当前课程知识点：汽车发动机原理 > 第七章：柴油机的混合气形成与燃烧过程 > 7.2 柴油机燃烧放热规律 > Video
同学们好
这节课我们学习
柴油机的燃烧放热规律
内燃机燃烧特性的优化
主要体现在对放热规律的优化
尤其是柴油机
比汽油机的放热规律
更呈现出形状复杂
以及对性能指标影响更大的特点
对放热规律的分析
可从燃烧放热始点
放热持续期
和放热速率曲线形状
三方面入手
即所谓放热规律的三要素
如图所示
放热规律三要素
既有各自的特点
又相互关连
放热始点决定了
放热率曲线包围面积
也就是放热量距离
压缩上止点的位置
对循环热效率
压力升高率
和燃烧最大压力
都有重要影响
无论是汽油机还是柴油机
综合考虑动力性
燃油经济性
和振动噪声等性能之后
希望放热始点的位置
能保证最大燃烧压力
出现在上止点后10~15°CA
为此
柴油机通过调整喷油提前角
以及控制着火落后期长短
来优化相关性能
每个工况都有最佳的喷油时间
图所示是柴油机喷油提前角
对有效功率
以及燃料消耗率的影响规律曲线
称之为喷油提前角调节特性
在最佳喷油提前角下
能获得最大的有效功率
和最小的燃料消耗率
图所示是某一柴油机早喷
在上止点前19.6°CA喷油和晚喷
在上止点前16.5°CA喷油
对缸内压力 温度
瞬态放热率等的影响
表给出了该柴油机早喷和晚喷
两种条件下的最高爆发压力
有效燃料消耗率
炭烟 氮氧化物
以及最高燃烧温度
和排温等参数数值
从图和表可以看出
早喷降低了油耗 炭烟 排温
但增加了最高爆发压力
最高燃烧温度和氮氧化物排放
放热持续期的长短
一定程度上是
理论循环等压放热预膨胀比的反映
这既是决定循环热效率的
一个极为关键的因素
也对有害排放物生成有较大的影响
放热持续期原则上越短越好
柴油机一般小于40~60°CA
柴油机放热持续期首先取决于
喷油持续期的大小
喷油时间越长
扩散燃烧期越长
其次也取决于
扩散燃烧期内混合气
形成的快慢和完善程度
喷油再快
混合气形成速度
跟不上也不能缩短燃烧时间
混合气形成不完善
会拖延后燃时间
而以上两个环节
又受诸多因素影响
放热率曲线形状决定了
放热量随曲轴转角的分配比例
在放热始点
和放热持续期不变的情况下
放热率曲线形状的变化
不仅影响放热率中心的位置
也影响预混合燃烧
与扩散燃烧的比例
因而对循环热效率 噪声 振动
和有害排放物生成
都有较大的影响
影响放热率曲线形状的因素
比较复杂
为了便于定性分析
图中给出了
四种典型的放热率形状
得到相应的压力曲线a、b、c、d
假定四种放热规律都
在上止点开始放热
放热总量相同
持续期均为40°CA
那么曲线a呈现
先快后慢的放热形状
初期放热多
导致压力升高率最大
最高爆发压力达到80bar
此时的指示热效率为52.9%
是四种方案中的最大值
曲线d放热形状为先慢后快
放热速率先缓后急
压力升高率
和最高爆发压力都最低
指示热效率最小
为45.4%
长方形放热曲线b
和三角形放热曲线c的相关参数
介于两者之间
实际发动机的放热率形状
取决于不同的机型
不同的燃烧和混合气形成方式
以及对性能的具体要求
直喷式柴油机在追求高效率时
放热率曲线形状接近于曲线a
可获得较高的指示热效率
但也带来了燃烧压力高
噪声和振动大等问题
对于汽油机
一般具有图中曲线c
所示的三角形放热率形状
这一特点决定了汽油机
最高爆发压力比较低
噪声和振动小等特点
这也是汽油机热效率
低于柴油机热效率的原因之一
综上所述
理想的放热规律
应具备以下三个的特点
（1）使放热率曲线中心
在上止点之后尽可能接近上止点
（2）放热持续期应尽量短一些
（3）放热率曲线形状以先缓后急
急速停止模型为最佳
总结起来就是一句话
速燃期不速
缓燃期不缓
后燃期不后
后面各节就是从控制燃油喷射
气流运动及其
与燃烧室合理匹配
来保证柴油机按理想的
放热率曲线组织燃烧过程
关于柴油机燃烧放热规律
我们就介绍到这里
同学们 再见
-0.1 总论
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-0.2 车用发动机的种类
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-1.1 示功图及其测取
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-1.2 四冲程发动机示功图分析
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-1.3 二冲程发动机示功图分析
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-1.4 性能指标分类与循环指示功
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-1.5 动力、经济性能指标与测定换算
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-1.6 影响动力、经济性能指标的环节和因素
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-第一章习题(计入课程成绩)--作业
-2.0 导论
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-2.1 燃料的分类
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-2.2 汽油、柴油的炼制
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-2.3 汽油的理化特性
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-2.4 柴油的理化特性
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-2.5 燃料构成与理化特性
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-2.6 汽油、柴油质量标准
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-2.7 燃料与发动机工作模式
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-2.8 工质主要热力参数
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-2.9 燃烧热化学
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-第二章习题(计入课程成绩)--作业
-3.0 导论
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-3.1 热力过程与热机循环的简化
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-3.2 理论循环分类及循环热效率
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-3.3 理论循环热力参数对热效率的影响
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-3.4 工质对循环热效率的影响
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-3.5 真实循环对热效率的影响
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-3.6 机械损失的构成
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-3.7 机械损失的测量方法
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-3.8 机械效率的影响因素
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-3.9 发动机的能量分配与转化效率
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-3.10 发动机的节能途径与技术
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-第三章：工作循环与能量利用--第三章习题(计入课程成绩)
-4.0 导论
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-4.1 四冲程发动机换气系统及换气过程
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-4.2 配气相位对发动机性能的影响
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-4.3 充量系数的解析式
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-4.4 进气阻力对充量系数的影响
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-4.5 其他因素对充量系数的影响
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-4.6 充量系数的速度特性
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-4.7 压力波及其传播特性
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-4.8 单缸机的进排气动态效应
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-4.9 多缸机的进排气动态效应与进气不均匀性
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-4.10 四冲程发动机增压系统及性能
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-4.11 二冲程发动机的换气过程与换气质量
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-第四章习题(计入课程成绩)--作业
-5.0 导论
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-5.1 发动机运行工况
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-5.2 发动机特性曲线分类
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-5.3 发动机速度特性
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-5.4 发动机负荷特性
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-5.5 发动机全特性
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-5.6 发动机外特性与整车动力性
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-5.7 发动机全特性与整车经济性
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-5.8 混合动力专用发动机及其运行特性
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-第五章习题(计入课程成绩)--作业
-期中考试（只有一次答题机会！）--期中测试题（占30%总分）
-6.0 导论
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-6.1 燃烧现象及其分类
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-6.2 可燃混合气的着火与着火理论
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-6.3 湍流及其在燃烧中的作用
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-6.4 均质混合气中的火焰传播
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-6.5 液体燃料的雾化
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-6.6 油滴的蒸发与燃烧
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-6.7 示功图与燃烧放热率
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-第六章习题(计入课程成绩)--作业
-7.1 柴油机燃烧过程分析
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-7.2 柴油机燃烧放热规律
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-7.3 柴油机燃油喷射系统
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-7.4 柴油机喷油过程
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-7.5 柴油机缸内气流运动
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-7.6 柴油机燃烧室的分类及其特性
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-7.7 柴油机混合气形成方式
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-7.8 柴油机粗暴燃烧与燃烧噪声
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-第七章习题(计入课程成绩)--作业
-8.1 汽油机燃烧过程分析
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-8.2 汽油机的不正常燃烧：爆燃和表面点火
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-8.3 汽油机的不规则燃烧：循环波动和各缸不均匀性
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-8.4 汽油机燃油喷射系统及其演变
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-8.5 非直喷汽油机燃烧室及其特性
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-8.6 汽油机进气道喷射与混合气形成
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-8.7 汽油机缸内直喷与混合气形成
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-第八章习题(计入课程成绩)--作业
-9.1 有害排放物种类及其危害
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-9.2.1 NO的生成机理
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-9.2.2 CO和HC的生成机理
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-9.2.3 PM和Soot的生成机理
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-9.3 有害排放物生成的影响因素
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-9.4 汽油机机内净化技术
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-9.5 柴油机机内净化技术
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-9.6 汽油机后处理技术
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-9.7 柴油机后处理技术
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-第九章习题(计入课程成绩)--作业
-10.1 燃烧模式及其分类
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-10.2 汽油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.3 柴油机均质混合气压燃（HCCI）模式
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-10.4 内燃机部分预混压燃（PCCI）模式
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-10.5 均质混合气引燃（HCII）模式
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-10.6 天然气发动机
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-10.7 氢燃料发动机
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-10.8 二甲醚发动机
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-10.9 甲醇发动机
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-10.10 乙醇发动机
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-10.11 生物柴油发动机
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-第十章习题(计入课程成绩)--作业
-期末考试--期末测试题（占30%总分）
