柴油机燃烧系统
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柴油机的四种供油系统柴油机的四种供油系统1.直列泵系统体积较大,每个气缸对应一个分泵,分泵与对应缸之间通过高压油管连接,喷油器利用柴油自身的压力被动喷油。
该系统多采用机械离心式调速器,可靠性较好,但精度较差。
驾驶员通过油门控制调速器弹簧的预紧力,飞锤离心块产生的离心力与弹簧力相互制约,保持动态平衡.弹簧力将油量控制机构向供油量增加的方向移动,供油量增加使柴油机加速,同时调速器飞锤离心块的离心力也增加,离心力使油量控制机构向减油的方向移动,制约转速的增加,油门位置与调速弹簧预紧力对应,弹簧预紧力与转速相对应,从而达到控制转速的目的。
一旦调速器失灵或油量控制机构卡住、断开,极易造成柴油机“飞车”。
加速时烟色较深,燃油利用率和尾气排放标准较低。
喷油压力为17~19 MPa,不利于柴油充分地雾化燃烧。
2.分配泵系统与直列式相同之处是,采用柱塞式喷油泵和机械离心式调速器,喷油器与喷油泵用油管连接,喷油器为被动式喷油;不同之处是分配泵减少了柱塞泵的数量(只有1个柱塞偶件),通过分配转子按各缸工作顺序将高压柴油送至各缸的喷油器,高压油管在安装时必须按照分配转子的旋转方向和各缸的工作顺序连接。
分配泵数量的减少使喷油泵本身体积减小,结构更紧凑,降低了成本.驱动转速的增加使喷油压力更高。
分配泵驱动转速可以达到曲轴转速的3倍。
在柱塞偶件密封程度不变的前提下,喷油泵驱动转速越高喷油压力越高,分配泵喷油压力可达60~80 MPa。
高压喷射有利于柴油更充分地雾化燃烧,降低烟度。
3.PT供油系统这是康明斯公司的专利.喷油器为主动式喷油,低压柴油在喷油器中通过摇臂压动喷油器的柱塞产生高压,喷油器也是一种柱塞泵,P和T分别指作用于喷油器油杯计量孔的压力和计量孔的开启时间。
当加油门时,油路中的柴油流量增加,油路中的油压也随之增加。
在计量孔开启时间不变的前提下,进入油杯中的柴油增多,使柴油机加速,同时喷油器喷油的频率增加,计量孔开启的时间缩短,限制了单次喷油量过多,其控制精度要高于直列泵系统。
船舶柴油机的工作原理船舶柴油机是船舶动力系统中最常用的一种发动机类型,它通过燃烧柴油燃料产生高温高压气体,驱动活塞运动从而产生动力。
本文将详细介绍船舶柴油机的工作原理,包括燃油系统、进气系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
一、燃油系统船舶柴油机的燃油系统主要由燃油箱、燃油滤清器、燃油泵、喷油器等组成。
燃油从燃油箱经过滤清器进入燃油泵,燃油泵将燃油加压并送入喷油器。
喷油器根据发动机的工作状态控制燃油的喷射量和喷射时间,将燃油雾化喷入气缸内。
二、进气系统船舶柴油机的进气系统主要由进气管道、进气滤清器、增压器等组成。
进气管道将外部空气引入进气滤清器,滤清器将空气中的杂质过滤掉,然后空气经过增压器增压,进入气缸内。
增压器通过压缩空气提高进气密度,从而增加燃烧效率。
三、压缩系统船舶柴油机的压缩系统主要由活塞、气缸、曲轴连杆机构等组成。
当活塞向上运动时,气缸内的空气被压缩,压力和温度随之升高。
活塞下行时,气缸内的空气被压缩到顶死点,形成高压高温的压缩空气。
四、燃烧系统船舶柴油机的燃烧系统主要由喷油器、燃烧室等组成。
在压缩空气达到一定压力和温度后,喷油器将燃油喷入燃烧室内,与压缩空气混合形成可燃气体。
然后,喷油器通过喷油嘴将燃油喷入气缸内,燃油在高温高压下迅速燃烧,释放出大量热能。
五、排气系统船舶柴油机的排气系统主要由排气管道、涡轮增压器、排气涡轮等组成。
燃烧后的废气通过排气管道排出,一部分废气经过涡轮增压器驱动涡轮旋转,提高进气压力,增加燃烧效率。
另一部分废气通过排气涡轮减少排气阻力,提高发动机的功率输出。
综上所述,船舶柴油机的工作原理主要包括燃油系统、进气系统、压缩系统、燃烧系统和排气系统。
燃油经过燃油系统供给到喷油器,进气系统将空气引入气缸内,压缩系统将空气压缩形成高温高压气体,燃烧系统将燃油喷入气缸内与压缩空气混合燃烧,排气系统将燃烧后的废气排出。
这一系列的工作过程使得船舶柴油机能够产生动力,驱动船舶行驶。
柴油机燃油系统工作原理
柴油机燃油系统是柴油机的重要组成部分,它的正常运行将直接决定柴油机的性能和使用寿命。
因此,掌握柴油机燃油系统的工作原理是必要的。
柴油机燃油系统一般由柴油燃料供应系统及柴油燃烧系统组成。
柴油燃料供应系统主要由燃料泵,滤清器,喷注器,燃料油箱,润滑油箱,油管等部件组成,可把柴油供应到燃烧室中。
柴油燃烧系统主要由燃烧室,压缩机,排气阀及涡轮等部件组成,它的作用是将柴油进行燃烧,产生高温的燃烧气体,并由压缩机得到高压高温的混合气体。
该混合气体经过气门出现遗迹燃烧时,由排气阀排出,工作过程在活塞背面产生做功,驱动做动机转。
柴油机燃油系统的正常星火必须满足几个基本要求,如正确的供油压力,燃料的正确喷射,燃烧的正确温度等等。
正常情况下,正确的供油压力可以确保柴油机有足够的燃料供应,从而保证正常的运行;而且,通过燃料的喷射可以使柴油燃烧更加完善,燃烧温度可以更高一些,从而使柴油机发挥更高的效率。
此外,还可以通过涡轮喷油,在柴油机输出功率时,使柴油机燃烧更均匀,从而提高燃烧温度和柴油机的效率。
由此可见,柴油机燃油系统是柴油机运行中非常重要的组成部分,它的工作原理包括柴油燃料供应系统和柴油燃烧系统,可以确保柴油机的正常运行,并提高柴油机的性能和使用寿命。
柴油机燃油系统的维护也是非常重要的,需要定期检查燃油油量
和燃料系统的各个部件的工作状态,一旦出现问题,应及时采取正确的措施进行修复,以确保柴油机的正常运行。
总之,柴油机燃油系统是柴油机运行中非常重要的部分,深入理解柴油机燃油系统的工作原理,并且能给予适当的维护,可以提高柴油机的使用效率和使用寿命,发挥柴油机的最大性能。
柴油机的工作原理引言概述:柴油机是一种内燃机,利用燃料的燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动,从而驱动机械设备。
本文将详细介绍柴油机的工作原理。
一、进气系统1.1 进气阀控制:柴油机进气阀的控制是由凸轮轴驱动的。
凸轮轴上的凸轮通过推杆和摇臂传递力量,使进气阀开启和关闭。
1.2 进气道:柴油机通过进气道从外部吸入空气。
进气道通常设有空气过滤器,以过滤空气中的杂质和灰尘。
1.3 涡轮增压器:柴油机中的涡轮增压器可以增加进气压力,提高燃烧效率和动力输出。
二、燃油系统2.1 燃油喷射泵:燃油喷射泵是柴油机中的关键组件,它负责将燃油以高压喷射到气缸中。
喷射泵的工作原理是通过凸轮轴驱动的柱塞来产生高压燃油。
2.2 喷油嘴:喷油嘴是燃油喷射泵的出口,通过喷油嘴将高压燃油喷射到气缸中。
喷油嘴的喷油时间和喷油量可以通过控制喷油泵的工作来调节。
2.3 燃油滤清器:燃油滤清器用于过滤燃油中的杂质和污染物,保证燃油的纯净度,防止喷油嘴堵塞。
三、压缩系统3.1 活塞压缩:柴油机中的活塞在上行过程中将进气气体压缩,使气体温度升高。
3.2 活塞环密封:活塞环的密封性能对柴油机的工作效率和排放有重要影响。
活塞环的主要作用是防止燃烧室内的高压燃气泄漏到曲轴箱。
3.3 缸盖和气缸:缸盖和气缸是柴油机中的关键组成部分,用于容纳活塞和形成燃烧室。
缸盖上通常还设有喷油嘴和气门。
四、燃烧系统4.1 点火:柴油机中的燃烧是通过高压燃油喷射到高温高压气体中引起的自燃。
柴油机不需要点火器来点燃燃油。
4.2 燃烧室:燃烧室是柴油机中燃烧过程发生的地方,它的形状和设计对燃烧效率和排放有重要影响。
4.3 燃烧产物:柴油机燃烧产生的主要产物是二氧化碳和水蒸气,同时还会产生一些氮氧化物和颗粒物。
五、排气系统5.1 排气阀:排气阀的控制是由凸轮轴驱动的,它负责打开和关闭气缸的排气通道。
5.2 排气管:排气管将废气从气缸中排出,通常还设有催化剂和消声器,以减少废气对环境的污染和噪音。
柴油机原理
柴油机是一种内燃机,利用压燃式燃烧原理将柴油转化为能量。
其工作原理主要包括进气、压缩、燃烧和排气四个过程。
首先,在进气过程中,活塞向下运动,气缸内形成一个负压环境。
此时,进气门打开,让新鲜空气通过进气道进入气缸,同时油泵喷射器喷出适量的柴油进入气缸。
其次,压缩过程中,活塞向上运动,将进气气体压缩至高压状态。
此时柴油被高温高压空气加热,并实现高度的压缩,使柴油达到自燃温度。
然后,燃烧过程中,当柴油达到自燃温度时,喷油器会喷射出剩余的柴油,形成一系列均匀的燃烧点火。
由于柴油易燃性,碰上高温高压空气后就会引发自燃燃烧。
这种快速燃烧产生的高温高压气体会推动活塞向下工作,驱动曲轴进行旋转,输出动力。
最后,在排气过程中,活塞再次向上运动,将燃烧后产生的废气通过排气门排出。
排气门打开,废气经过排气道排至气缸外,并通过排气管排出柴油机。
柴油机的工作过程是一个循环的过程,以不断重复进气、压缩、燃烧和排气的步骤来产生动力。
其工作原理的核心是利用高温高压气体的膨胀产生的动力。
通过合理的调节进气量和柴油的喷射量,可以实现输出不同功率的动力需求。
低温燃烧(LTC)
一、低温燃烧(LTC)的优势:
1.减少污染物(主要为NOx、碳烟)排放。
如下图,LTC的燃烧温度较低,且
过量空气系数较高,可以达到既减少NOx又减少碳烟的目的。
2.燃烧较平稳,最高燃烧温度降低,对NOx排放起到抑制作用。
二、实现低温燃烧的方法:
实现低温燃烧主要靠控制EGR和喷油提前角实现。
两者结合使用,能够使燃烧更加平稳,避免缸内温度升高率过大;且能够提供较长时间进行油气混合,减少碳烟生成。
在一定的控制范围内,并不会引起THC和CO的大幅增加。
对减少排放有很好的效果。
另外由于燃烧平稳,发动机的最高爆发压力和压力循环波动也降低,发动机的振动和噪声得到减小。
2.实验及实验结论
实验在一台福特彪马四缸共轨柴油机上进行。
实验装置如下图。
The balance three cylinders are operated in the conventional combustion mode to motor the research cylinder with a non-motoring eddy current dynamometer used for speed control and power dissipation. The research cylinder has independent intake and exhaust systems equipped with surge tanks. The details of the instrumentation of the single cylinder and its separation from the rest of the engine have been reported previously.(实验装置设置不太懂。
)
实验结果:
1.在EGR率一定的情况下(进气氧含量17%),CA50的变化对发动机的影响。
下图表示发动机主要排放物的变化:
蓝色点表示喷油持续时间不变;而橙色方块表示为弥补发动机功率下降而延长喷油时间。
可以看出在上止点前燃烧开始,NOx和碳烟增加,THC和CO无太大变化。
随着点火提前,碳烟降低,NOx上升,这是因为:1.点火越提前,则燃烧前缸内温度越低,油气混合时间加长,是碳烟下降;2.点火提前,则燃烧时放热速率加快,导致NOx急剧增加。
THC和CO没有很大变化,表明这种燃烧方式可以使燃烧完全。
在上止点后燃烧开始,NOx和碳烟均下降;在适当的范围内,THC和CO 没有很大变化,但燃烧过于延迟,会导致二者急剧增加。
这一方式有几个优点:1.燃烧在膨胀冲程中进行,放热平缓,燃烧延长,使得NOx排放下降;2.在膨胀
冲程中喷油,提供了较长的准备时间,使油气混合更加均匀,碳烟生成减少。
这一方式使燃烧过程更加平稳,实现了LTC。
由上面的分析可知,此方式对发动机振动及噪声有较好抑制作用。
上图可以看出控制CA50在366°CA左右时,有较好的排放效果。
下图表示喷油时刻对发动机循环压力和循环放热量的变化:
上面三图中,由后面两图可知喷油时间过于靠后,甚至到膨胀冲程喷油,发动机的压力波动变大,燃烧放热也不均匀;这表明喷油时刻过于靠后引起燃烧恶化,使燃烧不够稳定。
最上图表示常规的喷油时间,压力波动和放热率波动都较小;但是最高燃烧温度很高,NOx排放恶化。
下图表示发动机的压力指标随CA50的变化:
上图表示的是喷油时刻对平均指示压力(IMEP)、IMEP变异系数、点火延迟、燃烧持续角、压力升高率、平均燃烧压力的影响。
每一点表示200转内的平均数值,每点的竖条表示数值的上下限。
可以看出燃烧时刻过迟会恶化发动机工况,引起压力波动。
控制CA50保持在360°附近时发动机有较好的表现。
2.喷油时刻不变时,EGR对发动机的影响。
(a)下图表示发动机排放的变化:
图中橘红色是有喷油量补偿时的变化情况。
可以看出EGR高时,对NOx有明显的降低作用,但是引起CO和THC的增加。
而烟度则会在一定时刻有一峰值。
当EGR过高时,自然会降低NOx排放,但同时导致缸温下降,燃烧不完全,CO 和THC上升;此时燃烧延迟,油气混合时间加长,碳烟减少。
EGR降低时,随着燃烧完全,NOx升高,烟度、CO和THC也随之下降。
(b)下图表示喷油时刻不变时,EGR对循环压力和放热率的影响:
最上图是EGR较低时(进气氧含量18%),可以看到缸内循环压力和最高爆发压力较大,燃烧迅速,但是压力波动较小;下面两图是EGR较高时(进气氧含量11.4%),其中第三图是有喷油补偿的。
可以看到缸内循环压力和放热率都降低了,燃烧波动较大。
(c)下图表示发动机压力指标的变化:
图中可以看出增大EGR率时,会降低压力升高率和平均循环压力,但是造成压力循环波动较大、平均指示压力下降。
这是因为EGR过高恶化燃烧,使得上述情况发生。
3.EGR和燃烧相位同时控制
(a)下图表示在第一次实验的情况下,将CA50=366°CA时发动机排放情况:
可以看出在进气氧含量为14%时,能够的到一种较好的排放效果,比进气氧含量在17%降低不少。
(b)下图表示在固定的燃烧时刻时,EGR导致的发动机循环压力和放热率的变化:
两图的燃烧时刻都相同(CA50=366°CA),而EGR从很低(进气氧含量20.2%)升到很高(进气氧含量10.4%)。
可以看到在这一燃烧时刻,EGR高使得循环压力和放热率较小,而且产生的压力波动增加不大。
三、实验结论:
在高压缩比的柴油机中,通过组合使用两种策略可在不同负荷水平下实现低温燃烧,这两种策略是:1)EGR稀释;2)燃烧相位延迟。
通过缸内压力数据分析研究了稳态测试点的周期性变化。
本研究的结果如下:
1.在中等EGR水平下,为了实现LTC而通过延迟燃烧相位做补偿,可以观察到工作和燃烧性能有显著的波动变化。
2.高EGR水平(进气氧含量10%)可以实现低NOx和低烟度排放。
在一定的喷油提前角下,EGR率越高,燃烧相位延迟越多,导致更高的循环变动。
3.高EGR时,通过喷油正时补偿保持燃烧相位在一个基本点,能够得到较高的周期稳定性。
4.通过提高进气压力和喷油压力可以实现高负荷运行。
而LTC是通过进气稀释和燃烧相位控制实现的,因此为了燃烧稳定性不得不使燃烧效率下降,导致柴油机可承受的负荷水平下降。