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车用发动机的燃烧过程与特性分析

2024-02-02

汇报人：

引言

发动机燃烧过程基本原理

发动机燃烧特性分析

发动机燃烧过程优化措施

发动机燃烧过程仿真与实验研究

结论与展望

contents

目

录

CHAPTER

引言

01

分析车用发动机的燃烧过程，理解其工作原理及性能表现。

探讨燃烧过程对发动机效率、排放和可靠性的影响。

为优化发动机设计和提高燃烧效率提供理论依据。

燃烧过程是发动机能量转换的核心环节，直接影响发动机的动力性和经济性。

合理的燃烧过程能够提高燃料的利用率，降低排放污染。

燃烧过程的稳定性对发动机的可靠性和寿命有重要影响。

国外研究关注新型燃烧方式、替代燃料和智能化燃烧控制技术等。

未来发展趋势包括高效低排放燃烧技术、智能化燃烧控制系统和新型发动机材料的研发与应用。

国内研究集中在提高燃烧效率、降低排放和燃烧过程仿真模拟等方面。

CHAPTER

发动机燃烧过程基本原理

02

燃烧是发动机工作的核心过程，涉及燃油与空气的混合、点火、火焰传播以及燃烧产物的排放。

燃烧过程直接影响发动机的动力性、经济性和排放性能。

发动机燃烧过程需要合理控制燃油喷射、点火时机和燃烧室形状等因素，以实现高效、清洁的燃烧。

燃烧室是发动机中燃油与空气混合并燃烧的空间，其形状和尺寸对燃烧过程有重要影响。

常见的燃烧室结构包括直喷式、预燃室式和涡流室式等，每种结构都有其特定的工作原理和适用场景。

燃烧室的设计需要兼顾燃油与空气的混合效果、火焰传播速度以及燃烧温度等因素。

燃油喷射是指将燃油以一定的压力和速度喷入燃烧室的过程。

雾化是指燃油在喷射过程中被破碎成细小油滴的过程，这有助于增大燃油与空气的接触面积，促进燃油的蒸发和混合。

燃油喷射系统的性能对燃油雾化效果有重要影响，包括喷射压力、喷射角度和喷射时刻等因素。

为了实现快速、稳定的火焰传播，需要合理设计点火系统和燃烧室形状，并优化点火时机和混合气成分等因素。

点火是指通过火花塞产生电火花，引燃混合气的过程。

火焰传播是指火焰在燃烧室内传播的过程，其速度受混合气成分、温度和压力等因素的影响。

CHAPTER

发动机燃烧特性分析

03

表示燃料在发动机内燃烧时释放能量的程度，受燃料性质、混合气形成质量、点火时刻等因素影响。

燃烧效率

发动机燃烧产生的废气中的有害物质含量，如CO、HC、NOx等，与燃烧效率、空燃比、点火时刻等因素密切相关。

排放性能

提高燃烧效率、优化空燃比、采用先进的点火和喷射技术等，以降低有害排放。

改善措施

爆震现象

早燃现象

影响因素

预防措施

混合气在燃烧室内局部地区自行着火，导致燃烧速度异常加快，产生金属敲击声，对发动机造成损害。

燃料辛烷值、点火时刻、压缩比、混合气浓度、发动机温度等。

在火花塞点火之前，混合气已提前燃烧，导致发动机功率下降、油耗增加、排放恶化等。

选用合适辛烷值的燃料、优化点火时刻、控制压缩比和混合气浓度等。

技术原理

优势

挑战

应用前景

01

02

03

04

将燃料直接喷入气缸内部，实现更精确的燃油控制和更高的燃烧效率。

提高燃油经济性、降低排放、增强动力性能等。

燃油喷射系统要求高、成本较高、对燃油品质有一定要求等。

随着排放法规和燃油经济性要求的不断提高，缸内直喷技术将得到更广泛的应用。

通过提高混合气的空燃比，实现稀薄燃烧，从而降低油耗和排放。

技术原理

提高燃油经济性、降低排放、改善发动机动力性能等。

优势

稀薄燃烧时火焰传播速度较慢，需要采用特殊的点火和喷射技术；同时对发动机的结构和材料也提出了更高的要求。

挑战

稀薄燃烧技术是未来发动机发展的重要方向之一，尤其在混合动力和电动汽车领域具有广阔的应用前景。

应用前景

CHAPTER

发动机燃烧过程优化措施

04

1

2

3

采用高压油泵和共轨管，实现精确控制燃油喷射压力和时间，提高燃油雾化质量和混合气形成效果。

高压共轨燃油系统

通过多次喷射燃油，实现燃油与空气的更好混合，降低颗粒物排放，提高燃烧效率。

多次喷射策略

对燃油进行预热或加热，降低燃油粘度，提高燃油雾化效果，促进燃油与空气的混合。

燃油预热与加热技术

03

涡流与滚流控制技术

通过设计特定的气道形状和气门开闭时刻，产生涡流和滚流等气流运动，促进燃油与空气的混合和火焰传播。

01

可变进气歧管技术

通过改变进气歧管的长度和直径，优化气流速度和进气量，提高缸内气流运动强度。

02

缸内直喷技术

将燃油直接喷入气缸内，实现燃油与空气的更好混合，提高燃烧速度和效率。

A

B

C

D

三元催化转化器

利用催化剂将尾气中的有害气体转化为无害气体，降低排放污染。

选择性催化还原技术

利用还原剂将尾气中的氮氧化物还原为氮气和水蒸气，降低氮氧化物排放。

颗粒物捕集器

通过过滤和吸附作用，捕集尾气中的颗粒物，减少颗粒