柴油机混合气的形成及燃烧

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。

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和燃烧过程的主要特点如下：
1. 混合气形成：柴油机燃烧采用的是直接喷射燃油的方式，燃油通过喷油嘴喷入到气缸内，然后与空气混合形成混合气。

相比汽油机的预混合气形式，柴油机的混合气是在气缸内形成的。

2. 混合气浓度高：柴油机的混合气浓度通常较为高，可达到14：1到25：1。

这是因为柴油机所使用的燃油具有较高的能
量密度，可以同时实现更高的压缩比和更高的燃烧温度。

3. 自燃点高：柴油机的混合气具有较高的自燃点。

由于混合气浓度高和燃油的特性，混合气需要达到一定的温度才能自发燃烧。

这有助于控制燃烧过程，防止发动机产生异常燃烧。

4. 点火方式不同：柴油机的燃烧是通过压燃来实现的，而非火花点火。

燃油喷入气缸后由于高压和高温的作用，使得燃油迅速氧化分解，产生大量的热量和高压气体。

然后，由于压燃的作用，燃料自燃并瞬间燃烧。

5. 燃烧时间长：相比于汽油机的快速燃烧，柴油机的燃烧过程时间较长。

这是因为在柴油机燃料的压燃条件下，燃烧速度较慢，需要一定时间来完成。

6. 黑烟排放：由于柴油机燃烧的特性，其排放中容易产生黑烟。

黑烟是不完全燃烧的产物，主要由碳颗粒组成。

为了减少黑烟排放，需要控制燃烧过程，提高燃烧效率。

总体而言，柴油机混合气的形成和燃烧过程具有混合气浓度高、自燃点高、点火方式不同、燃烧时间长和黑烟排放等特点。

这些特点决定了柴油机在燃烧效率、功率输出和排放控制等方面与汽油机有着不同的特性。

发动机教程柴油供给系可燃混合气的形成和燃烧室1.可燃混合气的形成与燃烧柴油机可燃混合气的形成和燃烧都是直接在燃烧室内进行的。

当活塞接近压缩上止点时，柴油喷入气缸，与高压高温的空气接触，混合，经过一系列的物理，化学变化才开始燃烧。

之后便是边喷射，边燃烧。

其混合气的形成和燃烧是一个非常复杂的物理化学变化过程，其主要特点是:(1)燃料的混合和燃烧是在气缸内进行的。

(2)混合与燃烧的时间很短0.0017~0.004秒(气缸内)(3)柴油粘度大，不易挥发，必须以雾状喷入。

(4)可燃混合气的形成和燃烧过程是同时，连续重叠进行的，即边喷射，边混合，边燃烧。

2.可燃混合气的形成与燃烧大体分四个时期(图5-1)(1)备燃期从喷油开始→开始着火燃烧为止喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着火燃烧，气缸中的气体温度，虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不能马上升高到自燃点，要经过一段物理和化学的准备过程。

也就是说，柴油在高温空气的影响下，吸收热量，温度升高，逐层蒸发而形成油气，向四周扩散并与空气均匀混合(物理变化)。

随着柴油温度升高，少量的柴油分子首先分解，并与空气中的氧分子进行化学反映，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧作好了准备。

这一时期很短，一般仅为0.0007~0.003秒。

(2)速燃期从燃烧开始→气缸内出现时为止火源中心已经形成，已准备好了的混合气迅速燃烧，在这一阶段由于喷入的柴油几乎同时着火燃烧，而且是在活塞接近上止点，气缸工作容积很小的情况下进行燃烧的，因此，气缸内的压力P迅速增加,温度升高很快。

(3)缓燃期从出现→出现为止这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的温度和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很短，几乎是边喷射边燃烧。

但因为气缸中氧气减少，废气增多，燃烧速度逐渐减慢，气缸容积增大。

所以气缸内压力略有下降，温度达到最高值，通常喷油器已结束喷油。

(4)后燃期缓燃期以后的燃烧这一时期，虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有燃烧完，随着活塞下行继续燃烧。

第三节柴油机混合气的形成一、混合气形成的特点及方式（一）燃料喷射与混合气形成柴油喷入柴油机的燃烧室燃烧，系利用高压喷射泵将柴油紧缩使其通过一或数个喷油嘴或孔口进入燃烧室雾化。

柴油高压喷射泵通常以200~1400 bar的喷射压力作动。

在喷射时，气缸内的空气压力为50~100 bar、温度大约为700℃、密度那么在15~25 kg/m3之间。

喷油嘴的喷孔直径为~ mm、长度与直径比那么在2~8之间。

典型的蒸馏一般柴油其燃料性质：比重为、黏度在3~10 kg/m-s之间，表面张力那么大约为3×l0-2 N/m(水约×l0-2 N/m)。

如图3-20所示为不同喷射压力之燃油对大气空气之喷射喷雾示图，在起始之低喷射压力时，喷雾为油滴状从喷口喷出（图a），随着喷射压力的增加，油滴慢慢变成喷流（Stream）。

最后，喷流慢慢散开成喷雾（Spray）。

如图3-20所示为实际柴油引擎燃料对紧缩空气（约35 bar）之喷雾示用意，离开喷油嘴的油滴从喷流变成喷雾的长度称为散开长度（Breakup length），此长度随着喷射压力的增加，慢慢变短、但喷雾角慢慢变大，最后散开长度完全消失，现在的喷雾角最大（图3-20(e)~(f)），此为柴油引擎燃料喷雾之大体要求。

由于喷油阀起始之开启压力，燃料之起始喷雾状往往是油滴（图a）而不是理想之油雾（图f）。

图3-20A刻画一典型柴油机其燃料喷雾的结构，当液体喷流离开喷油嘴时，由于带入周围的空气，并与其混合，故变成扰动而散开。

最初喷流速度大于102 m/s喷流外表面那么散开成直径为10 μm的油液滴，散布于喷油嘴出口周围。

喷雾离开喷油嘴越远，其中所含的空气质量越多，故即扩散开来，其宽度慢慢增大，速度那么相对减小。

当这种卷入空气的进程进行时，燃油滴会吸收周围的热量开始蒸发。

当喷射进行时，喷雾尖端进一步渗透穿越燃烧室，可是速度会减小。

图3-20：不同喷射压力对大气空气之喷射喷雾示图图3-20A：实际柴油引擎燃料对紧缩空气（约35 bar）之喷雾示用意柴油因黏性大、不易挥发，故柴油机采纳在缸内形成混合油滴与空气的方式。

简述柴油机的燃烧过程
柴油机是一种内燃机，其燃烧过程可以分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。

1. 进气阶段
在进气阶段，柴油机的活塞向下移动，吸入空气。

空气经过空气滤清器和进气道进入气缸。

同时，燃油喷嘴将燃油喷入气缸中，燃油雾化后与空气混合，形成可燃混合气。

2. 压缩阶段
在压缩阶段，活塞向上移动，将可燃混合气压缩至极高的压力和温度。

在这个过程中，燃油的分子被压缩，形成高压高温的燃油蒸气。

3. 燃烧阶段
在燃烧阶段，燃油蒸气被点火，燃烧产生高温高压的燃烧气体。

这些气体推动活塞向下运动，驱动发动机工作。

同时，燃烧产生的热能也被传递到发动机的冷却系统中，以保持发动机的工作温度。

4. 排气阶段
在排气阶段，活塞再次向上移动，将燃烧产生的废气排出气缸。

废气通过排气门排出发动机，并经过排气系统排放到大气中。

总之，柴油机的燃烧过程是一个复杂的物理过程，需要精确的控制和调整，以确保发动机的高效工作。