柴油机混合气形成与燃烧

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2 喷油器 作用：将喷油泵供给的柴油，以一定的压力， 呈雾状喷入燃烧室。 喷油器有孔式和轴针式两种。
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孔式喷油器
适用于直接喷射式燃烧 室，孔数1～8个，孔径 0.2～0.8mm。
特点： •喷孔的位置和方向与 燃烧室形状相适应， 以保证油雾直接喷射 在球形燃烧室壁上； •喷射压力较高； •喷油头细长，喷孔小， 加工精度高。
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二、缸内气流运动
涡流
进气涡流 压缩涡流
内燃机缸内 气体运动方式
滚流
挤流
湍流
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1.涡流 包括进气涡流和压缩涡流 ⑴进气涡流：在气缸盖上采用特殊形状的进气 道,使空气进入气缸时,形成绕气缸轴线旋转 的有组织的气流运动。 产生进气涡流运动的方法有:切向进气道、 螺旋进气道、组合进气系统。
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1）切向气道 形状比较直平，在气
剧下降针阀完全落座 (喷油终点)为止。
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3 供油规律与喷油规律：
供油速率：单位凸轮轴转角（或单位时间） 由喷油泵供入高压油路中的燃油量；
喷油速率：单位凸轮轴转角（或单位时间） 由喷油器喷入燃烧室内的燃油量；
供油规律：供油速率随凸轮轴转角（或时 间）的变化关系。
喷油规律：喷油速率随凸轮轴转角（或时 间）的变化关系。
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目前多数车用柴油机仍以空间雾化混合为主。
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二 燃油的喷射与雾化
1 喷油系统
油箱 输油泵 滤油器 低
压油管 喷油泵 高 压油管 喷油 器 （喷油嘴） 多余的油液经 溢流阀流回油 箱。
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1 喷油泵 作用：提高柴油压力，按照发动机的工
作顺序、负荷大小，定时、定量地向 喷油器输送高压柴油，且各缸供油压 力均等。 分类：直列柱塞式、转子分配式
1.混合气形成特点： （1）缸内进行：在压缩行程接近终了时柴油由喷
射系统直接喷入燃烧室内。
（2）混合时间短：难以形成均匀的混合气，燃烧 室内的工质成分随时间和地点而变化。
（3）采用较大的过量空气系数：柴油本身粘度大， 蒸发性不好。
（4）混合气在高温、高压下多点自燃着火燃烧， 且混合过程、着火过程和燃烧过程共存。
第五章 柴油机混合气的形成和燃烧
主要内容
第一节 柴油机混合气的形成 第二节 柴油机的燃烧过程 第三节 柴油机混合气形成和燃烧的技术发展 第四节 不同混合气形成和燃烧过程的比较
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背景知识： 1892年，德国工程师狄塞尔根据定
压热功循环原理，研制出压燃式柴油机。
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第一节 柴油机混合气的形成
一、柴油机混合气形成的特点和方式
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4 喷雾
燃油喷入燃烧室后被粉碎分散为细小微粒的 过程，称为燃油的喷雾或雾化。 将燃油喷射雾化，可以大大增加其表面积， 加速混合气形成。
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当燃油高速从喷孔喷出(喷出速度为l00一300m／s) 便 形成如园锥形状的喷注，也称油束。
油束的几何形状主要包括油束射程L(又称贯 穿距离)和喷雾锥角β或油束的最大宽度B。
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轴针式喷射器
用于分隔式燃烧室。
喷孔为圆环形狭缝，孔径13mm,喷油压力较 低，1214Mpa。
特点：
•不喷油时针阀关闭，使高 压油与燃烧室隔开； •喷孔较大，便于加工且不 易堵塞； •针阀在油压达到一定压力 时迅速打开，供油停止时 又在弹簧作用下立即关闭， 没有滴油现象。
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2 喷射过程:
喷油泵开始供油直至喷油器停止喷油的过程，整个喷射过 程在全负荷下约占15°～40°曲轴转角，喷入油量一般为 供油量的30-40% 。
I喷射延迟阶段：从喷油泵柱塞顶封闭进回 油孔的理论供油始点到喷油器针阀开始升
喷 起(喷油始点)为止。 射 Ⅱ主喷射阶段 ：从喷油始点到喷油器端 过 压力开始急剧下降为止。 程 Ⅲ喷油结束阶段 ：从喷油器端压力开始急
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2.挤流
在压缩过程后期，活塞表面的某一部分和气缸盖彼 此靠近时所产生的径向或横向气流运动称为挤压流 动，又称挤流。
挤流强度主要由挤气面积和挤气间隙的大小决定。
涡流强度较进气涡流小，只起辅助作用。
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柴油机混合气形成靠三方面的相互作用：一是燃烧室 的结构,二是燃料的喷雾，三是缸内适当的空气运动。
2. 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进行雾化，通 过燃油与空气间的相互运动和扩散， 在空间形成可燃混合气。相对运动速 度越高，混合气越均匀。 采用多孔喷嘴， 燃烧完全，经济性好。 初期空间分布燃料多，燃烧迅速，工 作粗暴。
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5 不正常喷射
① 二次喷射：主喷射结束针阀落座后，在高压油管 内压力波反射作用下，针阀再次升起进行喷油的 现象。
② 滴油：在正常喷射结束后，如断油不干脆，仍有 少量柴油滴出，称为滴油。
③ 断续喷射：进入喷油嘴燃油量不稳定，压力波动 引起。
④ 不规则喷射和隔次喷射：低速（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。致使怠速运转不稳定。
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2） 壁面油膜蒸发混合 空间雾化混合是将燃料喷在燃烧室空间。 油膜蒸发型混合：将燃料喷在燃烧室壁 面上，使之成为薄薄的一层油膜，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，后期蒸发、 燃烧迅速 （先缓后急）。
采用单、双孔喷嘴，放热先缓后急 ,工作柔和，噪声 小，经济性较好，但冷起动困难。
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3）组合进气系统P115 是指在2个进气门的发动机上，采用不同 类型或不同角度的两个进气道以组合所 需要的涡流和流速分布。
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⑵压缩涡流： 在涡流室式燃烧室中，气体在进气过程中并 不产生涡流，而在压缩过程中由主燃烧室经 连通道进入涡流室时，形成强烈的压缩涡流。 虽然这种产生涡流的方式不会使进气阻力增 大和进气充量下降，但形成压缩涡流时会伴 随着不同程度的能量损失，使循环热效率降 低。
门座前强烈收缩， 使气流切向进入缸 内。 特点：形状简单， 流动阻力小，产生 涡流强度小，适用 于进气涡流强度要 求不高的发动机。
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2）螺旋气道 在气门腔里做成螺旋形状，使气流形成一定 强度的旋转，在平直气道出口速度分布的基 础上增加了一个切向速度。
特点：流动阻力小， 涡流强度大，适用于 高涡流内燃机。但是 形状最复杂，结构尺 寸及加工精度要求较 高，且涡流与流量难 于兼顾。