟期内形成的混合气在速燃期中几乎同时燃烧，着火延迟期内形成的混合气在速燃期中几乎同时燃烧，汽缸压力急剧升高而产生压力波，压力波通过汽缸体、汽缸盖汽缸压力急剧升高而产生压力波，压力波通过汽缸体、汽缸盖等向外辐射，产生等向外辐射，产生燃烧噪声燃烧噪声。燃烧产生的压力波也会对缸体、缸盖、活塞、连杆等产燃烧产生的压力波也会对缸体、缸盖、活塞、连杆等产生冲击引起机械振动，产生生冲击引起机械振动，产生机械噪声机械噪声。产生燃烧噪声的根源：产生燃烧噪声的根源：主要在速燃期，其次是缓燃期，其它对噪声影响不大。主要在速燃期，其次是缓燃期，其它对噪声影响不大。6