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汽车发动机原理与汽车理论第6章 柴油机混合气的形成和燃烧 6.1 柴油机混合气的形成 6.1.1 柴油机混合气的形成特点和方式 6.1.2 影响混合气形成的主要因素 6.2 柴油机燃烧过程及影响因素 6.2.1 柴油机燃烧过程 6.2.2 影响燃烧过程的主要因素 6.1 柴油机混合气的形成 6.1.1 柴油机混合气的形成特点和方式 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。 2、混合气形成过程 空间雾化混合 雾化 → 蒸发 → 扩散混合 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。 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。 3、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。 6.1.2 影响混合气形成的主要因素 影响混合气形成的主要因素: 燃料喷雾、气流运动、燃烧室结构 （2）衡量油束雾化质量的三个因素 油束射程L(又称贯穿距离)：反映油束的穿透能力。 雾化质量：液滴的细度、均匀度 喷雾锥角β：反映油束的紧密程度。孔式喷嘴的 ? 大，油束松散，颗粒细小； 轴针式喷嘴的 ? 小，油束紧缩，颗粒较粗大。 油束的最大宽度B：反映油束的分布特性。 （3）影响油束的特性因素 A．喷油结构： 燃油的雾化质量主要由平均直径决定。平均直径的影响因素有： 喷射压力； 喷油嘴喷孔直径； 油束流速；空气压力与密度；燃油粘度。 B．喷油压力 C．缸内介质反压力 2、空气运动对混合气形成的影响 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。 （2）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。 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。 6.2 柴油机燃烧过程及影响因素 柴油机燃烧过程的特点： 一、高压喷油在汽缸内部形成可燃混合气。 二、 通过压缩使燃料自燃 柴油机燃烧方式--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。 滞燃期：是控制燃烧过程的关键参数，影响发动机的性能。包含了物理滞燃期和化学滞燃期。 着火前的物理化学过程： 物理过程—从开始喷油到形成可燃混合气为止，涉及了燃料的喷射、雾化、分布于燃烧室中、吸热、汽化、扩散、混合、升温等一系列过程。 化学过程—燃料的重烃成分裂解为轻烃成分、与氧气反应形成中间物；经冷焰、蓝焰和热诱导期而着火过程。两过程相互重叠交叉进行。 补燃产生的负面影响：在补燃期内，燃料在较低的膨胀比下放热，所放出的热量难于有效地利用，使柴油机零件的热负荷增加，排气温度升高，传给冷却水的热损失也增加，柴油机的经济性下降。所以补燃期应尽可能地缩短。 缩短补燃的措施：加强燃烧室内的气流运动，改善混合气的形成，减少缓燃期内的喷油量，并提高缓燃阶段的燃烧速度，使燃烧尽可能在上止点附近完成。 6.2.2 影响燃烧过程的主要因素 柴油机的燃烧过程定义 是指燃料的汽缸中与压缩空气中的氧化而放出热能的过程。 1、 燃油性质的影响 1）柴油的着火性 是指柴油喷入汽缸后能否迅速着火燃烧的能力。 用十六烷值表示。 十六烷值高，着火性好，滞燃期短，ΔP/ΔΦ较小，工作柔和。起动性也好。 十六烷值过高，使燃油来不及混合就燃烧，会产生排气冒烟。 车用柴油机的