柴油机的着火过程解读

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柴油机点火工作原理

柴油机点火工作原理

柴油机点火工作原理
柴油机是一种内燃机,其点火工作原理与汽油机有所不同。

柴油机采用压燃式燃烧,即在高压高温的环境下将燃油点燃,而不是通过火花塞点火。

柴油机点火的关键在于压缩空气使其达到高温状态,然后将燃油喷射到高温空气中,使其瞬间自燃。

以下是柴油机点火工作的基本原理:
1. 启动阶段:当柴油机启动时,活塞在上止点附近,气缸内的空气被压缩,使气缸内温度升高。

2. 压气阶段:随着活塞向下运动,气缸内的压力和温度继续升高,直到达到足够高的压力,使气缸内的空气处于点火温度。

3. 燃油喷射阶段:当活塞到达上止点附近时,燃油喷射器开始喷射燃油到气缸中。

燃油经过高压喷射后,迅速细分成微小的颗粒,并与高温空气混合。

4. 自燃阶段:燃油与高温空气混合后,由于高温空气的压力和温度达到了柴油的自燃点,燃油会迅速自燃,形成高温高压的可燃气体。

5. 气体膨胀阶段:自燃的燃料气体会迅速膨胀,推动活塞向下运动,将燃气排出气缸。

6. 排气阶段:当活塞到达下止点附近时,排气门打开,将燃气
从气缸中排出,完成一个循环。

柴油机点火工作原理的关键在于高温高压的空气能够使燃油迅速点燃,从而推动活塞运动。

与汽油机相比,柴油机具有更高的压缩比和燃烧效率,因此在一些重型机械和车辆上得到广泛应用。

柴油机燃烧室

柴油机燃烧室

柴油机燃烧室柴油机在进气过程中进入燃烧室的是纯空气,在压缩过程接近终了时柴油才被喷入,经一定准备后即自行着火燃烧。

由于柴油机的混合气形成的时间比汽油机短促的多,而且柴油的蒸发性和流动性都较汽油差,使得柴油在燃烧前难以彻底雾化蒸发并与空气混合,因而柴油机所形成的可燃混合气的品质较汽油机差。

因此,柴油机采用较大的过量空气系数,使吸入燃烧室的柴油能够燃烧的比较完全。

雾化混合利用燃油与空气的相对运动形成混合气。

雾化质量越高,混合气形成越快,混合越均匀。

空间雾化形成的混合气,包括完全气相和极其细小油滴。

空间雾化混合雾化→蒸发→扩散混合油膜蒸发混合利用燃烧室壁面高温使其表面的燃油油膜蒸发形成混合气。

燃烧室壁温越高,混合气形成越快。

油膜蒸发形成的混合气是完全气相的。

油膜蒸发混合蒸发→扩散混合因此,油膜蒸发混合必须组织空气运动。

直喷式燃烧室柴油机的性能特点:球形燃烧室的缺点:(1)冷起动比较困难。

因为空间雾化燃料少,起动时燃烧室壁温低,壁面蒸发混合少。

(2)加速性能较差,空气涡流跟不上,容易冒黑烟;(3)低负荷时冒蓝烟,HC排放增加;(4)高、低速性能差别大;(5)增压适应性差,循环供油量大油膜变厚,影响混合气形成速率。

(6)在大缸径上应用困难。

当缸径增大时,每循环供油量增多,而燃烧室的相对表面积减小,使油膜变厚,影响混合气形成速率。

涡流室燃烧室主要特点(1) 混合气形成和燃烧主要是利用有组织的强烈压缩涡流;对喷雾质量要求不高,采用轴针式喷油嘴,喷油压力低,降低对燃油系统的要求,减少喷孔堵塞。

(2) 混合气形成质量对转速变化不敏感;由于压缩涡流随转速升高而加强,在高转速时仍能保证较好的混合质量,另外进气门直径大,高转速仍可获得较高的充气效率。

(3) 强烈的压缩涡流使空气利用率高,过量空气系数小,平均有效压力高。

(4) 压力升高率较小,运转平稳;初期燃烧在涡流室内进行,不是直接作用在活塞上。

(5) 节流损失和散热损失大,冷起动困难,燃油消耗率较高;相对散热面积较大,同时直接与冷却水接触;气体经过通道造成节流损失。

柴油机燃烧过程

柴油机燃烧过程

燃烧过程的影晌因素
• 1、燃油品质:十六烷值高,自燃性好 • 2、缸内工质状态:压缩终点的空气温度、压力和扰动 • 3、喷油定时:过大:将因喷油时刻缸内工质状态不利于着火, 使滞燃期增长;最高爆发压力过高,燃烧粗暴。 • 过小,将因着火前缸内温度与压力己下降,而使滞燃期也增长, 但活塞己下行使最高爆发压力降低,后燃增加,排气温度上升。 • 4、雾化质量 • 5、换气质量 • 6、运转工况:转速 和负荷



• 从气缸内燃油发火燃烧到出现最高压力为止的这段时期称为速燃期。 柴袖机的发火点一般在上止点前几度曲轴转角,而最高爆发压力点约 为上止点后 lOCA 一 l5CA 。 * 特点是气缸中的压力迅速上升至最高爆 发压力。一是由于燃烧急剧进行,二是由于活塞的位移极微。在速燃 期中,不但烧掉了滞燃期形成的可燃混合气,还烧掉了速燃期喷入气 缸并已完成了燃烧准备的部分燃油,燃烧近乎在等容状态下进行。 • 评价速燃期的重要参数是平均压力增长率,它表示本阶段内气缸内相 应于单位曲轴转角的平均压力增长量。平均压力增长率小,则柴油机 工作柔和,燃烧平稳,无敲击声。大则粗暴,常伴有敲击声,一般 〈0。4MPA • 速燃期的燃烧速率很难直接用控制该燃烧期燃油与空气混合速度的办 法来加以控制,故亦称不可控燃烧期,由于速燃期的可燃混合气主要 是滞燃期喷入气缸的燃油所准备的,所以应通过滞燃期来影响速燃期, 力求缩短滞燃期、减少滞燃量、控制可燃混合气的形成量。滞燃期对 燃烧质量起决定作用,控制滞燃期是影响燃烧过程的重要手段。此阶 段亦称预混合燃烧阶段
• 燃烧过程
• 二、燃烧过程
• • • • • • • • 滞燃阶段I--自喷油始点A 至着火点B; 速燃阶段2--自着火点B 至最高压力点C; 缓燃阶段3--自最高压力点C 至最高温度点D; 后燃阶段4--自最高温度点 至燃烧终点。

柴油机的物理知识点总结

柴油机的物理知识点总结

柴油机的物理知识点总结一、柴油机的工作原理柴油机的工作原理主要包括四个基本过程:进气、压缩、燃烧和排气。

这些过程也称为柴油机的四冲程,分别对应柴油机的一次循环。

下面我们来逐一介绍这四个过程。

1. 进气:首先是进气过程。

柴油机进气门打开,活塞向下运动,气缸内的压力降低,空气被吸入气缸内。

这时燃油喷射器喷射一定量的柴油,与进入气缸内的空气混合。

2. 压缩:接着是压缩过程。

活塞向上运动,将混合气体压缩至高压。

在高压下,混合气体的温度也会升高,使混合气体更容易燃烧。

3. 燃烧:压缩结束后,喷油嘴向气缸内喷射高压柴油,柴油遇到高温高压气体瞬间着火,产生爆炸。

爆炸产生的高压气体推动活塞向下运动,驱动曲轴旋转,从而传递动力。

4. 排气:最后是排气过程。

气缸内的废气通过排气门排出,为下一个循环的进气过程做准备。

以上四个过程构成了柴油机的一个完整工作循环,也称为柴油机的四冲程。

二、柴油机的原理结构柴油机包括外部部分和内部部分。

外部部分包括机壳、缸盖、气门、进气管、排气管等,主要起到保护和连接的作用。

内部部分主要包括曲轴、连杆、活塞、气缸、燃油喷射器等。

以下我们逐一介绍柴油机的主要部件。

1. 气缸:气缸是柴油机中存放燃气的空间,根据气缸数量不同,柴油机可以分为单缸、多缸等类型。

气缸通常由高强度金属材料制成,具有耐高温、耐磨损的特点。

2. 活塞:活塞是气缸内的活动部件,负责压缩混合气体和转换爆炸能量。

活塞通常由铝合金或铸铁制成,具有良好的导热性能和耐磨损性能。

3. 曲轴:曲轴是柴油机的主要旋转部件,是由几节连杆构成的转轴。

曲轴可将活塞的上下往复运动转换为旋转运动,驱动柴油机的输出轴。

4. 连杆:连杆连接活塞和曲轴,起到传递动力的作用。

连杆承受着来自活塞的冲击力和扭矩,需要具有足够的强度和刚度。

5. 燃油喷射器:燃油喷射器是柴油机的关键部件,负责在适当的时机将高压柴油喷射到气缸内与空气混合。

燃油喷射器的喷油量和喷油时间由电控系统控制,从而控制燃烧的时机和效果。

柴油机燃烧过程

柴油机燃烧过程
• 后处理是对排出的废气在进入大气环境前进行 处理,使废气中有害成分的含量进一步降低。 后处理主要包括炭烟等微粒后处理(如水洗涤 法、静电除尘法以及微粒过滤法等)以及催化 反应法(如使用各种氧化催化剂和还原催化剂 使排气中的CO和HC进一步氧化成CO2和H2O 等)。后处理属于一种控制污染物的补救措施。
• *废气再循环(EGR)是将排气管中的一部分废气引入进气管与新 气混合后再进到气缸中,用废气中的N2和CO2抑制缸内的燃烧, 降低燃烧室中的温度,从而减缓了NO生成速度,有效地降低了 NO排放浓度。但EGR在高负荷时由于减少了供氧量,使炭烟排 放增加,同时使柴油机的油耗率增加,功率下降。
2)后处理
燃烧过程的影晌因素
• 1、燃油品质:十六烷值高,自燃性好 • 2、缸内工质状态:压缩终点的空气温度、压力和扰动 • 3、喷油定时:过大:将因喷油时刻缸内工质状态不利于着火,
使滞燃期增长;最高爆发压力过高,燃烧粗暴。 • 过小,将因着火前缸内温度与压力己下降,而使滞燃期也增长,
但活塞己下行使最高爆发压力降低,后燃增加,排气温度上升。 • 4、雾化质量 • 5、换气质量 • 6、运转工况:转速 和负荷
内过程中所产生的有害排放物。如对燃油去硫、减少芳香烃含量、 精细过滤、乳化、磁化、放添加剂及对空气喷水、废气再循环等 • 对硫化物处理燃油去硫可能是今后优先使用的措施。
前处理:
• *应用乳化技术在燃油中掺水或在进气管中喷水均因水蒸气的汽 化潜热和比热较大,降低了缸内温度,增加了缸内OH基以及因乳 化油滴引起的“微爆”现象,提高了雾化质量从而大大降低NO物 和炭烟污染物。同时乳化燃油尚可提高经济性,但可能造成气缸 部件锈蚀及水沾污滑油等问题。
• 此阶段燃烧室中的废气和燃烧中间产物增多而氧分子变少缓燃期的主 要矛盾是油气得到氧分子的速度赶不上燃烧速度的需要而发生不完全燃 烧。此燃烧期的长短主要取决于负荷大显燃烧时期,故统称为主燃期。

发动机原理第六章柴油机混合气形成与燃烧

发动机原理第六章柴油机混合气形成与燃烧

2.对柴油机燃烧室的要求:
① α小,但应燃烧完全及时; ② 适度的ΔP/ΔΦ和Pz值;以保证工作柔和,
平稳,可靠; ③ 排气品质好; ④ 变工况适应好;应在负荷、转速变化时,
柴油机性能稳定; ⑤ 冷起动性好; ⑥ 制造、维修方便。
3、直喷式燃烧室的空气涡流运动
空气涡流运动是加速混合气形成的 有效手段;也是保证完善燃烧的重 要条件。
3.影响喷注质量的主要因素:
喷注结构,喷油压力,气缸内空气的压力,柴油
的粘度等。
二、空气运动对混合气形成的影响
缸内空气的涡流运动能加速雾化的油滴与 周围空气的混合,促进燃烧过程的进行。
但涡流过强,会使燃烧产物与邻近的喷注重叠; 涡流过强也使进气阻力加大,充量系数下降。
三、典型燃烧室结构分析
1.燃烧室分为两大类:直喷式和分开式。 直喷式燃烧室:燃油直接喷入由活塞顶和缸盖形成的
汽油机:提高火焰传播速度。 柴油机:保证及时形成较均匀的混合气。
第一节 混合气形成与燃烧过程
一、燃烧方式--油滴扩散燃烧
柴油机是在压缩过程中活塞接近上止点时,借助喷 油设备将燃油在高压下成雾状喷入燃烧室,以便 与空气形成可燃混合气。
油滴的着火要满足两个条件: (1)混合气的温度要高于着火临界温度。 (2)混合气的浓度要适当,即混合气的浓度要在
不变)
面容比大,经济性较差,启动性差(传热和流动损失大,装电热塞)
涡流室式燃烧室
1)预燃室式燃烧室
混合气形成:空间雾化混合为主。一般采用轴针 式喷油器。
主要特点:
喷雾质量要求不高(预燃室形成强的紊流和二次喷射的燃
烧涡流形成混合气)。
ΔP/ΔΦ较小,工作柔和。 空气利用率高,α值可较小。 变工况适应性好,对转速不敏感。 NOx排放低 启动性差,面容比较大,经济性差 低速噪声(惰转噪声)大(预燃室气体速度低,油束贯穿力大,

第四章 柴油机的燃料与燃烧过程

第四章  柴油机的燃料与燃烧过程

蒸发性好的组成成分其发火性差。90%和95%馏出温度标志柴油
中所含重质成分的数量。90%和95%馏出温度高,说明柴油中重
质成分较多,其挥发性较差,在气缸内不易蒸发,与空气混合不
均匀,导致排气冒烟和积炭增加;因此,应对90%和95%馏出温
度有所控制,要求其值较低。一般要求柴油的50%馏出温度应适
宜,90%馏出温度和95%馏出温度应比较低。
2)中、小型柴油机:除依靠喷雾条件的改进, 还必须依靠强烈的涡流运动—分隔式燃烧室;
2. 油膜蒸发混合
1)大部分燃油 燃燒室壁
蒸发
汽化 混合
进气涡流
油膜
压缩涡流
混合气
热分层效应 有效利用空气
2)少部分燃油以油雾形式分散在燃烧室空间, 完成着火准备,形成火源,点燃油膜蒸发混 合形成的可燃混合气。
控制燃烧室的壁温和油量,可抑制燃烧 前期的反应,控制燃烧过程的进展。
20℃,适合于冬季或寒冷地区使用。
第二节 柴油机混合气的形成
化学能 燃烧 热能 膨胀做功 机械能 一、混合气形成的特点
与汽油机相比,柴油机的混合气形成有如下的特点。首先是柴 油机的混合气形成只能在气缸内部进行;其次是混合气形成所占时 间甚短,一般占15°~35°曲轴转角,在0.0007~0.003秒的时间 内燃油经历破碎雾化、吸热、汽化、扩散与空气混合等过程,因而 混合气成分在燃烧室各处很不均匀,而且随着燃油的不断喷入在不 断改变。这就迫使柴油机的过量空气系数远大于汽油机。柴油机的 过量空气系数一般为1.2~1.5,致使气缸工作容积利用率降低。
3)介质反压力 介质的密度增加,反压力增大,作用在油
束上的空气阻力增加,有利于燃料雾化,喷雾 锥角增加,射程缩短。
4)喷油泵凸轮外形及转速

柴油机的着火过程

柴油机的着火过程

第六章柴油机的着火过程第一节燃烧化学反应动力学的基础理论一.分子运动和碰撞柴油机的着火过程是复杂的物理化学过程,化学过程是激烈的热——链化学反应,要进行化学反应,必须经过它们分子之间的相互碰撞,并且符合碰撞要求才可实现。

燃烧化学反应中分子运动和碰撞的基本理论归纳如下:A.参加化学反应的物质,分子必须相互碰撞。

B.分子的碰撞是杂乱无章的。

C.合适的方向上碰撞才有可能起化学作用。

D.运动能量超过最低能量。

E.最低能量称为活化能。

F.温度越高,化学反应速度越大。

G.压力与密度越大,碰撞频率越高,反应速度加快。

二.活化络合物理论活化络合物理论(过渡态理论)的基本内容是:进行化学反应时候,分子不仅需要相互撞击,还需要适当能量,在适当的方位上撞击,以便获得形成一个不稳定,过度的,瞬态活化络合物。

活化能E就是把初态反应物提高到络合物所需能量。

反应关系表达为:反应物——活化络合物——终产物三.键能及其在化学反应中的作用。

物质内部相邻原子间或离子间产生的相互结合或相互作用的称为化学键。

可分为离子键,共价键,和金属键等几种类型。

正负离子通过静电引力形成的化学键为离子键。

物质内部相邻原子或者原子团通过共用电子对形成的称为共价键。

由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成金属键。

物质起化学变化时,需要从外界吸收能量,达到破坏原子间或者离子间所必须吸收的能量,这种能量称为键能。

第二节着火前燃料的物理——化学过程(焰前反应)一。

着火的分类和含义按照火源性质,分为压缩自然和外源点火。

按化学反应性质分为热式着火,链式着火,和热—链式着火。

链式着火通过支链反应而自身积累活性中心并积聚能量。

按着火阶段分,有高温单阶段着火和中低温多阶段着火。

多阶段着火指历经冷焰,蓝焰到热焰的几个阶段着火。

二.着火前的物理过程必须先将反应物质(空气和烃类)能互相充分气相混合,并相互撞击,同时,需要一定的初始能量。

这就需要有进气过程,喷射过程,喷注的破碎和雾化过程,以至形成可燃混合气,并达到足够温度和压力的过程。

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第六章柴油机的着火过程第一节燃烧化学反应动力学的基础理论一.分子运动和碰撞柴油机的着火过程是复杂的物理化学过程,化学过程是激烈的热——链化学反应,要进行化学反应,必须经过它们分子之间的相互碰撞,并且符合碰撞要求才可实现。

燃烧化学反应中分子运动和碰撞的基本理论归纳如下:A.参加化学反应的物质,分子必须相互碰撞。

B.分子的碰撞是杂乱无章的。

C.合适的方向上碰撞才有可能起化学作用。

D.运动能量超过最低能量。

E.最低能量称为活化能。

F.温度越高,化学反应速度越大。

G.压力与密度越大,碰撞频率越高,反应速度加快。

二.活化络合物理论活化络合物理论(过渡态理论)的基本内容是:进行化学反应时候,分子不仅需要相互撞击,还需要适当能量,在适当的方位上撞击,以便获得形成一个不稳定,过度的,瞬态活化络合物。

活化能E就是把初态反应物提高到络合物所需能量。

反应关系表达为:反应物——活化络合物——终产物三.键能及其在化学反应中的作用。

物质内部相邻原子间或离子间产生的相互结合或相互作用的称为化学键。

可分为离子键,共价键,和金属键等几种类型。

正负离子通过静电引力形成的化学键为离子键。

物质内部相邻原子或者原子团通过共用电子对形成的称为共价键。

由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成金属键。

物质起化学变化时,需要从外界吸收能量,达到破坏原子间或者离子间所必须吸收的能量,这种能量称为键能。

第二节着火前燃料的物理——化学过程(焰前反应)一。

着火的分类和含义按照火源性质,分为压缩自然和外源点火。

按化学反应性质分为热式着火,链式着火,和热—链式着火。

链式着火通过支链反应而自身积累活性中心并积聚能量。

按着火阶段分,有高温单阶段着火和中低温多阶段着火。

多阶段着火指历经冷焰,蓝焰到热焰的几个阶段着火。

二.着火前的物理过程必须先将反应物质(空气和烃类)能互相充分气相混合,并相互撞击,同时,需要一定的初始能量。

这就需要有进气过程,喷射过程,喷注的破碎和雾化过程,以至形成可燃混合气,并达到足够温度和压力的过程。

这些都是着火前的物理准备过程。

三.着火前的化学准备工作(1)着火的温度条件外源供热,获得热—链反应所必需的能源,是反应物具有足够的活化能以克服烃分子化学键断裂的阻抗。

(2)着火的压力条件压力影响本质上是空气密度,分子运动自由程度大小和碰撞频率对着火的影响。

(3)着火的浓度条件混合气浓度对着火的影响也是决定性的。

可燃混合气的着火只能在一定的浓度范围内进行,超出极限范围,不管温度和压力多高,也难于着火。

第三节柴油机的滞燃期及其影响因素一.滞燃期滞燃期(AB)段:在压缩过程末期,在上止点前A点喷油器针阀开启,向气缸喷入燃料,这时气缸中空气温度高达600℃,远远高于燃料在当时压力下的自燃温度,但燃料并不马上着火,而是稍有滞后,即到B点才开始着火燃烧,压力才开始急剧升高,气体压力曲线开始与纯压缩曲线分离。

从喷油开始(A点)到压力开始急剧升高时(B点)为止,这一段时间称为滞燃期。

在滞燃期内,喷入气缸的燃料经历一系列物理化学变化过程,包括燃料的雾化、加热、蒸发、扩散与空气混合等物理准备阶段以及着火前的化学准备阶段。

1.温度对滞燃期的影响处于第一位。

滞燃期分为冷焰诱导期和蓝,热焰诱导期。

冷焰诱导期随温度的升高而降低。

温度越低,冷焰诱导期愈长,而且冷焰光越强蓝,热焰诱导期也越长。

2压力对滞燃期的影响。

其他条件相同时,燃烧室内的压力增加,则滞燃期缩短。

压力越大,混合气密度增加,分子平均自由程缩短,反应物分子碰撞频率增加,反应速率加快。

3.压缩比对滞燃期的影响。

压缩比增加,使得压缩压力和压缩温度同时增加,对滞燃期双重影响,滞燃期明显缩短。

4.进气温度对滞燃期的影响。

增加进气温度能使压缩终点温度约成正比增加。

滞燃期随进气温度升高而下降。

5.进气压力对滞燃期的影响。

气缸内温度和压力随进气压力的增加而增加,因而滞燃期缩短。

6.喷油提前角对滞燃期的影响。

喷油提前角对滞燃期的影响是温度,压力和反应物焰前反应时间对滞燃期的综合影响。

滞燃期随喷油提前角的增加而急剧增加。

7.喷油压力对滞燃期的影响。

喷油压力升高,则滞燃期缩短,但是缩短的量不大,因为喷油压力对缸内的温度,压力这两个主要因素的影响较小。

8.转速对滞燃期的影响。

转速n增加后,每个循环缸内漏气和散热的时间减少,因而漏气量和散热量减少,缸内热力状态提高,缩短滞燃期。

9.负荷和循环喷油量的影响。

每循环的喷油量增加和发动机负荷增加后,会使整个压缩过程的热力状态提高,滞燃期会有些下降,但不明显。

10.混合气浓度对滞燃期的影响。

当过量空气系数增大时,缸内混合气浓度变稀,滞燃期增加。

11.喷孔数,喷孔直径,和喷孔总面积对滞燃期的影响。

在同样循环喷油量下,喷孔数目越多,喷孔直径越小,滞燃期缩短。

第五节滞燃期对燃烧过程和柴油机性能的影响滞燃期对燃烧过程和柴油机性能有着极为重要的影响,要控制燃烧过程和柴油机的各种性能,其重要手段之一就是通过改变滞燃期来实现。

混合气的形成方式不同,则滞燃期对燃烧过程的影响程度也不同。

雾化混合型燃烧的滞燃期对燃烧过程和发动机性能的影响最大,而油膜混合型燃烧的滞燃期对燃烧和性能的影响较小。

一,滞燃期对燃烧过程的影响1.滞燃期对最高燃烧压力的影响滞燃期越长,则滞燃期内喷入缸内的油愈多。

着火经历的准备时间越长,以至于气缸内累积起来的,达到可燃程度的燃料量越多。

从而使得在速燃期一爆而起的预混合燃烧的燃油量增多,放热量增加,放热速度和加速度增加,放热峰值加高,最后导致最高燃烧压力和最高燃烧温度随着滞燃期的增加而升高。

2.滞燃期对最大压力升高率的影响最大压力升高率随着滞燃期的延长而迅速增长。

若是着火性能差的燃料,在喷油提前角过大,或进气温度和压力过低时,最大压升率可能超过1MP/CA,这对保证零部件强度来说是不允许的。

3.滞燃期对示功图图形的影响当喷油提前角不同时,即喷油时气缸内的温度和压力不同时,则喷油提前角θ大时,示功图图形大。

最大压力升高率高。

有时甚至发生燃烧压力震荡,如图峰值区域有毛刺即是。

4.滞燃期对放热规律的影响滞燃期较长导致滞燃期内存在的,做好了物理-化学准备的可燃混合气量较多,导致预混合燃烧的放热峰值较高,相应的,其扩散燃烧的放热曲线稍低。

所以,其预混合燃烧放热峰值较低,相应的,其扩散燃烧阶段的放热曲线稍高。

二,滞燃期对平均有效压力和功率的影响各种柴油机有着自己的最佳滞燃期,长于或者短于这个滞燃期时,平均有效压力均降低。

滞燃期过短,最高燃烧压力在上止点前过早出现,从而压缩过程中消耗的负功过大,散热损失增加。

反之,示功图的位置在上止点后过迟出现,燃烧过程推迟。

第七章柴油机的燃烧和放热过程柴油机的燃烧过程有广义和狭义两方面,广义,包括工质的准备过程,工质的流动过程,燃烧的时空条件,燃烧的进程以及燃烧产物的形成排出。

狭义,燃烧始点(着火)至燃烧终点的燃烧进程。

第一节燃烧过程的分段和始终点的确定柴油机燃烧过程中的放热速度(即燃烧速度)是极不均匀的,存在多处折点,因此,根据燃烧进程中的各个特点,科学的进行分段,对正确认识燃烧,无疑是有裨益的。

分段原则是,各段既有确切的物理—数学含义,又能用现代的仪器测量出各段的明显标志,并且符合燃烧进程的各阶段。

一按燃烧速度分段分为滞燃期,速燃期,缓燃期,后燃期,四个阶段。

1滞燃期,从喷油始点到着火始点,称为滞燃期,滞燃期是燃料在气缸内进行物理-化学准备的过程。

2速燃期,从着火始点,到气缸压力最高值所在曲轴转角,称为速燃期。

速燃期特征是在滞燃期内混好的可燃混合气全部急剧烧完。

一般在12~20度曲轴转角。

3缓燃期,是它从最高燃烧压力所在曲轴角位到最高燃烧温度所在角位。

在缓燃期内,燃烧速度比速燃期要低,但仍保持相当的值。

4后燃期,后燃期是从出现最高燃烧温度开始直到燃烧终点。

后燃期内气缸内新鲜空气大为减少,而燃烧产物充满缸内零散的未燃燃油与新鲜空气相遇和反应的条件较差。

燃烧缓慢进行,甚至直到排气开始。

二按燃烧时可燃混合气制备情况分分为滞燃期,预混合燃烧期,扩散燃烧期,后燃期。

主要适用于高速柴油机的燃烧过程。

1滞燃期,从喷油始点到着火始点,称为滞燃期。

2预混合燃烧期的起点是着火点,终点是放热规律图形中两个峰值中间的谷点。

其物理意义是,在滞燃期内和部分预混合燃烧期内已经混合好了的可燃混合气全部烧完,使放热率达到很高的值。

3扩散燃烧期的起点就是预混合燃烧期的终点,其终点可视为整个燃烧的终点。

扩散燃烧期内燃烧的特点是:燃油边蒸发,边混合,边燃烧。

扩散燃烧期对柴油的经济性,排烟,排污至关重要。

第二节燃烧的进程一,焰区的温度及其计算焰区的温度比气缸内的平均温度高得多,该图表明,燃料滴的火焰圈内,近中部区的温度最高,在大气温度下燃烧时为1500~1700°C。

而向外延伸时,火焰温度迅速下降。

这主要与所在部位的混合气浓度有关。

向液滴方向,则浓度过大;向外围方向,则浓度过稀,上述温度场形态上大致也适用于柴油气缸内油滴周围火焰区的温度场形态。

当然,其温度绝对值比此高得多。

第三节放热规律计算及有关参数的确定和误差影响一,传热系数的确定及对放热规律的影响内燃机气缸内燃气向缸体壁面传热主要是对流传热,其次是辐射传热。

辐射传热量大约是燃气向缸壁总传热量的20%~30%。

其中最大值适用于增压强化柴油机。

由于是以对流传热形式来表达整个传热状态,而把油蒸发吸热以及辐射传热放在传热系数中统一考虑,所以传热系数在相当程度上是经验型的。

二,比热容和比热容比的确定及对放热规律的影响比热容是单位物质作单位温度变化时所吸收或者放出的热量。

气体的比热容吸热或者放热的具体条件不同而各异。

所以内燃机的燃烧过程中比热容与工质的过程或者状态有关。

三,燃烧室壁温的确定及其对放热规律的影响燃烧室壁温随时间和空间的不同而不同。

不同部位可以相差50~80°。

为了计算方便,视壁温为常数,即取平均壁温。

如果选择的平均壁温高于实际值,则燃气向缸壁的散热量比真实值减少,从而使放热率和放热百分率的计算值偏低。

但是总的来说,影响并不明显。

四,上止点误差对放热规律的影响上止点的精确测定是极为重要的。

如果上止点比真实的上止点加1°CA,即由360°CA移至359°CA,则示功图的正功(膨胀功)增加,同时负功(压缩功)减少。

这就使放热规律曲线和放热百分率曲线明显提°CA高。

反之,如上止点减1°CA,即360°CA改为361°CA,则上述两线明显下降。

上止点误差±1°CA,则放热峰值可差10~15%;放热百分率可相差7~9%。

第四节各种柴油机放热规律图形的比较与分析一,放热规律图形与燃烧系统,供油系统以及混合气形成方式有密切的关系,而后三者又取决于柴油机的缸径,转速,燃烧室型式,增压和强化与否,冲程数以及用途等。

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