7.2柴油机混合气的形成原理
• 7.2.1燃油的喷射与雾化-位置式泵-管-喷嘴型特点
一 供油过程 供油系统的主要作用是定时定量并按一定规律向各缸 供给高压燃油。传统的有直列柱塞式喷油泵供油系统 和分配式喷油供油系统，都属于泵-管-嘴系统。
曲轴带动凸轮运动-挺柱体往复运动-压力变化-弹簧作 用和压差-喷油。具体请参看柴油机燃油供给系统。
• 为兼顾柴油机运转平稳性，dp／dφ不宜超过0.4MPa ／(°)，而为了抑制氮氧化物的生成，dp／dφ还应
更低。
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3.缓燃期
• 从压力最高点至温度最高点（CD段）
• 特点：空气逐渐减少，燃烧产物不断增多，燃烧进行渐趋缓慢。 如燃烧组织不当，易产生炭烟。
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• 柴油机的喷油提前的调节规律是：要求转 速及负荷都提前
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• 放热持续期首先取决于喷油持续角的大小 • 影响放热规律曲线形状的因素比较复杂
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1. 喷油过程
喷油过程划分为等三个阶段：
➢喷射延迟期：供油开始~喷油开始
高压油管内以 1400m/s声速传播建 立喷油器端油压
缺点：供油与喷油不同步
泵端压力
➢主喷射期：喷油开始~喷嘴端压 力开始急剧下降。2段
供油规律影响喷油规律，但不同
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二 喷射与雾化过程
➢ 喷油特性和喷雾特性→燃油喷射效果
➢ 喷油特性是高压油路中的行为，包括喷油开始时刻、 喷油持续期、喷油速率变化及喷油压力；
➢ 喷雾特性是燃油喷入燃烧室后的行为，包括贯穿距离、 喷雾锥角和喷雾粒径、油束中燃油密度速度和粒度的 分布规律。
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2.速燃期
• 压力升高率
p pC pB
C B
• 从提高动力性和经济性的角度，希望dp／dφ大一些
• dp／dφ过大会使柴油机工作粗暴，运动零部件受到
过大冲击载荷，
• 过急的压力升高会导致温度明显升高，使氮氧化物生 成量明显增加。
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3.异常喷射与穴蚀
异常喷射现象： 二次喷射；喷油压力波动 滴油现象；高压密封 断续喷射；针阀周期跳动 隔次喷射；2循环喷1次
• a)正常喷射 b)二次喷射 c)断续喷射 d)隔次喷射
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7.1
速燃期
柴 油
着火延迟期
机
燃
烧
过
程
缸内气体温度
缓燃期
补燃期 缸内气体压力线 压缩线 针阀行程 喷油速率 累计放热率 燃烧放热率
图7.1 柴油机燃烧过程、喷油速率和放热规律 第1页/共67页
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达到总放热量的95%~99%时认为补燃结束。
➢问题：补燃期过长 →热量利用效率低，排温高，散热损失大，
经济性差→缩短补燃期
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7.1.2 柴油机燃烧放热规律
• 1.燃烧放热规律的定义
• 瞬时放热速率是指在燃烧过程中的某一时刻， 单位时间内(或l°曲轴转角内)燃烧的燃油所放 出的热量；
• 解决措施：后期喷入的燃油能及时得到足够的空气，尽可能地 加速混合气的形成，保证迅速而完全的燃烧，从而提高柴油机 的经济性和动力性。
• 柴油机燃烧室内的最高温度可达2000K左右，一般在上止点后 20°～35°曲轴转角处出现。
• 缓燃期不缓-越快越好
• 关键是混合气形成速率
4. 补燃期
➢ 最高温度（D点）至燃油基本燃烧完（E点）的时段。放热量
缺点：喷油规律不可控
喷嘴端
➢喷油结束阶段：从喷油器端压力 压力
开始急剧降低至喷油器针阀落座 针阀升程
停止喷油。3段。此时喷射压力降
低雾化特性变差。
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➢ 存在的问题： ✓ 供油规律与喷油规律不同； ✓ 出现不正常喷射现象：
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2. 柴油机合理的燃烧放热规律
1)放热规律三要素
• 一般将燃烧放热始点(相位)、放热持续期和 放热率曲线的形状称为放热规律三要素
2)理想的燃烧放热规律及其控制
• 放热始点的位置要能保证最大燃烧压力出 现在上止点后12°～15°。柴油机通过喷 油提前角的变化以及着火落后期长短来加 以调控。
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• 着火延迟期长短会明 显影响该阶段喷油量 和预制混合气量的多 少，从而影响柴油机 的燃烧特性、动力性、 经济性、排放特性以 及噪声振动，必须精 确控制。
• 改善喷雾雾化和蒸发 条件有利于缩短着火 延迟期
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图7.2 温度与压力对着火延迟期的影响
1.着火延迟期
• 着火延迟期又称为滞燃期、着火落后期，从燃油开始喷 入燃烧室内(A点)至由于开始燃烧而引起压力升高使压 力线明显脱离压缩线开始急剧上升(B点) 。
-时间s表示，一般0.7 ~ 3ms
i -曲轴转角，一般 8 ~ 12度CA
• 影响因素：燃烧室内工质温度等。
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2. 供油规律与喷油规律
• 单位凸轮轴转角(或单位时间)由喷油泵供入高 压油路中的燃油量称供油速率；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 量称为喷油速率
两者的差别主要原因 ： (1) 燃油的可压缩性 (2) 压力波传播滞后 (3) 压力波动 (4) 高压容积变化
• 累积放热百分比，是指从燃烧过程开始至某 一时刻为止已经燃烧的燃油与循环供油量的 比值。
• 瞬时放热速率和累积放热百分比随曲轴转角 的变化关系，称为燃烧放热规律
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• 图7.3 燃烧放热规律
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