柴油机燃烧与汽油机对比

2020/4/23
5
一 燃烧过程
从喷油开始到燃烧结束（注意与汽油机燃烧的区别）
活塞
接近上止点
T=450~550℃ p=3~4MPa
喷油器高压高速喷油
压力20~150MPa 雾状油束结构
油束由百万计的细微油滴组成
油滴d=5~150μm
雾化、蒸发 扩散、混合
物理准备
先期氧化、局部火核 化学准备
2020/4/23
Δp/Δφ<0.4～0.6MPa/oCA
(汽油机Δp/Δφ< 0.175 ～0.25 MPa/oCA；放热量>80%)
C D
2020/4/23
11
3 缓燃期
放热量70 ～ 80%； 经济性、 效率 。Tzmax上止点后20 ～ 35oCA；1600 ～2000oC。温度急 剧升高，混合燃烧重新加剧，出 现第二个峰值。
2. 掌握供油、供气（缸内气流）、燃烧室（相关 结构）与内燃机工况的匹配关系；
3. 清楚柴油机、汽油机燃烧过程及其燃烧特性的 差别。
4. 会针对不同的油品、燃烧组织方式进行分析。
2020/4/23
3
第一节 柴油机燃烧过程
一. 燃烧过程 二. 燃烧阶段划分 三. 影响着火延迟期的因素
目的与要求：
1 着火延迟
6
2 预混合燃烧阶段
预先混合好的可燃混合气（上阶段喷入的一部分）<20%总量
在空燃比、压力、温度 以及流速等条件合适处 瞬间、多点迅速燃烧， 压力(温度)迅速上升
量=预混合量=f(着火延迟期、……) 瞬时燃烧速度(放热率)远高于汽油机
影响pzmax 、Δp/Δφ高最高燃烧速度
本阶段结束处，燃烧速 度突然下降(上止点后 6~10℃A)，p趋于最大， 但温度依然在迅速上升 ，未达到最高。
峰值点。
活塞开始快速下移，缸内压力开始下降。
该阶段结束在上止点后20~35℃A ~Tzmax。此时总放热量已 达80%～90%。
燃烧速度（放热率）取决于燃料蒸发、混合及扩散找气的
速度（物理过程）相对缓慢的扩散燃烧
2020/4/23
8
4 后燃
后期不完全氧化燃烧
喷油后期喷入的油。雾化差；缸内空气已 少、并在外围；活塞已经下移，T、P下降， 也不利于雾化、混合。 部分燃烧阶段形成的碳烟未能及时氧化 喷到燃烧室壁面上的油 部分高温热分解的燃料重新合成放热
2）着火延迟期对燃烧速度（放热规律）影响小
• 汽油机性能主要取决于何时着火而不是何时点火，容易控制。对汽 油机着火延迟期的要求主要是要稳定并尽可能短，使汽油机的循环 波动较小。
3）汽油机:主燃烧期只有一段（急燃期），放热量占~80%
• 柴油机:速燃期放热量不足20%, 缓燃期:~70~80%
2020/4/23
14
汽油机燃烧的特点
（点燃式预混合燃烧）
4）预混合燃烧。
• 燃烧速度不受供油系统的影响，对燃料供给系的供油 质量（雾化）要求低，仅仅对数量的控制精度要求高； 燃烧速度会受燃烧室形状、缸内流动的影响。
5）单点点燃。 6）对速燃期，初期燃烧速度慢，后期快。
• 如果不受燃烧室形状、缸内流动影响，火焰前锋面面 积相对时间将成 ~ 平方规律增长
汽油机Tzmax=1700 ～2500oC ； Pmax上止点后10 ～15oCA
一般要求：
缩短缓燃期增加等容度、减小 初始膨胀比（等压加热） 提高 循环热效率。即缓燃期不要缓燃。
加快缓燃期燃烧速度的关键 是202加0/4/快23 混合气形成速率。
C D
12
2020/4/23
4 后燃期
不完全燃烧
排放、经济性、热负 荷、可靠性。
第八章 柴油机燃烧
与汽油机燃烧 对比
2020/4/23
1
本章内容（重点章节）
第一节 柴油机燃烧过程 第二节 放热规律 第三节 燃油喷雾 第四节 柴油机混合气形成 第五节 柴油机燃烧室
2020/4/23
2
本章要求
目的与要求：
1. 要求全面掌握柴油机燃烧过程、燃烧特点、放 热规律分析、混合气的形成、燃烧室特点等有 关问题；
柴油机燃烧时，空气是过量的，
只是混合不匀造成局部缺氧。
解决措施：
（1）加强缸内气体运动，可以加速
后燃期的混合气形成和燃烧速度，
而且会使碳烟及不完全燃烧成分加
速氧化。
（2）减少湿壁（6区）油量
（3）提高雾化质量
13
汽油机燃烧的特点(对比)
（点燃式预混合燃烧）
1）燃烧过程分成三段
• 着火阶段、、排温、传热、排放
放热量占总量的10 ～20%
2020/4/23
9
二 燃烧阶段划分
1.着火延迟期：影响整
C
个燃烧情况。
从效率与经济的角度看，
燃烧起点应在上止点前5 ～ 10oCA （汽油机12 ～15oCA ，因 为初燃慢），以保证pzmax在上止 点后～ 10 oCA
直接影响：pzmax、 Δp/Δφ
、噪声、经济性
2020/4/23
7
3 扩散燃烧阶段
在着火延迟期 预混合的混合 气迅速燃烧结 束～10 ℃A
燃烧速度 突然变慢
喷射 雾化 蒸发
油找气 气找油 油气混合
燃 烧
燃烧特征：该段放热量～70% 。由于温度迅速提高，燃烧 速度加快，有可能局部燃烧速度会再度回升，形成第二个
2020/4/23
15
汽油机燃烧的特点
（点燃式预混合燃烧）
7）最高温度点主要取决于最大（放）热量的时刻 速燃期结束点(工质能量的涨消)
从降低排放的角度燃烧起 点已经在上止点后。
柴油机着火延迟期（4.2 ～ 18)*n/1000，一般θi=8 ° ~12°， 滞后时间τi=0.7~3ms （汽油机n高， θi= 10～20oCA）
i i
2020/4/23
n 60
360
i
6n
D
10
2 速燃期
放 热 量 只 占 不 足 20% ； 粗暴性、经济性。 C 点在 上 止 点 后 6~10℃A ） （ 从 经济性考虑） （汽油机： 10~15℃A 。
1. 对柴油机从燃料起喷到燃烧结束整个燃烧过程 有一个很清晰的构图，对燃烧阶段划分、各阶段 对性能的影响、影响各阶段的因素有明确的认识
2. 掌握影响着火延迟期的因素
2020/4/23
4
汽油机燃烧复习
1）混合气准备 2）起燃 3）燃烧速度的规律 4）定容燃烧比例 5）循环稳定性与单点起燃 6）爆燃与预混合 7）预混合--定容燃烧--经济性?爆燃--压缩比 8）解决：预混合又不爆燃其它燃烧组织方式？