柴油机的燃烧过程
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
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• 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。
简述柴油机混合气的形成和燃烧过程的主要特点
简述柴油机混合气的形成和燃烧过程的主要特点
柴油机混合气的形成主要通过喷油器将柴油喷入气缸内，并与空气混合形成可燃的混合气。
在柴油机中，柴油的喷射是通过高压喷油系统实现的，喷油器会将柴油以高速喷入气缸内，形成小的液滴。
随着喷雾进一步扩散和混合，柴油蒸发成为气态，与周围的空气发生反应，形成高温、高压的混合气。
柴油机燃烧过程的主要特点有以下几点：
1. 自燃性：柴油机的燃烧过程是自燃的，即燃料不需要预先混合空气，在高温和高压的条件下，柴油会自发地点燃。
2. 气缸压力高：由于柴油机采用的是压燃式燃烧方式，混合气在气缸内的压力相对较高，通常达到较高的压缩比，从而增加了柴油机的热效率和功率。
3. 燃烧过程较长：相对于汽油机的燃烧过程来说，柴油机的燃烧速率较慢。
这是因为柴油燃料的自燃性会引起燃烧的延迟，混合气的蒸发和扩散时间相对较长。
4. 高温高压条件下生成大量烟雾：由于柴油燃烧过程中温度和压力较高，同时还有一部分未完全燃烧的碳氢化合物存在，因此柴油机的排放中常常会产生大量的烟雾和颗粒物。
综上所述，柴油机混合气的形成和燃烧过程具有高压、自燃、延迟燃烧和较高的烟雾排放等特点。
这些特点决定了柴油机在高负荷工况下有较高的热效率和牵引力，适用于重载和长途运输等场景。
《柴油机燃烧过程》课件
燃烧过程是燃料与空气中的氧气 发生化学反应的过程，这个过程 释放出能量，推动发动机运转。
柴油机燃烧的特点
压缩比高
01
柴油机的压缩比通常较高，这有助于提高燃油效率和动力输出
。
燃油喷射
02
柴油机采用高压燃油喷射系统，将燃料喷入气缸，与空气混合
。
点火延迟
03
由于柴油机的压缩比高，点火延迟较长，使得燃料有足够的时
增压技术
采用增压技术提高进气压 力，增加发动机的功率和 扭矩，同时降低燃油消耗 。
废气再循环
将部分废气引入燃烧室， 降低燃烧温度，减少氮氧 化物排放，提高燃烧稳定 性。
柴油机燃烧过程的优化方法
燃烧室优化
改进燃烧室形状，优化燃 油喷射和空气流动，提高 燃油与空气的混合效果， 降低排放。
பைடு நூலகம்
燃油品质提升
采用低硫、低蜡柴油，降 低燃油中的有害物质，提 高燃油的燃烧效率。
冷却系统优化
通过优化冷却系统的设计 ，降低发动机的工作温度 ，提高发动机的可靠性和 耐久性。
柴油机燃烧过程的未来发展方向
智能化控制
利用先进的传感器和控制系统，实现柴油机燃烧过程的智能化控 制，提高燃油经济性和排放性能。
新能源技术
研究和发展新能源技术，如氢燃料、生物燃料等，替代传统柴油燃 料，降低碳排放。
应时间、反应速度常数等方面的研究。
了解柴油机燃烧的动力学原理有助于优化柴油机的燃烧过程，
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提高发动机的动力性和经济性。
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CATALOGUE
柴油机燃烧过程的实际应用
柴油机燃烧过程的控制策略
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燃油喷射控制
通过精确控制燃油喷射的 时间、压力和喷油量，优 化燃油与空气的混合，提 高燃烧效率。
发动机原理_柴油机混合气的形成和燃烧
运动速度和油膜厚度。
二、分隔式燃烧室
涡流室燃烧室 • 预燃室燃烧室 涡流室容积约占整个燃烧 室压缩容积的50%-60% • 预燃室容积约占整个燃烧 • 通道的截面积约为活塞截 室压缩容积的35%-45% 面积的 1%～3.5％ • 通道的截面积约为活塞截 • 涡流室燃烧过程 面积的0.3%-0.6％ • 预燃室燃烧过程
机械噪声
由曲轴连杆活塞机构、配气
机构、齿轮系、喷油泵及其 它附属机构等部分的高速运 动并与其相邻零部件发生频 繁的机械撞击，激励结构振 动而产生的噪声。
燃烧噪声
因为迅速地燃烧引起燃烧室
内压力急剧变化
控制噪声与振动的措施
1）控制燃烧过程来降低燃烧噪声。 2）改进机体等有关零部件的结构，降低结构振动的振幅 和提高共振频率。 3）为减小撞击力，尽可能减小缸套与活塞之间、轴承、 传动齿轮等处的间隙。为减小惯性力应减小运动件的质量， 并在可能的情况下，适当降低活塞平均速度。 4）应用吸振减振材料制造薄板零件 5）改进消声器的结构、材料；改进空气滤清器、冷却风 扇等的设计及适当调节配气相位以降低气体动力噪声。 6）遮蔽噪声源
三、对喷射系统的要求
理想的喷油规律： 更高的喷射压力和喷油速 率以及更短的喷油持续时 间已是技术发展的一个明 显趋势。 为避免柴油机工作过于粗 暴，又希望实现“先缓后 急”的喷油规律。 在所有的工况下都希望在 喷射结束阶段能尽可能迅 速地结束喷射。
四、柴油机电控喷射系统
电控喷射系统突出优 点是控制的准确性和 响应的快速性。 系统的基本控制量： • 循环喷油量的控制 • 供油提前角控制
第二节 燃油喷射和雾化
一、供油系统和喷射过程
柴油机供油系统 喷油泵速度特性及其校正 喷射过程 供油规律和喷油规律 不正常喷射现象和喷射系统中的穴蚀 破坏
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。
柴油机燃烧过程
气缸内气流作旋 转运动，在燃烧室的 壁面附近,气流速度低， 压力低；中间的气流 流速快，压力高。 气流在旋转中会产 生离心力。
燃烧质点受两个 力的作用：离心力推 动质点向外运动，因 为外边缘气体压力高 而将质点推向中间。 质点在两个力作 用下究竟向外还是向 内运动取决于质点的 密度。
单元四
发动机的燃烧过程
三、着火延迟对燃烧过程的影响
单元四
发动机的燃烧过程
课题一 柴油发动机的燃烧过程
三、着火延迟对燃烧过程的影响
3.喷油提前角
同样的发动机,怠 速300rpm时,供油角为 5-10°时着火延迟时 间最短. 说明不光供油角, 转速也会影响着火延 迟时间.
单元四
4.转速的影响
发动机的燃烧过程
课题一 柴油发动机的燃烧过程
单元四
发动机的燃烧过程
课题一 柴油发动机的燃烧过程
一、柴油机混合气的形成 柴油不易蒸发，所以采用缸内高压喷压喷射（柴油分 散成数以万计的细小油滴）的方式，使之与空气混合。 1、关于混合气的浓度 可燃混合气中空气与燃油的比例称为可燃混合气成 分或可燃混合气浓度，通常用过量空气系数和空燃比表 示。
单元四
单元四
发动机的燃烧过程
课题一 柴油发动机的燃烧过程
一、柴油机混合气的形成 3、柴油机混合气形成的基本方式 （1）空间雾化混合
将燃油喷向燃烧室空间，形成雾状，雾 状油滴从高温空气中吸热蒸发并扩散，与空 气形成混合气。为了使混合均匀，喷出的燃 油要与燃烧室形状配合，并利用燃烧室中空 气的运动与其混合，如图（a）所示。
课题一 柴油发动机的燃烧过程
单元四
发动机的燃烧过程
课题一 柴油发动机的燃烧过程
三、着火延迟对燃烧过程的影响
【学习】第五章柴油机混合气形成和燃烧
fp — 柱塞面积 [ mm ]；
Wp — 柱塞速度 [ ml/degPA ]。
几何供油规律与喷油规律不同。
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供油规律和喷油规律
两产定者生义的差：差 异异 的： 原因：
喷燃供油始的规点可律滞压：后缩单于性位供时油间始内点喷 油喷系泵油统的持内供续产油时生量间压随较力时长波间的的传变播化 关最高系大压。喷油油管速的率弹较性低变形 油曲器喷线喷油的入规形燃律状烧：有室单一内位定的时的燃间变油内化量喷 随时间的变化关系。
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三 气流运动对混合气形成的影响
（一） 气流运动的作用
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（二） 气流运动
1、 进气涡流 使进气气流相对于气缸中心产生一个力，形成涡流。 （1） 切向气道 特点: 气道母线与气缸相切。 优点: 结构简单，气流阻力小 缺点: 涡流强度对进气口位置敏感。 （2） 螺旋气道 特点: 进气道呈螺旋型。 优点: 能产生强烈的进气涡流。 缺点: 工艺要求高，制造、调试难度较高
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50
油 束 射 程m m
(a)
10 0
油 束 射 程m m 50
(b)
2
3
3 .3
3.5 m s
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（四） 喷油规律
单位时间（或曲轴转角）的喷油量随时间（或曲轴转角） 的变化规律。
1 、喷油延迟角 喷油提前角 — 开始喷油 上止点的曲轴转角。 ’ — 上止点 停止喷油的曲轴转角。 喷油延迟角’ — 开始喷油 停止喷油的曲
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二 、喷油泵速度 特性及其校正
（一） 节流作用 1 理论上 （不存在节流） 2 实际上 （存在节流） 所以，实际供油比理
论供油时间长，供油量 大。
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柴油机的燃烧过程
COMBUSTION IN DIESEL ENGINE
1 滞燃期(AB 段)
从燃料喷入气缸到压力线脱离压缩压力线开始急剧升高这一段燃前准备时间。
◆ 滞燃期过长，压力升高率和最高燃烧压力高，柴油机工作粗暴。
◆ 滞燃期过短，扩散燃烧增加，易恶化柴油机性能和颗粒排放。
2 急燃期 BC 段
柴油机的预混燃烧期
在上止点附近快速进行，压力升高率大。
形成第一峰放热。
平均压力升高率不宜超过0.6 MPa/︒CA
3 缓燃期 CD 段
柴油机的扩散燃烧期
◆ 缸内温度和压力高，扩散燃烧速度快。
◆ 气缸工作容积不断增加，缸压变化缓。
◆ 缓燃期对应于放热规律曲线的第二峰。
4 后燃期 DE 段
少量柴油的后续燃烧
◆ 过浓混合气未燃烧的燃料、尾喷燃料、碳烟等的燃烧。
膨胀行程的中后期，膨胀比低，做功能力小。
◆ 增加排温和向冷却水的散热损失，使发动机的热负荷增加，经济性下降。
柴油机燃烧缸内p -Φ图 )
()(B C B C p p p ϕϕϕ--=∆∆
滞燃期速燃期缓燃期后燃期
柴油机燃烧放热规律图。