第6章 柴油混合氣形成及燃燒(上課用) (1)

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理同學(xué)們好第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒 第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒 重點(diǎn)內(nèi)容第六章重點(diǎn)內(nèi)容第六章重點(diǎn)內(nèi)容1柴油機(jī)燃燒過程及其分段；柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程及其分段；柴油機(jī)燃燒過程的評(píng)價(jià)；的評(píng)價(jià)；2 2柴油機(jī)燃燒的影響因素。柴油機(jī)燃燒的影響因素。3 3柴油機(jī)混合氣的形成方式及特點(diǎn)；燃油噴射柴油機(jī)混合氣的形成方式及特點(diǎn)；燃油噴射過程；過程；4 4柴油機(jī)燃燒室的基本要求；柴油機(jī)燃燒室的柴油機(jī)燃燒室的基本要求；柴油機(jī)燃燒室的類型與特點(diǎn)。類型與特點(diǎn)。6-1 柴油機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)柴油機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)柴油機(jī)以柴油機(jī)以， 循環(huán)熱效率。循環(huán)熱效率。混合氣形成和燃燒特點(diǎn)：混合氣

2、形成和燃燒特點(diǎn)：混合氣形成時(shí)間極短；混合氣形成時(shí)間極短；混合氣空間時(shí)間分布極不均勻；混合氣空間時(shí)間分布極不均勻；燃料噴射過程和燃燒過程同時(shí)存在。燃料噴射過程和燃燒過程同時(shí)存在。質(zhì)調(diào)節(jié)：質(zhì)調(diào)節(jié)： 輸出功，輸出功， 噴油量噴油量 ；噴射期間噴射期間 ，散熱，散熱損失；反之極短時(shí)間內(nèi)快速噴射燃燒損失；反之極短時(shí)間內(nèi)快速噴射燃燒粗暴粗暴; 發(fā)動(dòng)機(jī)性能發(fā)動(dòng)機(jī)性能放熱功率放熱功率噴油規(guī)律噴油規(guī)律混合氣形成混合氣形成 第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒 柴油機(jī)燃燒過程5. 1 柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程5.1.1 正常燃燒過程正常燃燒過程 以展開示功圖研究燃燒過程。壓縮線壓縮線無燃燒無燃燒膨脹線膨脹線噴油噴油

3、著火著火最高壓力最高壓力最高溫度最高溫度壓縮線壓縮線無燃燒無燃燒膨脹線膨脹線噴油噴油著火著火最高壓力最高壓力最高溫度最高溫度著火延遲期著火延遲期快速燃燒期快速燃燒期緩燃期緩燃期后燃期后燃期噴油提前角噴油提前角第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6.1 柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6.1 柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程 柴油機(jī)燃燒分為正常燃燒正常燃燒與非正常燃燒非正常燃燒。 正常燃燒是指發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的燃燒，是相對(duì)于不正常燃燒而言的。 柴油機(jī)正常燃燒過程分為 四個(gè)階段： （1）著火延遲期著火延遲期 （1 2） 即階段。階段。 （2）快速燃燒期快速燃燒期 （2 3） 即階段。

4、階段。 （3）緩燃期緩燃期 （3 4） 即階段。階段。 （4）后燃期后燃期 （4 ） 即階段。階段。 與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)多了一個(gè)緩燃期。著火延遲期 （階段）從噴油開始到壓力線脫離壓縮線所占用的曲軸轉(zhuǎn)角?？焖偃紵?（ 階段）從壓力線脫離壓縮線到出現(xiàn)最高燃燒壓力所占用的曲軸轉(zhuǎn)角。緩燃期 （ 階段）從最高燃燒壓力到出現(xiàn)最高燃燒溫度所占用的曲軸轉(zhuǎn)角。后燃期 （ 階段）最高燃燒溫度出現(xiàn)以后的燃燒。第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6.1 柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6.1 柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程最高溫度最高溫度最高壓力最高壓力第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6.1 柴油

5、機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程1正常燃燒過程的評(píng)價(jià)正常燃燒過程的評(píng)價(jià) A、特點(diǎn)：過程復(fù)雜，有物理準(zhǔn)備 形成混合氣，(霧化，加熱，蒸發(fā)，擴(kuò)散和混合。)有化學(xué)準(zhǔn)備 氧化反應(yīng)速度逐漸加快；（裂化，著火前的氧化反應(yīng)）缸內(nèi)壓力無明顯升高。 B、評(píng)價(jià)指標(biāo) 著火延遲期長度著火延遲期長度Dj12 = j2 -j1（1 1）著火延遲期）著火延遲期著火延遲期著火延遲期噴油提前角噴油提前角 C、影響因素：影響因素： 十六烷值 十六烷值高，著火延遲期短。 點(diǎn)火時(shí)的缸內(nèi)氣體狀態(tài)點(diǎn)火時(shí)的缸內(nèi)氣體狀態(tài) 氣體溫度和壓力越高，著火延遲期越短。 噴油提前角噴油提前角 從噴油到上止點(diǎn)間的曲軸轉(zhuǎn)角。著火延遲期的影響因素著火延遲期的影響因素

6、 十六烷值十六烷值 溫度溫度 壓力壓力 燃燒室形式燃燒室形式 壁溫壁溫注意：柴油機(jī)著火落后期長短會(huì)明顯影響注意：柴油機(jī)著火落后期長短會(huì)明顯影響滯燃期內(nèi)噴油量和滯燃期內(nèi)噴油量和預(yù)制混合氣量預(yù)制混合氣量的多少，從而影響柴油機(jī)的燃燒特性、動(dòng)力經(jīng)的多少，從而影響柴油機(jī)的燃燒特性、動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性、排改特性以及噪聲振動(dòng)，必須精確控制濟(jì)性、排改特性以及噪聲振動(dòng)，必須精確控制. .第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6.1 柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程1正常燃燒過程的評(píng)價(jià)正常燃燒過程的評(píng)價(jià) A、特點(diǎn)： 預(yù)混燃燒、多點(diǎn)燃燒；同時(shí)又形成混合氣；缸內(nèi)壓力急劇升高。 B、評(píng)價(jià)指標(biāo) 最高燃燒壓力最高燃燒壓力（最高爆發(fā)壓力）pZ

7、以及出現(xiàn)時(shí)刻出現(xiàn)時(shí)刻j j3 3 。 希望j3在上止點(diǎn)后15 20曲軸轉(zhuǎn)角之內(nèi)。 平均壓力升高率平均壓力升高率 表示壓力升高的急劇程度。（2 2）速燃期）速燃期232jjjDDpppz速燃期速燃期第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6.1 柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程1正常燃燒過程的評(píng)價(jià)正常燃燒過程的評(píng)價(jià)（2 2）速燃期）速燃期速燃期速燃期 C C、燃燒過程、燃燒過程 燃燒為預(yù)混燃燒，開燃燒為預(yù)混燃燒，開始是著火延遲期形成的非始是著火延遲期形成的非均質(zhì)混合氣中多點(diǎn)燃燒，均質(zhì)混合氣中多點(diǎn)燃燒，后來燃燒的是噴束擴(kuò)散形后來燃燒的是噴束擴(kuò)散形成的混合氣，轉(zhuǎn)入擴(kuò)散燃成的混合氣，轉(zhuǎn)入擴(kuò)散燃燒。燒。 因?yàn)槭嵌帱c(diǎn)燃

8、燒，故因?yàn)槭嵌帱c(diǎn)燃燒，故燃燒速度快，壓力升高率燃燒速度快，壓力升高率大，工作粗暴，振動(dòng)強(qiáng)，大，工作粗暴，振動(dòng)強(qiáng)，噪聲高。噪聲高。平均壓力升高率平均壓力升高率 平均壓力升高率決定了柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，平均壓力升高率決定了柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，若壓力升高率過大，則柴油機(jī)工作粗暴，燃燒若壓力升高率過大，則柴油機(jī)工作粗暴，燃燒噪聲大；同時(shí)運(yùn)動(dòng)零件承受較大的沖擊負(fù)荷，噪聲大；同時(shí)運(yùn)動(dòng)零件承受較大的沖擊負(fù)荷，影響其工作可靠性和使用壽命；但由于燃燒迅影響其工作可靠性和使用壽命；但由于燃燒迅速進(jìn)行，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性會(huì)較好速進(jìn)行，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性會(huì)較好第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6.1 柴油機(jī)燃燒過

9、程柴油機(jī)燃燒過程1正常燃燒過程的評(píng)價(jià)正常燃燒過程的評(píng)價(jià) A、特點(diǎn)： 擴(kuò)散燃燒；可能有邊噴射、邊形成混合氣、邊燃燒；缸內(nèi)壓力下降慢。 B、評(píng)價(jià)指標(biāo) 最高燃燒溫度最高燃燒溫度TZ 緩燃期延續(xù)時(shí)間緩燃期延續(xù)時(shí)間 Dj34 = j4 j3 希望盡量縮短 C、燃燒過程 比較粗大的油滴獨(dú)立燃燒，氣流運(yùn)動(dòng)對(duì)完善過程作用極大。如燃燒不好，出現(xiàn)碳煙排放。（3 3）緩燃期）緩燃期緩燃期緩燃期第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6.1 柴油機(jī)燃燒過程柴油機(jī)燃燒過程1正常燃燒過程的評(píng)價(jià)正常燃燒過程的評(píng)價(jià) 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 燃燒速度慢，燃燒放熱燃燒速度慢，燃燒放熱因活塞下行不能利用，反而因活塞下行不能利用，反而使排氣溫度升高。使

10、排氣溫度升高。 后燃雖不能絕對(duì)消除，后燃雖不能絕對(duì)消除，但通過完善燃燒過程，可盡但通過完善燃燒過程，可盡量減少。量減少。（4 4）后燃期）后燃期后燃期后燃期遠(yuǎn)離上止點(diǎn)放熱，大量的熱傳給冷卻系，使排氣溫度升高，零件熱負(fù)荷增加，導(dǎo)致柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性下降，故應(yīng)盡量減少后燃。三、燃燒過程中存在的問題三、燃燒過程中存在的問題 1.1.混合氣形成困難，燃燒不完全。混合氣形成困難，燃燒不完全?；旌蠘O不均勻混合極不均勻混合氣形成時(shí)間短，邊噴油、邊混合、混合氣形成時(shí)間短，邊噴油、邊混合、 邊燃燒。邊燃燒。 改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： 促進(jìn)混合氣的形成。促進(jìn)混合氣的形成。 結(jié)構(gòu)上，促進(jìn)缸內(nèi)的渦流運(yùn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)上，促進(jìn)缸

11、內(nèi)的渦流運(yùn)動(dòng)。 供給較多的空氣。供給較多的空氣。 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%的空氣未被利用，的空氣未被利用，使氣缸工作容積的利用程度降低，使升功率、平均有效使氣缸工作容積的利用程度降低，使升功率、平均有效壓力降低，這與提高其動(dòng)力性相矛盾。壓力降低，這與提高其動(dòng)力性相矛盾。 2.2.工作粗暴，燃燒噪音較大。工作粗暴，燃燒噪音較大。 速燃期內(nèi)速燃期內(nèi), ,急劇升高的壓力直接使燃燒室壁面急劇升高的壓力直接使燃燒室壁面及活塞、曲軸等機(jī)件產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)及活塞、曲軸等機(jī)件產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng), ,并通過氣并通過氣缸壁傳到外部缸壁傳到外部, ,形成燃燒噪音。形成燃燒

12、噪音。 燃燒噪音與速燃期內(nèi)的燃燒噪音與速燃期內(nèi)的P/P/有很大關(guān)系。有很大關(guān)系。為使工作柔和，要求為使工作柔和，要求P/400kpa/P/400kpa/CACA。 P/P/的大小主要與滯燃期中形成的可燃混的大小主要與滯燃期中形成的可燃混合氣的數(shù)量有關(guān)，縮短著火延遲時(shí)間合氣的數(shù)量有關(guān)，縮短著火延遲時(shí)間i i，減少，減少滯燃期內(nèi)的噴油量，抑制此階段混合氣的形成滯燃期內(nèi)的噴油量，抑制此階段混合氣的形成, ,可減小燃燒噪音可減小燃燒噪音, ,但與提高動(dòng)力性相矛盾。但與提高動(dòng)力性相矛盾。3.3.排氣冒黑煙排氣冒黑煙 主要發(fā)生在大負(fù)荷工況時(shí)，如加速，爬坡時(shí)。主要發(fā)生在大負(fù)荷工況時(shí)，如加速，爬坡時(shí)。 燃油在

13、高溫缺氧下燃燒時(shí)易形成碳煙。燃油在高溫缺氧下燃燒時(shí)易形成碳煙。減少黑煙的主要措施減少黑煙的主要措施: : (1) (1)增加過量空氣系數(shù)增加過量空氣系數(shù)。但與提高柴油機(jī)的動(dòng)。但與提高柴油機(jī)的動(dòng)力性相矛盾。力性相矛盾。（2 2）改善混合氣的形成。與改善柴油機(jī)工作的柔）改善混合氣的形成。與改善柴油機(jī)工作的柔和性相矛盾。和性相矛盾。4.4.排氣冒藍(lán)煙、白煙排氣冒藍(lán)煙、白煙 在冷起動(dòng)及怠速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)溫度在冷起動(dòng)及怠速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)溫度低，燃燒不良，不同直徑的柴油微粒隨廢氣排出，低，燃燒不良，不同直徑的柴油微粒隨廢氣排出，受光線的反射呈現(xiàn)不同的顏色，白煙是由受光線的反射呈現(xiàn)不同的顏色

14、，白煙是由0.60.61 1微米的顆粒構(gòu)成，而藍(lán)煙是由微米的顆粒構(gòu)成，而藍(lán)煙是由0.60.6微米以下的顆微米以下的顆粒構(gòu)成。粒構(gòu)成。 暖機(jī)時(shí)，一般先冒白煙，后冒藍(lán)煙，然后變?yōu)榕瘷C(jī)時(shí)，一般先冒白煙，后冒藍(lán)煙，然后變?yōu)闊o色。無色。二、燃燒放熱規(guī)律二、燃燒放熱規(guī)律： 放熱速率隨時(shí)間（曲軸轉(zhuǎn)角）變化規(guī)律；放熱速率隨時(shí)間（曲軸轉(zhuǎn)角）變化規(guī)律； 組織燃燒過程的關(guān)鍵組織燃燒過程的關(guān)鍵影響性能、排放。影響性能、排放。 瞬時(shí)放熱率瞬時(shí)放熱率：燃燒過程中任一時(shí)刻，單位時(shí)間內(nèi)：燃燒過程中任一時(shí)刻，單位時(shí)間內(nèi)（每度曲軸轉(zhuǎn)角）燃燒所放出的熱量。（每度曲軸轉(zhuǎn)角）燃燒所放出的熱量。由能量守恒律和熱一定律由能量守恒律和熱一定

15、律 ：瞬時(shí)累計(jì)放瞬時(shí)累計(jì)放熱百分比熱百分比放熱率放熱率jjjjjjddQddWddUddQddQddQWWB放熱放熱率率工質(zhì)工質(zhì)吸熱吸熱率率傳熱傳熱率率 累計(jì)放熱率累計(jì)放熱率x： 從燃燒過程開始至任一時(shí)刻為止燃燒所放出的累積從燃燒過程開始至任一時(shí)刻為止燃燒所放出的累積熱量與每循環(huán)燃料燃燒總熱量之比。熱量與每循環(huán)燃料燃燒總熱量之比。 影響因素：燃燒室結(jié)構(gòu)，及其內(nèi)部氣流狀態(tài)；影響因素：燃燒室結(jié)構(gòu)，及其內(nèi)部氣流狀態(tài)； 噴射方式噴射方式高壓噴射，先導(dǎo)噴射等高壓噴射，先導(dǎo)噴射等2110jjjjdddQHgQQxBubBB 工質(zhì)的做功能力：工質(zhì)的做功能力： 燃燒期間工質(zhì)質(zhì)量燃燒期間工質(zhì)質(zhì)量m變化很小，故令

16、變化很小，故令 dTmcmdudUv對(duì)工質(zhì)的加熱率：對(duì)工質(zhì)的加熱率： jjjddWddUddQ工質(zhì)對(duì)活塞做功：工質(zhì)對(duì)活塞做功： pdVdW ,mRTpV 又又,vpccRvpcck 燃燒后氣缸壓力變化率：燃燒后氣缸壓力變化率： jjjddVVpkddQVkddp1pdp/dj j(工質(zhì)做功能力工質(zhì)做功能力)，與燃燒規(guī)律和膨脹速率有關(guān)，與燃燒規(guī)律和膨脹速率有關(guān) 控制燃燒過程控制燃燒過程放熱規(guī)律的三要素：放熱規(guī)律的三要素： 燃燒始點(diǎn)燃燒始點(diǎn)噴射時(shí)刻；噴射時(shí)刻； 放熱規(guī)律曲線形狀放熱規(guī)律曲線形狀噴射規(guī)律噴射規(guī)律； 燃燒持續(xù)時(shí)間燃燒持續(xù)時(shí)間擴(kuò)散速率擴(kuò)散速率燃燒室內(nèi)部氣流特性，和燃料噴射方式的優(yōu)化燃燒室

17、內(nèi)部氣流特性，和燃料噴射方式的優(yōu)化匹配是控制柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律的主要手段。匹配是控制柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律的主要手段。 圖5-15 88 燃燒放熱規(guī)律影響到燃燒過程中缸內(nèi)燃燒放熱規(guī)律影響到燃燒過程中缸內(nèi)壓力溫度的變化進(jìn)而影響到柴油機(jī)的性能。壓力溫度的變化進(jìn)而影響到柴油機(jī)的性能。圖圖5-15燃燒放熱規(guī)律燃燒放熱規(guī)律 圖圖6-3 柴油機(jī)與汽油機(jī)的放熱規(guī)律柴油機(jī)與汽油機(jī)的放熱規(guī)律定義：定義：放熱率放熱率dQ/d(dQ/d(每度曲軸轉(zhuǎn)每度曲軸轉(zhuǎn)角的放熱量角的放熱量) )隨曲軸隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。它決定壓力升高率它決定壓力升高率(噪音噪音)的變化和熱效率。的變化和熱效率。 四、燃燒過程的放

18、熱規(guī)律四、燃燒過程的放熱規(guī)律理想的放熱規(guī)律應(yīng)想的放熱規(guī)律應(yīng)為：為：曲線要先緩后急。曲線要先緩后急。放熱開始時(shí)刻要適放熱開始時(shí)刻要適當(dāng)提前當(dāng)提前, ,持續(xù)時(shí)間為持續(xù)時(shí)間為4040CACA。在燃燒期內(nèi)，放熱過程分三個(gè)階段：在燃燒期內(nèi)，放熱過程分三個(gè)階段： 預(yù)混合燃燒階段預(yù)混合燃燒階段對(duì)應(yīng)速燃期，放熱率很高，歷時(shí)對(duì)應(yīng)速燃期，放熱率很高，歷時(shí) 3-7A3-7A。 擴(kuò)散燃燒階段擴(kuò)散燃燒階段對(duì)應(yīng)緩燃期，放熱率下降，為主放對(duì)應(yīng)緩燃期，放熱率下降，為主放 熱階段，歷時(shí)熱階段，歷時(shí)40A40A。 這兩個(gè)階段放熱達(dá)這兩個(gè)階段放熱達(dá)80%80%。 放熱放熱“尾巴尾巴”對(duì)應(yīng)后燃期，放熱對(duì)應(yīng)后燃期，放熱20%20%。放

19、熱規(guī)律三要素：燃燒始點(diǎn)、放熱曲線形狀、持放熱規(guī)律三要素：燃燒始點(diǎn)、放熱曲線形狀、持續(xù)時(shí)間。續(xù)時(shí)間。燃燒始點(diǎn)燃燒始點(diǎn)使最高壓力發(fā)生在上止點(diǎn)后使最高壓力發(fā)生在上止點(diǎn)后78 A78 A。曲線形狀曲線形狀開始放熱適中開始放熱適中, ,然后燃燒加快，尾巴盡量短。然后燃燒加快，尾巴盡量短。燃燒持續(xù)時(shí)間燃燒持續(xù)時(shí)間最佳約為最佳約為40 A40 A放熱規(guī)律與壓力變化放熱規(guī)律與壓力變化（二）理想的燃燒放熱（二）理想的燃燒放熱規(guī)律及其控制規(guī)律及其控制1. 放熱始點(diǎn)放熱始點(diǎn) 放熱始點(diǎn)的位置能保證放熱始點(diǎn)的位置能保證該循環(huán)有最大指示熱效該循環(huán)有最大指示熱效率。率。柴油機(jī)通過噴油提前角柴油機(jī)通過噴油提前角的變化以及著火

20、落后期的變化以及著火落后期長短來加以調(diào)控。長短來加以調(diào)控。圖圖5-16 噴油提前角的調(diào)節(jié)特性噴油提前角的調(diào)節(jié)特性2. 放熱持續(xù)期放熱持續(xù)期 放熱持續(xù)期首先取決于噴油持續(xù)角的大小。其次，放熱持續(xù)期首先取決于噴油持續(xù)角的大小。其次，取決于擴(kuò)散燃燒期內(nèi)混合氣形成的快慢和完善程取決于擴(kuò)散燃燒期內(nèi)混合氣形成的快慢和完善程度。度。3. 放熱規(guī)律曲線形狀放熱規(guī)律曲線形狀 直噴式燃燒室柴油機(jī)的瞬直噴式燃燒室柴油機(jī)的瞬時(shí)放熱速率和累積放熱百時(shí)放熱速率和累積放熱百分比在燃燒的起始階段上分比在燃燒的起始階段上升最快，放熱速率很快就升最快，放熱速率很快就達(dá)到最大值。達(dá)到最大值。 高速的直噴式燃燒室柴油高速的直噴式燃燒

21、室柴油機(jī)的放熱速率往往呈現(xiàn)雙機(jī)的放熱速率往往呈現(xiàn)雙峰的特點(diǎn)。峰的特點(diǎn)。在燃燒的起始階段，非直在燃燒的起始階段，非直噴式式燃燒室柴油機(jī)的放噴式式燃燒室柴油機(jī)的放熱速率和累積放熱百分比熱速率和累積放熱百分比都上升得比較慢，放熱速都上升得比較慢，放熱速率的最大值也較低。率的最大值也較低。圖圖5-18不同類型柴油機(jī)的燃燒放熱規(guī)律比較不同類型柴油機(jī)的燃燒放熱規(guī)律比較1汽油機(jī)汽油機(jī) 2直噴式燃燒室柴油機(jī)直噴式燃燒室柴油機(jī)3渦流室燃燒室柴油機(jī)渦流室燃燒室柴油機(jī) 4預(yù)燃室燃燒室柴油機(jī)預(yù)燃室燃燒室柴油機(jī)第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 2 柴油機(jī)混合氣形成過程柴油機(jī)混合氣形成過程6.2.1 柴油機(jī)混合氣形成特

22、點(diǎn)柴油機(jī)混合氣形成特點(diǎn)1、混合氣形成方式、混合氣形成方式 根據(jù)混合氣形成原理即對(duì)霧化質(zhì)量的要求，柴油機(jī)混合氣有根據(jù)混合氣形成原理即對(duì)霧化質(zhì)量的要求，柴油機(jī)混合氣有兩種基本形成方式。兩種基本形成方式。 空間霧化混合空間霧化混合 利用燃油與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成混合氣。霧化質(zhì)量越高，混利用燃油與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成混合氣。霧化質(zhì)量越高，混合氣形成越快，混合越均勻。合氣形成越快，混合越均勻。 空間霧化形成的混合氣，包括完全氣相和極其細(xì)小油滴。空間霧化形成的混合氣，包括完全氣相和極其細(xì)小油滴。 油膜蒸發(fā)混合油膜蒸發(fā)混合 利用燃燒室壁面高溫使其表面的燃油油膜蒸發(fā)形成混合氣。利用燃燒室壁面高溫使其表面的燃油油膜

23、蒸發(fā)形成混合氣。燃燒室壁溫越高，混合氣形成越快。燃燒室壁溫越高，混合氣形成越快。 油膜蒸發(fā)形成的混合氣是完全氣相的。油膜蒸發(fā)形成的混合氣是完全氣相的。 在實(shí)際柴油機(jī)中，混合氣形成兼有兩種方式，不能截然區(qū)分在實(shí)際柴油機(jī)中，混合氣形成兼有兩種方式，不能截然區(qū)分開，只是何種方式為主。開，只是何種方式為主。2. 混合氣形成基本方式混合氣形成基本方式1、空間霧化混合空間霧化混合 將燃油噴向燃燒室空間燃燒室空間進(jìn)行霧化，通過燃油與空氣間的相互運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，在空間形成可燃混合氣。la) 靜止空氣靜止空氣 時(shí)時(shí) 空間霧化混合空間霧化混合 lb) 空氣作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)空氣作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 空間霧化混合空間霧化混合 圖圖5-1

24、9 直噴式柴油機(jī)的空間霧化混合氣形成方式直噴式柴油機(jī)的空間霧化混合氣形成方式a) 靜止空氣靜止空氣 b) 空氣作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)空氣作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)2、 壁面油膜蒸發(fā)混合壁面油膜蒸發(fā)混合 燃油沿壁面順氣流噴射，在強(qiáng)燃油沿壁面順氣流噴射，在強(qiáng)烈的渦流作用下，在燃燒室壁面上烈的渦流作用下，在燃燒室壁面上形成一層很薄的油膜。形成一層很薄的油膜。 著火前，燃燒室壁溫較低下，著火前，燃燒室壁溫較低下，油膜底層保持液態(tài)，表層油膜開始油膜底層保持液態(tài)，表層油膜開始時(shí)以較低速度蒸發(fā)，加上噴油射束時(shí)以較低速度蒸發(fā)，加上噴油射束在空間的少量蒸發(fā)，形成少量可燃在空間的少量蒸發(fā)，形成少量可燃混合氣。混合氣。著火后，隨燃燒的進(jìn)行，油

25、膜受熱著火后，隨燃燒的進(jìn)行，油膜受熱逐層加速蒸發(fā)，使混合氣形成速度逐層加速蒸發(fā)，使混合氣形成速度和燃燒速度加速。和燃燒速度加速。圖圖5-20 油膜蒸發(fā)混合方式油膜蒸發(fā)混合方式第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 2 柴油機(jī)混合氣形成過程柴油機(jī)混合氣形成過程6.2.1 柴油機(jī)混合氣形成特點(diǎn)柴油機(jī)混合氣形成特點(diǎn)2、混合氣形成特點(diǎn)、混合氣形成特點(diǎn) 柴油機(jī)混合氣形成在氣缸中進(jìn)行。這是因?yàn)椴裼驼舭l(fā)性差，需要利用氣缸內(nèi)壓縮高溫的緣故。柴油機(jī)混合氣形成的特點(diǎn)是：混合氣形成時(shí)間短；混合氣不均勻；空氣過量； 多數(shù)情況下，需要組織空氣運(yùn)動(dòng)。3、混合氣形成過程、混合氣形成過程 空間霧化混合空間霧化混合 霧化 蒸發(fā) 擴(kuò)

26、散混合 油膜蒸發(fā)混合油膜蒸發(fā)混合 蒸發(fā) 擴(kuò)散混合 因此，油膜蒸發(fā)混合必須組織空氣運(yùn)動(dòng)。第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 2 柴油機(jī)混合氣形成過程柴油機(jī)混合氣形成過程6.2.2 對(duì)燃油系統(tǒng)的要求對(duì)燃油系統(tǒng)的要求 1、不能有不正常噴射； 2、盡量接近按理想噴油規(guī)律工作； 3、根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況，可以調(diào)節(jié)循環(huán)供油量； 4、各氣缸循環(huán)供油量均勻； 5、根據(jù)燃燒室特點(diǎn)控制油束特性。兩種混合方式的特點(diǎn)工作柔和工作粗暴滯燃期形成的可燃混合氣數(shù)量少滯燃期形成的可燃混合氣數(shù)量多混合氣是氣相混合氣混合氣是氣液兩相混合氣燃料在壁面上形成油膜燃料在空氣中是細(xì)小油滴大部分燃料涂布到壁面上大部分燃料噴射霧化油膜蒸發(fā)混合空間

27、霧化混合三、柴油機(jī)燃燒室三、柴油機(jī)燃燒室直接噴射式燃燒室直接噴射式燃燒室非直噴式燃燒室（分開式燃燒室）非直噴式燃燒室（分開式燃燒室）第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒 典型柴油機(jī)燃燒室6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室6.3.1 柴油機(jī)燃燒室的分類及要求柴油機(jī)燃燒室的分類及要求1、總體目標(biāo) (1)經(jīng)濟(jì)性好； (2)排放性能好； (3)動(dòng)力性滿足需要；2、技術(shù)要求 (1)結(jié)構(gòu)緊湊，面容比?。?(2)充氣效率高； (3)組織適當(dāng)氣流運(yùn)動(dòng)； (4)燃油油束、氣體運(yùn)動(dòng)與燃燒室三者要配合。 3、分類（兩種類型）直接噴射式統(tǒng)一（室）式開式半開式球型油膜間接噴射式分隔（室）式渦流室式預(yù)燃室式3）傳統(tǒng)直噴

28、式和分隔式燃燒室特點(diǎn)：）傳統(tǒng)直噴式和分隔式燃燒室特點(diǎn)： 直噴式：直噴式：燃燒等容度高；燃燒等容度高； 散熱面積小；散熱面積??； 經(jīng)濟(jì)性好經(jīng)濟(jì)性好 冷起動(dòng)性好；冷起動(dòng)性好； =1418 對(duì)噴射系統(tǒng)要求高；對(duì)噴射系統(tǒng)要求高； 對(duì)高速敏感；對(duì)高速敏感； 排放、高速性差排放、高速性差 粗暴，粗暴，NOx排放高。排放高。分隔式：分隔式：空氣利用率好；空氣利用率好； n適應(yīng)性好適應(yīng)性好 噴霧要求低、成本低；噴霧要求低、成本低； 散熱面積大；通道節(jié)流損失大；散熱面積大；通道節(jié)流損失大； 熱效率低；冷起動(dòng)性差。熱效率低；冷起動(dòng)性差。 =2024二、高速直噴燃燒室結(jié)構(gòu)及其混合氣形成特點(diǎn)二、高速直噴燃燒室結(jié)構(gòu)及其

29、混合氣形成特點(diǎn) 柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律及柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律及NOx和和PM生成生成 預(yù)混合燃預(yù)混合燃燒過程和擴(kuò)散燃燒過程。燒過程和擴(kuò)散燃燒過程。 預(yù)混合燃燒過程預(yù)混合燃燒過程 缸內(nèi)缸內(nèi)氣流特性和噴霧質(zhì)量；氣流特性和噴霧質(zhì)量； 擴(kuò)散燃燒過程擴(kuò)散燃燒過程 后噴射的噴霧質(zhì)量和氣流特性后噴射的噴霧質(zhì)量和氣流特性;H D1 D2 D1D2A型型 (D120mm)p 缸內(nèi)氣流特性：燃缸內(nèi)氣流特性：燃燒室結(jié)構(gòu)形狀燒室結(jié)構(gòu)形狀p噴霧質(zhì)量：高壓噴射噴霧質(zhì)量：高壓噴射第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室6.3.2 直噴式燃燒室直噴式燃燒室1、開式燃燒室、開式燃燒室第六章 柴油機(jī)混合

30、氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室6.3.2 直噴式燃燒室直噴式燃燒室1、開式燃燒室、開式燃燒室 整個(gè)燃燒室是由氣缸蓋底平面、活塞頂面及氣缸壁所形成的統(tǒng)一容積。燃油直接噴人氣缸，混合氣形成是空間霧化混合。燃澆室中一般不組織空氣渦流運(yùn)動(dòng)，依靠油束的擴(kuò)展與空氣混合。 淺盆形燃燒室的最大優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性好，容易起動(dòng)。對(duì)轉(zhuǎn)速和燃料較敏感，因?yàn)閲婌F質(zhì)量隨轉(zhuǎn)速和燃油粘度而變。 大型柴油機(jī)采用淺盆形燃燒室。第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室6.3.2 直噴式燃燒室直噴式燃燒室2、半開式燃燒室、半開式燃燒室 對(duì)車用小型高速柴油機(jī)，由于轉(zhuǎn)速高（可達(dá)5000

31、rmin)，混合氣形成和燃燒的時(shí)間極短，采用空間霧化混合時(shí)，不能只依賴油束的霧化，還要組織進(jìn)氣渦流。 半開式燃燒室將活塞頂上的凹坑加深，凹坑口徑縮小，燃燒室基本上集中在活塞頂部。 混合氣形成既利用一定的噴霧質(zhì)量，同時(shí)組織進(jìn)氣渦流及形成擠流促進(jìn)混合氣形成和燃燒。 半開式燃燒室對(duì)燃油系統(tǒng)的要求不很高。由于利用進(jìn)氣渦流，提高了空氣利用率，過量空氣系數(shù)為1.3 1.5，并保持燃油消耗率低和起動(dòng)容易的優(yōu)點(diǎn)。第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室6.3.2 直噴式燃燒室直噴式燃燒室2、半開式燃燒室、半開式燃燒室 半開式燃燒室的形狀很多，應(yīng)用最多的是半開式燃燒室的形狀很多，

32、應(yīng)用最多的是形燃燒室。燃燒室形燃燒室。燃燒室底部中心有一個(gè)凸起，目的是幫助形成擠流，并使燃燒室形狀與油底部中心有一個(gè)凸起，目的是幫助形成擠流，并使燃燒室形狀與油束配合，將空氣集中在油束附近。束配合，將空氣集中在油束附近。第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室5.3.2 直噴式燃燒室直噴式燃燒室2、半開式燃燒室、半開式燃燒室 進(jìn)氣渦流強(qiáng)度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有很大影響。 渦流過弱，混合氣形成和燃燒不好，性能下降；渦流過強(qiáng)，增加熱損失，還使相鄰油束之間的燃燒發(fā)生干擾，性能也下降。 因此對(duì)于每一工況有一最佳渦流強(qiáng)度。 穩(wěn)流試驗(yàn)所得的平均渦流強(qiáng)度對(duì)性能的影響如圖。 圖中1%、

33、2%的損失是因渦流不足或渦流過強(qiáng)而使燃油消耗率增高的百分?jǐn)?shù)。 最佳渦流強(qiáng)度隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高而降低。最佳渦流強(qiáng)度隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高而降低。二、缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)二、缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)方式 進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流 在進(jìn)氣過程中形成的在進(jìn)氣過程中形成的繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)的有組織的繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)的有組織的氣流運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)氣渦流。氣流運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)氣渦流。 產(chǎn)生進(jìn)氣渦流運(yùn)動(dòng)的方法有產(chǎn)生進(jìn)氣渦流運(yùn)動(dòng)的方法有:導(dǎo)氣屏、切向進(jìn)氣道、螺旋進(jìn)氣道、組合進(jìn)氣系導(dǎo)氣屏、切向進(jìn)氣道、螺旋進(jìn)氣道、組合進(jìn)氣系統(tǒng)統(tǒng)1. 渦流渦流渦流渦流進(jìn)氣渦流和壓縮渦流進(jìn)氣渦流和壓縮渦流 缸內(nèi)的渦流運(yùn)動(dòng)是柴油機(jī)混合氣形成的主要手段。 近年來，汽油機(jī)

34、為實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒也開始應(yīng)用渦流。近年來，汽油機(jī)為實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒也開始應(yīng)用渦流。 根據(jù)形成方法不同，渦流又可分為進(jìn)氣渦根據(jù)形成方法不同，渦流又可分為進(jìn)氣渦流和壓縮渦流。流和壓縮渦流。 渦流轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之比稱為渦流比，作為衡量渦流強(qiáng)度的指標(biāo) 進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流在進(jìn)氣過程中形成的繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)的有組在進(jìn)氣過程中形成的繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)的有組織的氣流運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)氣渦流織的氣流運(yùn)動(dòng)，稱為進(jìn)氣渦流 導(dǎo)氣屏導(dǎo)氣屏 設(shè)置在進(jìn)氣門上，設(shè)置在進(jìn)氣門上，導(dǎo)引進(jìn)氣流以不同角導(dǎo)引進(jìn)氣流以不同角度流入氣缸在氣缸避度流入氣缸在氣缸避免的約束配合下產(chǎn)生免的約束配合下產(chǎn)生渦流。渦流。螺旋氣道螺旋氣道 切向進(jìn)氣道切向進(jìn)氣道 螺旋進(jìn)氣道

35、螺旋進(jìn)氣道圖圖5-21切向氣道、螺旋氣道的原理切向氣道、螺旋氣道的原理a) 切向氣道切向氣道 b) 純螺旋氣道純螺旋氣道組合進(jìn)氣系統(tǒng)組合進(jìn)氣系統(tǒng) 在在2個(gè)進(jìn)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)上，采用不同類型個(gè)進(jìn)氣門的發(fā)動(dòng)機(jī)上，采用不同類型或不同角度的兩個(gè)進(jìn)氣道以組合所需要的渦或不同角度的兩個(gè)進(jìn)氣道以組合所需要的渦流和流速分布。流和流速分布。切向氣道切向氣道渦流比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化渦流比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化 壓縮渦流壓縮渦流 在壓縮過程中由主燃燒室經(jīng)連通道進(jìn)入在壓縮過程中由主燃燒室經(jīng)連通道進(jìn)入渦流室時(shí)，形成強(qiáng)烈的壓縮渦流。渦流室時(shí)，形成強(qiáng)烈的壓縮渦流。壓縮渦流壓縮渦流 在渦流室燃燒室中，氣體在進(jìn)氣過程中并不產(chǎn)生旋流，而在壓

36、縮過程中由主燃燒室經(jīng)連通道進(jìn)入渦流室時(shí)，形成強(qiáng)烈的壓縮渦流2. 擠流擠流 當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的空氣被擠入活塞當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的空氣被擠入活塞頂部的燃燒室凹坑內(nèi)，由此產(chǎn)生擠壓渦流頂部的燃燒室凹坑內(nèi)，由此產(chǎn)生擠壓渦流(擠流擠流)。 當(dāng)活塞下行時(shí)，凹坑內(nèi)的燃燒氣體又向外流到活當(dāng)活塞下行時(shí)，凹坑內(nèi)的燃燒氣體又向外流到活塞頂部外圍的環(huán)型空間，與空氣進(jìn)一步混合燃燒，塞頂部外圍的環(huán)型空間，與空氣進(jìn)一步混合燃燒，這種流動(dòng)也稱為逆擠流。這種流動(dòng)也稱為逆擠流。圖圖5-23擠流的形成擠流的形成 a)無進(jìn)氣渦流或渦流不強(qiáng)時(shí)的擠流無進(jìn)氣渦流或渦流不強(qiáng)時(shí)的擠流 b)進(jìn)氣渦流強(qiáng)時(shí)的擠流進(jìn)氣渦流強(qiáng)時(shí)的擠流

37、c)逆擠流逆擠流 擠流擠流 擠流也是一種有效的缸內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)，在壓縮過程中，當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的空氣被擠入活塞頂部的燃燒室凹坑內(nèi)，由此產(chǎn)生擠壓渦流(擠流)第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室5.3.2 直噴式燃燒室直噴式燃燒室3、球形油膜燃燒室、球形油膜燃燒室 球形油膜燃燒室布置在活塞頂部，混合氣主要是油膜蒸發(fā)混合形成，燃燒室中組織強(qiáng)烈進(jìn)氣渦流。 燃油順氣流方向沿燃燒室壁面噴射，在強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流作用下，在燃燒室壁上形成油膜。燃燒室壁溫控制在200 350，使壁面上燃料在比較低的溫度下蒸發(fā)，以控制燃料的裂解反應(yīng)。 蒸發(fā)的油氣與空氣混合形成混合氣。 噴射時(shí)

38、，會(huì)從油束中分散出一小部分燃料，在空氣中混合，形成可燃混合氣，并在適當(dāng)時(shí)著火，然后點(diǎn)燃從壁面蒸發(fā)形成的可燃混合氣。 隨著燃燒進(jìn)行，大量熱量輻射在油膜上，使油膜加速蒸發(fā)，不斷提供新鮮混合氣，保證迅速地燃燒。第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室5.3.2 直噴式燃燒室直噴式燃燒室3、球形油膜燃燒室、球形油膜燃燒室 球形油膜燃燒室改進(jìn)了空間霧化方式存在壓力升高率大，發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴；大負(fù)荷有黑煙。 球形燃燒室優(yōu)點(diǎn)是：發(fā)動(dòng)機(jī)工作柔和，燃燒噪聲小，排氣煙度小，性能好。 此外，球形油膜燃燒室便于使用輕質(zhì)燃料，也可使用汽油。 球形油膜燃燒室 缺陷在于：1 ) 冷起動(dòng)困難；

39、2 ) 加速性能較差；3 ) 低負(fù)荷時(shí)冒藍(lán)煙，HC排放增加；4 ) 低速性能差；5 ) 增壓適應(yīng)性差。 球形燃燒室主要應(yīng)用在小型高速柴油機(jī)，缸徑在75130mm范圍，不適合大缸徑柴油機(jī)。、分開式燃燒室、分開式燃燒室。1）渦流室燃燒室）渦流室燃燒室 圖圖5-30 渦流室的形狀渦流室的形狀a)球形球形 b)圓錐形平底圓錐形平底 c) 圓柱形平底圓柱形平底第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室6.3.3 間接噴射式燃燒室間接噴射式燃燒室1、渦流室燃燒室、渦流室燃燒室 燃燒室分為兩部分，主燃燒室和渦流室，兩者之間由一個(gè)或數(shù)個(gè)通道相連。通道方向與渦流室相切。渦流室容積約

40、占整個(gè)燃燒室容積的50% 80%，通道的面積為活塞面積的1.2% 3.5%。噴油嘴安裝在禍流室內(nèi)，燃油順渦流方向噴射。 在壓縮過程中，氣缸中空氣經(jīng)過通道流入渦流室，形成強(qiáng)烈的渦流，使噴入渦流室中的燃油形成混合氣。 當(dāng)渦流室中著火燃燒后，其中的氣體壓力、溫度迅速升高，將渦流室中末燃燒的燃料、空氣及燃?xì)庖黄鸾?jīng)過通道流入主燃燒室中，并形成燃燒渦流（二次渦流)，在主燃燒室，與空氣進(jìn)一步混合燃燒。第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室6.3.3 間接噴射式燃燒室間接噴射式燃燒室1、渦流室燃燒室、渦流室燃燒室第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油

41、機(jī)燃燒室5.3.3 間接噴射式燃燒室間接噴射式燃燒室1、渦流室燃燒室、渦流室燃燒室 渦流室燃燒室主要特點(diǎn)渦流室燃燒室主要特點(diǎn) (1) 混合氣形成和燃燒主要是利用有組織的強(qiáng)烈壓縮渦流； (2) 混合氣形成質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)速變化不敏感； (3) 充氣效率較高； (4) 壓力升高率較小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)； (5) 節(jié)流損失和散熱損失大，冷起動(dòng)困難，燃油消耗率較高； (6) NOX、HC和微粒排放比直噴式柴油機(jī)低。 影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的因素影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的因素 (1) 渦流室的結(jié)構(gòu)，其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是渦流室容積與壓縮容積之比 ( VK / VC ) ；通道截面積與活塞面積之比 ( A / FP ) 。 VK / VC 越大

42、或 A / FP 越小，則壓縮渦流越強(qiáng)。第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室6.3.3 間接噴射式燃燒室間接噴射式燃燒室1、渦流室燃燒室、渦流室燃燒室 (2) 連接通道的位置 當(dāng)通道位置與渦流室相切時(shí)，壓縮渦流較強(qiáng)。流出路徑短，渦流室中氣體容易流出。 (3) 活塞頂部形狀 主燃燒室里有較多的空氣，為充分利用這些空氣，在活塞頂上開有導(dǎo)流槽和凹坑。影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的因素影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的因素第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室5.3.3 間接噴射式燃燒室間接噴射式燃燒室1、渦流室燃燒室、渦流室燃燒室影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的因素影響發(fā)動(dòng)機(jī)性

43、能的因素 (4 ) 噴油方向 噴油方向?qū)π阅苡绊懞艽蟆?隨著噴油方向從逆氣流變到順氣流噴射，燃油消耗率和煙度都顯著地得到改善。當(dāng)逆氣流噴射或指向渦流室中心噴射時(shí)，從通道流入渦流室的空氣沖擊油束，使空間霧化燃料增多，所以初期放熱率大，起動(dòng)性能好。）預(yù)燃室燃燒室預(yù)燃室燃燒室 圖圖5-31預(yù)燃室燃燒室預(yù)燃室燃燒室a) 傾斜偏置，單孔道；傾斜偏置，單孔道； b)中央正置，多孔道；中央正置，多孔道； c)側(cè)面正置，單孔道側(cè)面正置，單孔道 第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 3 典型柴油機(jī)燃燒室典型柴油機(jī)燃燒室6.3.3 間接噴射式燃燒室間接噴射式燃燒室2、預(yù)燃室燃燒室、預(yù)燃室燃燒室 燃燒室分為兩部分，主

44、燃燒室和預(yù)燃室，兩者之間由一個(gè)或數(shù)個(gè)通道相連。噴油嘴安裝在預(yù)燃室中心線附近。由于連接通道不與預(yù)燃室相切，所以并不產(chǎn)生有組織的強(qiáng)烈渦流，但空氣流過通道產(chǎn)生強(qiáng)烈湍流，空氣湍流使一部分燃料霧化混合。 著火后，預(yù)燃室中壓力、溫度迅速升高，利用這部分燃料燃燒的能量將預(yù)燃室中的混合氣高速噴入主燃燒室，并在主燃燒室內(nèi)造成空氣運(yùn)動(dòng)（燃燒渦流），促使大部分燃料在主燃燒室內(nèi)混合燃燒。 預(yù)燃室燃燒室的經(jīng)濟(jì)性差，現(xiàn)代壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)基本上不采用。第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒 柴油機(jī)燃燒室的比較與選型6. 4 柴油機(jī)燃燒室的比較與選型柴油機(jī)燃燒室的比較與選型1、 柴油機(jī)燃燒室的比較柴油機(jī)燃燒室的比較直接噴射式直接噴射式分

45、隔式分隔式淺盆形淺盆形深坑形深坑形球形油膜球形油膜渦流室渦流室預(yù)燃室預(yù)燃室燃燒室形狀燃燒室形狀簡單簡單一般一般一般一般復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜混合氣形成混合氣形成空間霧化空間霧化空間霧化空間霧化油膜蒸發(fā)油膜蒸發(fā)空間霧化空間霧化空間霧化空間霧化空氣運(yùn)動(dòng)空氣運(yùn)動(dòng)無渦流無渦流進(jìn)氣渦流強(qiáng)進(jìn)氣渦流強(qiáng)渦流最強(qiáng)渦流最強(qiáng)壓縮渦流壓縮渦流燃燒渦流燃燒渦流燃料霧化燃料霧化高高較高較高一般一般較低較低低低噴油嘴噴油嘴多孔多孔612多孔多孔46單孔或雙孔單孔或雙孔軸針式軸針式軸針式軸針式針閥開啟壓力針閥開啟壓力2040182518191015813損失損失小小較小較小較小較小大大最大最大起動(dòng)性起動(dòng)性易易較易較易難難難難最難最

46、難第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 4 柴油機(jī)燃燒室的比較與選型柴油機(jī)燃燒室的比較與選型1、 柴油機(jī)燃燒室的比較柴油機(jī)燃燒室的比較直接噴射式直接噴射式分隔式分隔式淺盆形淺盆形深坑形深坑形球形油膜球形油膜渦流室渦流室預(yù)燃室預(yù)燃室壓縮比壓縮比12151618171916201822過量空氣系過量空氣系數(shù)數(shù)1.62.21.41.71.31.51.31.61.21.6平均有效壓平均有效壓力力120.60.80.70.90.60.80.60.8油耗油耗190218245218245231272245292燃燒噪聲燃燒噪聲高高高高較低較低較低較低最低最低轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速（rpm）150040002500500

47、03500缸徑（缸徑（mm）20015090130100160200第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 4 柴油機(jī)燃燒室的比較與選型柴油機(jī)燃燒室的比較與選型2、 柴油機(jī)燃燒室的選型柴油機(jī)燃燒室的選型 燃燒室選型的主要依據(jù)是氣缸直徑、轉(zhuǎn)速和使用要求，并充分考慮制造和使用維護(hù)水平。 (1) 氣缸直徑大于200mm、轉(zhuǎn)速低于1000r/min的大型增壓柴油機(jī)，宜采用無渦流或低進(jìn)氣渦流的開式直噴式燃燒室。 (2) 在缸徑D150200mm的高速柴油機(jī)上，目前直噴式柴油機(jī)和渦流室式燃燒室均有應(yīng)用。第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒6. 4 柴油機(jī)燃燒室的比較與選型柴油機(jī)燃燒室的比較與選型3、改善燃燒性能的途徑改善燃燒性能的途徑第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒 柴油機(jī)燃燒過程的影響因素6. 5 柴油機(jī)燃燒過程的影響因素柴油機(jī)燃燒過程的影響因素1、燃料性質(zhì)燃料性質(zhì) 十六烷值高著火性能好2、供油提前角供油提前角 對(duì)于每一工況，有一最佳提前角 3、工況工況 轉(zhuǎn)速 負(fù)荷4、壓縮比壓縮比5、壓縮終了氣體狀態(tài)壓縮終了氣體狀態(tài)第四節(jié)第四節(jié) 影響燃燒過程的因素影響燃燒過程的因素一、燃油的影響一、燃油的影響 1 1燃油的著火性燃油的著火性 是指柴油噴入汽缸后能否迅速著火燃燒的能力。是指柴油噴入汽缸后能否迅速著火燃燒的能力。 用十六烷值表示。用十六烷值表示。十六烷值高，著火性好，滯燃期短，十六烷值高