1、第四章第四章 柴油机混合气的形成与燃烧柴油机混合气的形成与燃烧本章要求本章要求了解：了解：柴油机燃烧室的分类，特点和对燃烧的影响。柴油机燃烧室的分类，特点和对燃烧的影响。理解：理解：影响燃烧的因素、改进措施。影响燃烧的因素、改进措施。掌握：掌握：柴油机混合气的形成，柴油机燃烧过程，柴柴油机混合气的形成，柴油机燃烧过程，柴油的喷射与雾化。油的喷射与雾化。1第1页，共51页。柴油机的燃烧过程与汽油机的有所不同柴油机的燃烧过程与汽油机的有所不同 1 1、混合气形成的方法、混合气形成的方法 汽油机：缸外（化油器及进气管中），较均匀一致。汽油机：缸外（化油器及进气管中），较均匀一致。柴油机：缸内形成混合
2、气柴油机：缸内形成混合气,燃烧时混合气不均匀。燃烧时混合气不均匀。2 2、着火和燃烧的方式、着火和燃烧的方式 汽油机：点燃式，着火后靠汽油机：点燃式，着火后靠火焰传播燃烧火焰传播燃烧，着火时机、地着火时机、地点均能控制。点均能控制。柴油机：压燃式柴油机：压燃式,油滴扩散燃烧油滴扩散燃烧,着火时机、地点不能控制。着火时机、地点不能控制。3 3、保证及时、完全燃烧的方法、保证及时、完全燃烧的方法 汽油机：提高火焰传播速度。汽油机：提高火焰传播速度。柴油机：保证及时形成较均匀的混合气。柴油机：保证及时形成较均匀的混合气。2第2页，共51页。第一节第一节 燃油的喷射与雾化燃油的喷射与雾化 柴油机是在压
3、缩过程中活塞接近上止点时柴油机是在压缩过程中活塞接近上止点时,借助喷油设备将燃油在高压下成雾状喷入燃烧室借助喷油设备将燃油在高压下成雾状喷入燃烧室,以便与空气形成可燃混合气。以便与空气形成可燃混合气。油滴的着火要满足两个条件油滴的着火要满足两个条件（1 1）混合气的温度要高于着火临界温度。）混合气的温度要高于着火临界温度。（2 2）混合气的浓度要适当，即混合气的浓度要在）混合气的浓度要适当，即混合气的浓度要在着火界限之内。着火界限之内。一、燃烧方式一、燃烧方式-油滴扩散燃烧油滴扩散燃烧3第3页，共51页。单个油滴的着火区域单个油滴的着火区域直径：直径：5 5150um150um(中间较大中间较
4、大)T Tc c-热空气温度热空气温度；T Tw w-油滴周围混合油滴周围混合气温度气温度；C Cu u-油滴周围混合油滴周围混合气浓度气浓度；W-W-化学反应速度化学反应速度。着火时机、地点不固定，着火点位于喷注外围与核心之间。着火时机、地点不固定，着火点位于喷注外围与核心之间。4第4页，共51页。1 1、对喷油系统的要求：、对喷油系统的要求：定时、定量并按一定规律向柴油机各缸供给高压燃油。具定时、定量并按一定规律向柴油机各缸供给高压燃油。具体要求：体要求：能产生足够高的喷油压力；能产生足够高的喷油压力；实现所要求的喷油规律；实现所要求的喷油规律；精确控制每循环的喷油量；精确控制每循环的喷油
5、量；避免出现异常喷射现象。避免出现异常喷射现象。2 2、喷油系统构成、喷油系统构成 喷油泵喷油泵 提供足够高的喷油压力。柱塞泵或分配泵提供足够高的喷油压力。柱塞泵或分配泵 调速器调速器 稳定柴油机运行工况稳定柴油机运行工况 喷油提前角调节器喷油提前角调节器 调节喷油时刻调节喷油时刻 喷油器喷油器 将高压燃油喷入燃烧室并按要求进行分布将高压燃油喷入燃烧室并按要求进行分布二、喷油系统二、喷油系统5第5页，共51页。（一）、喷射过程（一）、喷射过程 1 1燃油的喷射燃油的喷射 燃油在喷油泵泵室中，受到柱塞压缩，压力升燃油在喷油泵泵室中，受到柱塞压缩，压力升高，经喷油器喷出的过程。高，经喷油器喷出的过
6、程。2 2分三个阶段分三个阶段 喷射延迟阶段，主喷射阶段，喷射结束阶段。喷射延迟阶段，主喷射阶段，喷射结束阶段。三、喷射与雾化三、喷射与雾化6第6页，共51页。燃油的喷射过程燃油的喷射过程7第7页，共51页。1.1.燃油的雾化燃油的雾化 燃油经喷孔喷燃油经喷孔喷出时，在气缸出时，在气缸中被破碎成微中被破碎成微粒的过程。粒的过程。喷油横截面喷油横截面上燃油分布上燃油分布喷油横截面喷油横截面上油粒速度上油粒速度L:射程射程:锥角锥角喷注的形状喷注的形状（二）喷雾特性与雾化质量（二）喷雾特性与雾化质量8第8页，共51页。2 2喷注的特征喷注的特征 喷注射程喷注射程L：表示喷注贯穿深度；：表示喷注贯穿
7、深度；喷注锥角喷注锥角：表示喷注紧密程度；：表示喷注紧密程度；细度和均匀度：表示雾化程度。细度和均匀度：表示雾化程度。细度细度油注中的平均直径油注中的平均直径 均匀度均匀度油注中最大直径与最小直径之差油注中最大直径与最小直径之差3 3影响喷注质量的主要因素影响喷注质量的主要因素喷注结构，喷油压力，气缸内空气的压力，柴油的粘度喷注结构，喷油压力，气缸内空气的压力，柴油的粘度等。等。9第9页，共51页。四、不正常喷射四、不正常喷射二次喷射二次喷射 针阀落座后，过大的反针阀落座后，过大的反射波（高压油管内）使射波（高压油管内）使针阀再次升起而喷油的针阀再次升起而喷油的现象。现象。危害：危害：喷油时间
8、喷油时间，喷油量，喷油量，后燃加重，后燃加重发动机发动机过热，排气温度过热，排气温度，燃，燃油消耗率油消耗率 喷射压力低，雾化不良，燃烧过程中喷入气缸，排气冒黑烟，喷射压力低，雾化不良，燃烧过程中喷入气缸，排气冒黑烟，积碳。积碳。（高速、高负荷时较严重）（高速、高负荷时较严重）10第10页，共51页。隔次喷射发生在怠速隔次喷射发生在怠速运行时，造成柴油机怠运行时，造成柴油机怠速运转不稳。速运转不稳。避免不正常喷射避免不正常喷射的措施的措施 减少高压容积，减少高压容积，缩短高压油管长度，缩短高压油管长度，合理选择喷射系统参数。合理选择喷射系统参数。断续喷射、隔次喷射断续喷射、隔次喷射 断续喷射常
9、发生在低断续喷射常发生在低速小负荷工况。速小负荷工况。11第11页，共51页。一、燃烧过程一、燃烧过程-滞燃期滞燃期 -速燃期速燃期 -缓燃期缓燃期 -补燃期补燃期 h h-针阀升程针阀升程Q Q-循环放热量循环放热量 dQ/ddQ/d-放热速率放热速率 dq/ddq/d-喷喷油速率油速率1)1)喷油始点喷油始点2)2)缸内压力线偏离纯缸内压力线偏离纯压缩线始点压缩线始点3)3)最高压力点最高压力点4)4)最高温度点最高温度点第二节第二节 燃烧与放热燃烧与放热12第12页，共51页。、滞燃期（、滞燃期（1-21-2）在压缩终点在压缩终点,T,Tc c=450-800,=450-800,大于柴油
10、的自燃温大于柴油的自燃温度（度（330-350330-350）,但不会立即着火但不会立即着火,进行着火前进行着火前的准备。的准备。物理准备物理准备：雾化，加热，蒸发，扩散和混合。：雾化，加热，蒸发，扩散和混合。化学准备化学准备：裂化，着火前的氧化反应。：裂化，着火前的氧化反应。一般一般着火延迟时间着火延迟时间i i0.0007-0.003s0.0007-0.003s 从从喷油开始喷油开始到到缸内压力线与压缩线偏离的始缸内压力线与压缩线偏离的始点点阶段，称为滞燃期或着火延迟期。阶段，称为滞燃期或着火延迟期。(图图)喷油时缸内温度压力及燃料性质是影响喷油时缸内温度压力及燃料性质是影响i i的主要因
11、素。的主要因素。13第13页，共51页。、速燃期（、速燃期（2-32-3）（图）（图）着火后，着火后，在滞燃期内形成的混合气此时同时在滞燃期内形成的混合气此时同时燃烧燃烧，活塞在上止点附近，接近于，活塞在上止点附近，接近于等容燃烧等容燃烧，平平均压力升高率均压力升高率P/P/=(P=(P3 3-P-P2 2)/()/(3 3-2 2)升高升高很快，放热率很快，放热率dQ/ddQ/d 大。大。柴油机柴油机P/P/一般一般0.4 0.4 0.6MPa/A0.6MPa/A 同时，喷油持续进行，形成燃烧与喷油的重同时，喷油持续进行，形成燃烧与喷油的重叠，喷油常在速燃期结束。叠，喷油常在速燃期结束。14
12、第14页，共51页。、缓燃期（、缓燃期（3-43-4）（图）（图）速燃期内喷入的燃油在此阶段燃烧，放热量较大，速燃期内喷入的燃油在此阶段燃烧，放热量较大，占总放热量占总放热量的的707080%80%。一般在上止点后。一般在上止点后20203535CACA，出现循环最高温度，出现循环最高温度，达达1600160020002000。大部分燃油在此阶段燃烧。燃烧产物增多，。大部分燃油在此阶段燃烧。燃烧产物增多，氧和燃油浓度下降，燃烧速度缓慢。氧和燃油浓度下降，燃烧速度缓慢。温度虽升高，但活塞已下行，压力近似不变，近于温度虽升高，但活塞已下行，压力近似不变，近于等压燃烧等压燃烧。由于混合时间短，高温缺
13、氧下易形成碳烟，要求由于混合时间短，高温缺氧下易形成碳烟，要求a a 1 1。、补燃期（、补燃期（4-4-）从温度最高到燃料燃烧结束。从温度最高到燃料燃烧结束。远离上止点放热，大量的热传给冷却系，使排气温度升高，远离上止点放热，大量的热传给冷却系，使排气温度升高，零件热负荷增加，导致柴油机动力性、经济性下降，故零件热负荷增加，导致柴油机动力性、经济性下降，故应尽应尽量减少补燃量减少补燃。15第15页，共51页。二、燃烧过程中存在的问题二、燃烧过程中存在的问题 1.1.混合气形成困难，燃烧不完全混合气形成困难，燃烧不完全混合极不均匀混合极不均匀混合气形成时间短，边喷油、边混合、混合气形成时间短，
14、边喷油、边混合、边燃烧。边燃烧。改进措施改进措施 促进混合气的形成促进混合气的形成 结构上，促进缸内的涡流运动。结构上，促进缸内的涡流运动。供给较多的空气供给较多的空气 a a大于大于1 1，一般取，一般取1.31.3。但是至少。但是至少30%30%的空气未被利用，使的空气未被利用，使气缸工作容积的利用程度降低，使升功率、平均有效压力降低，气缸工作容积的利用程度降低，使升功率、平均有效压力降低，这与提高其动力性相矛盾。这与提高其动力性相矛盾。16第16页，共51页。2.2.工作粗暴，燃烧噪音较大工作粗暴，燃烧噪音较大 速燃期内速燃期内,急剧升高的压力直接使燃烧室壁面急剧升高的压力直接使燃烧室壁
15、面及活塞、曲轴等机件产生强烈的振动及活塞、曲轴等机件产生强烈的振动,并通过气并通过气缸壁传到外部缸壁传到外部,形成形成燃烧噪音燃烧噪音。燃烧噪音与速燃期内的燃烧噪音与速燃期内的P/P/有很大关系有很大关系。为使工作柔和，要求为使工作柔和，要求P/400kpa/P/400kpa/CACA。P/P/的大小主要与滞燃期中形成的可燃混的大小主要与滞燃期中形成的可燃混合气的数量有关，合气的数量有关，缩短着火延迟时间缩短着火延迟时间i i，减少减少滞燃期内的喷油量滞燃期内的喷油量，抑制此阶段混合气的形成，抑制此阶段混合气的形成,可减小可减小燃烧噪音燃烧噪音,但与提高动力性相矛盾。但与提高动力性相矛盾。17
16、第17页，共51页。3.3.排气冒黑烟排气冒黑烟 主要发生在大负荷工况时主要发生在大负荷工况时，如加速，爬坡时。，如加速，爬坡时。燃油在燃油在高温缺氧高温缺氧下燃烧时易形成下燃烧时易形成碳烟碳烟。减少黑烟的主要措施减少黑烟的主要措施 (1)(1)增加过量空气系数增加过量空气系数a a。但与提高柴油机的动。但与提高柴油机的动力性相矛盾。力性相矛盾。（2 2）改善混合气的形成。与改善柴油机工作的柔）改善混合气的形成。与改善柴油机工作的柔和性相矛盾。和性相矛盾。18第18页，共51页。4.4.排气冒蓝烟、白烟排气冒蓝烟、白烟 在冷起动及怠速、低负荷运转时在冷起动及怠速、低负荷运转时，气缸内温度，气缸
17、内温度低，燃烧不良，不同直径的柴油微粒随废气排出，低，燃烧不良，不同直径的柴油微粒随废气排出，受光线的反射呈现不同的颜色，白烟是由受光线的反射呈现不同的颜色，白烟是由0.60.61 1微米的颗粒构成，而蓝烟是由微米的颗粒构成，而蓝烟是由0.60.6微米以下的颗微米以下的颗粒构成。粒构成。暖机时，一般先冒白烟，后冒蓝烟，然后变为暖机时，一般先冒白烟，后冒蓝烟，然后变为无色。无色。19第19页，共51页。三、三、影响燃烧过程的因素影响燃烧过程的因素（一）燃油的影响（一）燃油的影响 1 1燃油的着火性燃油的着火性 是指柴油喷入汽缸后能否迅速着火燃烧的能力。是指柴油喷入汽缸后能否迅速着火燃烧的能力。用
18、用十六烷值十六烷值表示。表示。十六烷值高，着火性好，滞燃期短，十六烷值高，着火性好，滞燃期短，P/较小，工作柔和。十六较小，工作柔和。十六烷值高，起动性好。烷值高，起动性好。十六烷值过高，使燃油来不及混合就燃烧，冒烟。十六烷值过高，使燃油来不及混合就燃烧，冒烟。车用柴油机的十六烷值，一般为车用柴油机的十六烷值，一般为45455050。2 2十六烷值对燃烧过程的影响十六烷值对燃烧过程的影响 图图3 3 蒸发性蒸发性 蒸发性过好，工作粗暴。蒸发性过好，工作粗暴。蒸发性差，燃烧不完全。蒸发性差，燃烧不完全。蒸发性适中蒸发性适中20第20页，共51页。（二）压缩比（二）压缩比的影响的影响 T Tc c
19、、P Pc c滞燃期缩短，工作滞燃期缩短，工作柔和，改善柴油机冷起动性。柔和，改善柴油机冷起动性。但但过大过大P Pz z，机械磨损，机械磨损，使用寿命，使用寿命。当当2121时，时，itit的提高不明显。的提高不明显。柴油机合适的压缩比主要是根据冷起动的需要柴油机合适的压缩比主要是根据冷起动的需要来确定。来确定。21第21页，共51页。（三）喷油规律（三）喷油规律 1 1定义：定义：指喷油速率指喷油速率dq/ddq/d（每度曲轴转角的（每度曲轴转角的喷油量）随曲轴转角的变化关系。喷油量）随曲轴转角的变化关系。2 2柴油机结构一定时，放热规律取决于喷油规柴油机结构一定时，放热规律取决于喷油规律
20、。律。理想的喷油持续角为理想的喷油持续角为16163535CACA，喷油速率，喷油速率的变化要先缓后急。的变化要先缓后急。喷油规律可以通过改变喷油泵凸轮轴的凸轮喷油规律可以通过改变喷油泵凸轮轴的凸轮型面加以调整。型面加以调整。22第22页，共51页。（四）供油提前角（四）供油提前角1 1定义定义 高压油泵柱塞关闭进油孔瞬时到上止点之间高压油泵柱塞关闭进油孔瞬时到上止点之间的曲轴转角。的曲轴转角。与喷油提前角相差喷油延迟角。与喷油提前角相差喷油延迟角。2 2过大、过小的危害过大、过小的危害 （图）（图）过大过大滞燃期滞燃期柴油机工作粗暴，怠速不稳，柴油机工作粗暴，怠速不稳，冷起动困难。冷起动困难
21、。压缩负功压缩负功，P Pe e，b be e。过小过小后燃量后燃量，排气温度，排气温度，i it t，P Pe e，b be e。23第23页，共51页。3 3、柴油机、柴油机的性能指标随的性能指标随供油提前角供油提前角的变化关系的变化关系供油提前角调供油提前角调整特性整特性。4 4、当柴油机、当柴油机b be e最低，最低，P Pe e最大最大时的供油提前时的供油提前角角最佳供油提最佳供油提前角前角。bePe24第24页，共51页。（五）转速（五）转速n n n n加速、改加速、改善混合气形成善混合气形成 着 火 延 迟 时 间着 火 延 迟 时 间i i。但 着 火 延 迟 角但 着 火
22、 延 迟 角 i i=6n=6ni ior or 转速对转速对i i及及ii的影响的影响 对直喷式柴油对直喷式柴油机机,n n最佳供油最佳供油提前角提前角。故柴油机上通常装故柴油机上通常装有供油提前角自动提有供油提前角自动提前装置。前装置。25第25页，共51页。（六）负荷（六）负荷 负荷负荷循环供油量循环供油量a放热量放热量喷油时缸内温度喷油时缸内温度着着火延迟时间火延迟时间工作柔工作柔和性和性。但循环供油量但循环供油量喷油持喷油持续角续角燃烧恶化燃烧恶化itit，b bi i。负荷过大时负荷过大时,a过小，燃烧过小，燃烧恶化，排气冒黑烟，柴油机经恶化，排气冒黑烟，柴油机经济性进一步下降。济
23、性进一步下降。bi26第26页，共51页。柴油机与汽油机的放热规律柴油机与汽油机的放热规律定义：放热率定义：放热率dQ/d(dQ/d(每度曲轴转角每度曲轴转角的放热量的放热量)随曲轴转角随曲轴转角的变化关系。的变化关系。它决定压力升高率它决定压力升高率(噪音噪音)的的变化和热效率。变化和热效率。四、燃烧放热规律四、燃烧放热规律理想的放热规律理想的放热规律曲线要先缓后急。曲线要先缓后急。放热开始时刻要适当放热开始时刻要适当提前提前,持续时间为持续时间为4040CACA。27第27页，共51页。在燃烧期内，放热过程分三个阶段在燃烧期内，放热过程分三个阶段 预混合燃烧阶段预混合燃烧阶段对应速燃期，放
24、热率很高，历时对应速燃期，放热率很高，历时 3 7A A。扩散燃烧阶段扩散燃烧阶段对应缓燃期，放热率下降，为主放对应缓燃期，放热率下降，为主放 热阶段，历时热阶段，历时40A40A。这两个阶段放热达这两个阶段放热达80%80%。放热放热“尾巴尾巴”对应补燃期，放热对应补燃期，放热20%20%。放热规律三要素放热规律三要素放热始点放热始点使最高压力发生在上止点后使最高压力发生在上止点后7 78 A8 A。放热规律曲线形状放热规律曲线形状开始放热适中开始放热适中,然后燃烧加快，尾巴然后燃烧加快，尾巴尽量短。尽量短。放热持续期放热持续期最佳约为最佳约为40 A40 A28第28页，共51页。第三节第
25、三节 混合气形成与燃烧室混合气形成与燃烧室 柴油机混合气形成靠三方面的相互作用：柴油机混合气形成靠三方面的相互作用：一一是燃烧室的结构是燃烧室的结构,二是燃料的喷雾，三是缸内适二是燃料的喷雾，三是缸内适当的空气运动。当的空气运动。一、混合气形成特点和方式一、混合气形成特点和方式 1、缸内形成、缸内形成 2、时间极短、时间极短 3、过量空气系数较大、过量空气系数较大 4、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合保证燃烧完全、及时靠加快混合气的形成速度保证燃烧完全、及时靠加快混合气的形成速度（汽油机是提高火焰传播速度）（汽油机是提高火焰传播速度）29第29页，
26、共51页。混合气形成方法混合气形成方法 由不同喷雾及气流运动组成了各种混合气形成方由不同喷雾及气流运动组成了各种混合气形成方式，其基本型式可分为：式，其基本型式可分为：空间雾化混合，油膜蒸发混合空间雾化混合，油膜蒸发混合。在车用柴油机中，两种方式均有，但多数在车用柴油机中，两种方式均有，但多数以空间雾化混合为主。以空间雾化混合为主。球形燃烧室柴油机以油膜球形燃烧室柴油机以油膜蒸发混合方式为主。蒸发混合方式为主。30第30页，共51页。二、缸内气流运动二、缸内气流运动 缸内空气的涡流运动能加速雾化的油滴与缸内空气的涡流运动能加速雾化的油滴与周围空气的混合，促进燃烧过程的进行。周围空气的混合，促进
27、燃烧过程的进行。但涡流过强，会使燃烧产物与邻近的喷注重叠；涡流但涡流过强，会使燃烧产物与邻近的喷注重叠；涡流过强也使进气阻力加大，充量系数下降。过强也使进气阻力加大，充量系数下降。31第31页，共51页。直喷式燃烧室的空气涡流运动直喷式燃烧室的空气涡流运动 空气涡流运动是加速混合气形成的有空气涡流运动是加速混合气形成的有效手段；也是保证完善燃烧的重要条效手段；也是保证完善燃烧的重要条件。件。直喷式燃烧室产生涡流运动的方法有种：直喷式燃烧室产生涡流运动的方法有种：1 1）进气涡流）进气涡流靠切向进气道和螺旋进靠切向进气道和螺旋进气道形成。气道形成。切向进气道：切向进气道：气道母线与气缸相切，在气
28、气道母线与气缸相切，在气门前强烈收缩，使气流越来越快进入气门前强烈收缩，使气流越来越快进入气缸后受缸壁的约束而转向，形成涡流。缸后受缸壁的约束而转向，形成涡流。32第32页，共51页。螺旋进气道：螺旋进气道：气门座上方的气道成螺旋型，相对于气缸中心气门座上方的气道成螺旋型，相对于气缸中心一定位置。气流形成绕气门中心的旋转运动，进入气缸后近一定位置。气流形成绕气门中心的旋转运动，进入气缸后近于切向气流，沿气缸壁绕气缸中心旋转运动。应用于高速柴于切向气流，沿气缸壁绕气缸中心旋转运动。应用于高速柴油机上。油机上。33第33页，共51页。2 2）挤气涡流）挤气涡流-在压缩行程后期，在压缩行程后期，活塞
29、接近上止点时，活塞接近上止点时，活塞顶上方环形空活塞顶上方环形空间中的空气被挤入间中的空气被挤入活塞顶部的燃烧室活塞顶部的燃烧室内，造成的空气的内，造成的空气的涡流运动。涡流运动。涡流强度较进气涡流涡流强度较进气涡流小，只起辅助作用。小，只起辅助作用。逆挤流逆挤流34第34页，共51页。三、柴油机燃烧室三、柴油机燃烧室 1 1燃烧室分为两大类燃烧室分为两大类:直喷式和非直喷式（分隔式）直喷式和非直喷式（分隔式）。直喷式燃烧室直喷式燃烧室：燃油直接喷入由活塞顶和缸盖形成的：燃油直接喷入由活塞顶和缸盖形成的 一个统一空间。一个统一空间。（缸径大于（缸径大于100mm100mm，转速大于，转速大于3
30、000r/min3000r/min的柴油机基本用直喷式的）的柴油机基本用直喷式的）根据凹坑深度分：根据凹坑深度分：开式燃烧室开式燃烧室浅坑型，如浅坑型，如浅盆形浅盆形或或浅浅形形燃烧室燃烧室 半开式燃烧室半开式燃烧室深坑型，如深坑型，如形形和和球形球形燃烧室燃烧室分隔式燃烧室分隔式燃烧室：由主燃室和副燃室两部分组成。：由主燃室和副燃室两部分组成。如：如：涡流室式涡流室式燃烧室和燃烧室和预燃室式预燃室式燃烧室燃烧室（高速小缸径柴油机多采用分隔式燃烧室）（高速小缸径柴油机多采用分隔式燃烧室）35第35页，共51页。2 2对柴油机燃烧室的要求对柴油机燃烧室的要求 a a小，但应燃烧完全及时；小，但应
31、燃烧完全及时；适度的适度的P/P/和和P Pz z值；值；以保证工作柔和，以保证工作柔和，平稳，可靠；平稳，可靠；排气品质好；排气品质好；变工况适应好；变工况适应好；应在负荷、转速变化时，应在负荷、转速变化时，柴油机性能稳定；柴油机性能稳定；冷起动性好；冷起动性好；制造、维修方便。制造、维修方便。36第36页，共51页。3 3、直喷式燃烧室、直喷式燃烧室1 1）开式燃烧室浅坑型）开式燃烧室浅坑型 混合气形成方式以空间混合为主。形成质量依靠混合气形成方式以空间混合为主。形成质量依靠燃油喷雾的细微度及油束在燃烧室内的均匀分燃油喷雾的细微度及油束在燃烧室内的均匀分布实现。进气无涡流布实现。进气无涡流
32、特点：结构简单，特点：结构简单，面容比面容比F/VF/V小，小，Q放放，起动性，起动性好，经济性好，热负荷低；但好，经济性好，热负荷低；但a大大(1.52.2)，工，工作粗暴，对燃料要求高。作粗暴，对燃料要求高。如：浅如：浅型燃烧室。大缸径柴油机多采用开式燃烧室。型燃烧室。大缸径柴油机多采用开式燃烧室。37第37页，共51页。浅浅型燃烧室型燃烧室38第38页，共51页。2 2）半开式燃烧室深坑型）半开式燃烧室深坑型 混合气形成方式有空间混合和油膜蒸发混合。形成质量依靠多油注高压喷混合气形成方式有空间混合和油膜蒸发混合。形成质量依靠多油注高压喷射。一般有较强的进气涡流。射。一般有较强的进气涡流。
33、型燃烧室（典型）型燃烧室（典型）混合气形成：混合气形成：空间雾化混合为主。空间雾化混合为主。一般采用多孔喷嘴，并组织一定的进气涡流和挤气涡流，以加速混合气的一般采用多孔喷嘴，并组织一定的进气涡流和挤气涡流，以加速混合气的形成。形成。主要特点主要特点w面容比面容比F/VF/V小，小，Q放放，经济性好。，经济性好。w低温起动性好低温起动性好w采用多孔喷嘴，高压喷射。采用多孔喷嘴，高压喷射。wP/和和Pz大，工作粗暴。大，工作粗暴。wa大，动力性差。大，动力性差。w形成碳烟多，氮氧化物多、排放差。形成碳烟多，氮氧化物多、排放差。w多用于多用于3000r/min以下的柴油机（车用柴油机）。以下的柴油机
34、（车用柴油机）。39第39页，共51页。型燃烧室型燃烧室40第40页，共51页。球形燃烧室球形燃烧室 混合气形成：混合气形成：油膜蒸发。油膜蒸发。一般采用单孔喷嘴，一般采用单孔喷嘴，均配有螺旋进气道以产生强进气涡流。均配有螺旋进气道以产生强进气涡流。主要特点主要特点w面容比面容比F/VF/V小，经济性好。小，经济性好。wP/和和Pz较小，较小，工作柔和。工作柔和。w对燃油的品质及雾化质量要求低，可以燃用多对燃油的品质及雾化质量要求低，可以燃用多种燃料。种燃料。w冷起动困难。冷起动困难。w低速、加速时冒黑烟。低速、加速时冒黑烟。w不适于增压，变工况适应性差。不适于增压，变工况适应性差。41第41
35、页，共51页。球型燃烧室球型燃烧室42第42页，共51页。5 5、分隔式燃烧室、分隔式燃烧室1 1）涡流室燃烧室涡流室燃烧室 混合气形成：混合气形成：空间雾化混合为主。一般采用轴针式喷油器。空间雾化混合为主。一般采用轴针式喷油器。主要特点主要特点w喷雾质量要求不高喷雾质量要求不高(利用强压缩涡流形成混合气，喷油压力可降低利用强压缩涡流形成混合气，喷油压力可降低)wP/较小，工作柔和，噪音低较小，工作柔和，噪音低（副燃室燃烧滞燃期短，主燃室燃烧活塞已下行）（副燃室燃烧滞燃期短，主燃室燃烧活塞已下行）w空气利用率高，空气利用率高，a值可较小值可较小（1.21.3）w高速性能好。高速性能好。（涡流随
36、转速升高而加强）（涡流随转速升高而加强）w排污低排污低（最高燃烧温度低）（最高燃烧温度低）w变工况适应性好，对转速不敏感变工况适应性好，对转速不敏感（转速变化，涡流的流动特性基本不变）（转速变化，涡流的流动特性基本不变）w面容比面容比F/V大，经济性较差，起动性差大，经济性较差，起动性差（传热和流动损失大，装电热塞）（传热和流动损失大，装电热塞）43第43页，共51页。涡流室燃烧室涡流室燃烧室44第44页，共51页。2 2）预燃室预燃室燃烧室燃烧室 混合气形成：混合气形成：空间雾化混合为主。一般采用轴针空间雾化混合为主。一般采用轴针式喷油器。式喷油器。主要特点主要特点w喷雾质量要求不高喷雾质量
37、要求不高（预燃室形成强的紊流和二次喷射的（预燃室形成强的紊流和二次喷射的燃烧涡流燃烧涡流形形成混合气）。成混合气）。wP/较小，工作柔和。较小，工作柔和。w空气利用率高，空气利用率高，a值可较小。值可较小。w变工况适应性好，对转速不敏感。变工况适应性好，对转速不敏感。wNOx排放低排放低w起动性差，起动性差，面容比面容比F/V较大，经济性差较大，经济性差w低速噪声（惰转噪声）大低速噪声（惰转噪声）大(预燃室气体速度低，油预燃室气体速度低，油束贯穿力大，喷射的燃油进束贯穿力大，喷射的燃油进入主燃室，使主燃室燃油滞燃期增长入主燃室，使主燃室燃油滞燃期增长)45第45页，共51页。预燃室燃烧室预燃室
38、燃烧室46第46页，共51页。各种燃烧室的比较各种燃烧室的比较47第47页，共51页。48第48页，共51页。供油提前角对燃烧过程的影响供油提前角对燃烧过程的影响49第49页，共51页。柴油十六烷值对燃烧过程的影响柴油十六烷值对燃烧过程的影响50第50页，共51页。空间雾化混合及油膜蒸发混合空间雾化混合及油膜蒸发混合空间雾化混合空间雾化混合 将燃油喷向燃烧室空间，形成雾状，雾状油滴将燃油喷向燃烧室空间，形成雾状，雾状油滴从高温空气中吸热蒸发并扩散，与空气形成混合从高温空气中吸热蒸发并扩散，与空气形成混合气。气。油膜蒸发混合油膜蒸发混合(M(M过程过程)将大部分燃油喷向燃烧室壁面，形成一层油膜，将大部分燃油喷向燃烧室壁面，形成一层油膜，油膜受热汽化蒸发，与空气形成混合气。油膜受热汽化蒸发，与空气形成混合气。51第51页，共51页。
