發(fā)動(dòng)機(jī)原理-第六章_柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒

1、發(fā)動(dòng)機(jī)原理講授內(nèi)容講授內(nèi)容：第六章：第六章 柴油機(jī)混合柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒氣的形成與燃燒主主 講講 人人：鄧曉亭：鄧曉亭 講師講師Email：電 話六章第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒柴油機(jī)混合氣形成與燃燒本章要求：本章要求：理解：理解：影響燃燒的因素和措施。影響燃燒的因素和措施。掌握：掌握：柴油機(jī)混合氣的形成，柴油機(jī)燃燒過程，柴油機(jī)混合氣的形成，柴油機(jī)燃燒過程，柴油機(jī)的噴射與霧化。柴油機(jī)的噴射與霧化。 第六章第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒柴油機(jī)混合氣形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成方式：柴油機(jī)混合氣的形成方式： 1 1、空間霧化混合、空間霧化混合 形成霧狀混合物的要求

2、：形成霧狀混合物的要求： 噴霧與燃燒室形狀配合，并噴霧與燃燒室形狀配合，并利用氣流運(yùn)動(dòng)。利用氣流運(yùn)動(dòng)。2 2、油膜蒸發(fā)混合、油膜蒸發(fā)混合混合氣形成的特點(diǎn)：混合氣形成的特點(diǎn)： 氣缸內(nèi)部形成混合氣氣缸內(nèi)部形成混合氣 混合氣形成時(shí)間短混合氣形成時(shí)間短 混合氣形成不均勻混合氣形成不均勻 混合氣形成與燃燒緊密相連混合氣形成與燃燒緊密相連柴油機(jī)燃燒過程特點(diǎn)：柴油機(jī)燃燒過程特點(diǎn)： 以油膜（滴）蒸發(fā)擴(kuò)以油膜（滴）蒸發(fā)擴(kuò)散為主的混合加熱循環(huán)。散為主的混合加熱循環(huán)。柴油機(jī)燃燒的缺點(diǎn)：柴油機(jī)燃燒的缺點(diǎn)： 有碳煙的生成，碳煙聚有碳煙的生成，碳煙聚集吸附碳?xì)?，形成微粒。集吸附碳?xì)?，形成微粒。第一?jié)第一節(jié) 柴油機(jī)燃燒過程

3、柴油機(jī)燃燒過程 柴油機(jī)是在壓縮過程中活塞柴油機(jī)是在壓縮過程中活塞接近上止點(diǎn)接近上止點(diǎn)時(shí)時(shí), ,借助借助噴油設(shè)備將燃油在噴油設(shè)備將燃油在高壓高壓下成下成霧狀霧狀噴入燃燒室噴入燃燒室, ,以便與以便與空氣形成可燃混合氣?？諝庑纬煽扇蓟旌蠚狻Ｓ偷蔚闹鹨獫M足兩個(gè)條件：油滴的著火要滿足兩個(gè)條件：（1 1）混合氣的溫度要高于著火臨界溫度。）混合氣的溫度要高于著火臨界溫度。（2 2）混合氣的濃度要適當(dāng)，即混合氣的濃度要在著火）混合氣的濃度要適當(dāng)，即混合氣的濃度要在著火界限之內(nèi)。界限之內(nèi)。 注：著火時(shí)機(jī)、地點(diǎn)不固定，著火點(diǎn)位于噴注外圍與核心之間。注：著火時(shí)機(jī)、地點(diǎn)不固定，著火點(diǎn)位于噴注外圍與核心之間。 一、

4、燃燒方式一、燃燒方式-油滴擴(kuò)散燃燒油滴擴(kuò)散燃燒單個(gè)油滴的著火區(qū)域單個(gè)油滴的著火區(qū)域直徑：直徑：5150um5150um( (中間較大中間較大) )T Tc c- -熱空氣溫度熱空氣溫度；T Tw w- -油滴周圍混油滴周圍混合氣溫度合氣溫度；C Cu u- -油滴周圍混油滴周圍混合氣濃度合氣濃度；W-W-化學(xué)反應(yīng)速化學(xué)反應(yīng)速度度。在稀火焰區(qū)形成著火核心；稀熄火區(qū)是未燃在稀火焰區(qū)形成著火核心；稀熄火區(qū)是未燃HCHC的主要來源。的主要來源。二、燃燒過程二、燃燒過程- -滯燃期滯燃期- -速燃期速燃期 - -緩燃期緩燃期- -后燃期后燃期 h h- -針閥升程針閥升程 Q Q- -循環(huán)放熱量循環(huán)放熱

5、量 dQ/ddQ/d- -放熱速率放熱速率 dq/ddq/d- -噴油速率噴油速率1)1)噴油始點(diǎn)噴油始點(diǎn)2)2)缸內(nèi)壓力線偏離純缸內(nèi)壓力線偏離純壓縮線始點(diǎn)壓縮線始點(diǎn)3)3)最高壓力點(diǎn)最高壓力點(diǎn)4)4)最高溫度點(diǎn)最高溫度點(diǎn)、滯燃期（、滯燃期（1-21-2） 從噴油開始到缸內(nèi)壓力線與壓縮線偏離的始點(diǎn)所占的曲軸轉(zhuǎn)從噴油開始到缸內(nèi)壓力線與壓縮線偏離的始點(diǎn)所占的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為滯燃期或著火延遲期。角，稱為滯燃期或著火延遲期。 在壓縮終點(diǎn)，在壓縮終點(diǎn)，Tc=450-800Tc=450-800，大于柴油的自燃溫度（，大于柴油的自燃溫度（330-330-350350），但不會(huì)立即著火，進(jìn)行著火前的準(zhǔn)備。），但

6、不會(huì)立即著火，進(jìn)行著火前的準(zhǔn)備。 一般著火延遲時(shí)間一般著火延遲時(shí)間i i0.7-3ms0.7-3ms，所占曲軸轉(zhuǎn)角，所占曲軸轉(zhuǎn)角8 8-12-12CACA。 著火延遲期的作用：著火延遲期的作用：在著火延遲期內(nèi)，燃燒室內(nèi)進(jìn)行混合氣在著火延遲期內(nèi)，燃燒室內(nèi)進(jìn)行混合氣準(zhǔn)備的物理和化學(xué)過程。準(zhǔn)備的物理和化學(xué)過程。 物理準(zhǔn)備物理準(zhǔn)備：霧化，加熱，蒸發(fā)，擴(kuò)散和混合。：霧化，加熱，蒸發(fā)，擴(kuò)散和混合。 化學(xué)準(zhǔn)備化學(xué)準(zhǔn)備：可燃混合氣通過可燃混合氣通過裂解裂解產(chǎn)生醛類（過氧化物藍(lán)焰）產(chǎn)生醛類（過氧化物藍(lán)焰）和和CO，其藍(lán)焰產(chǎn)物主要是，其藍(lán)焰產(chǎn)物主要是CO、O、OH-1、H+1等等活性中心活性中心，當(dāng)達(dá)到一定著火條

7、件時(shí)會(huì)發(fā)生熱爆炸。當(dāng)達(dá)到一定著火條件時(shí)會(huì)發(fā)生熱爆炸。 影響著火延遲期的主要因素：影響著火延遲期的主要因素：燃燒室內(nèi)工質(zhì)的狀態(tài)，如燃燒室內(nèi)工質(zhì)的狀態(tài)，如T T、P P和燃料種類。和燃料種類。、速燃期（、速燃期（2-32-3） 從壓力脫離壓縮線開始急劇上升到缸內(nèi)最大壓力點(diǎn)，稱為速從壓力脫離壓縮線開始急劇上升到缸內(nèi)最大壓力點(diǎn)，稱為速燃期。燃期。 速燃期的作用：速燃期的作用：速燃期內(nèi)，速燃期內(nèi)，在滯燃期內(nèi)準(zhǔn)備好的混合氣幾乎在滯燃期內(nèi)準(zhǔn)備好的混合氣幾乎同時(shí)開始燃燒同時(shí)開始燃燒，活塞在上止點(diǎn)附近，使缸內(nèi)壓力急劇上升，活塞在上止點(diǎn)附近，使缸內(nèi)壓力急劇上升，接近于接近于等容燃燒。等容燃燒。 評(píng)價(jià)速燃期的參數(shù)：

8、評(píng)價(jià)速燃期的參數(shù)：平均壓力升高率平均壓力升高率P/=(PP/=(P3 3-P-P2 2)/()/(3 3- -2 2) ) 和最大壓力升高率和最大壓力升高率(P/)(P/)maxmax 柴油機(jī)柴油機(jī)(P/)(P/)maxmax一般一般0.40.6MPa/A以下。以下。 最大壓力升高率的大小最大壓力升高率的大小主要與著火延遲期內(nèi)主要與著火延遲期內(nèi)準(zhǔn)備好的可燃混準(zhǔn)備好的可燃混合氣的數(shù)量合氣的數(shù)量有關(guān)。有關(guān)。、速燃期（、速燃期（2-32-3） 速燃期的要求：速燃期的要求：在適宜的壓力升高率下，速燃期的在適宜的壓力升高率下，速燃期的燃燒量越燃燒量越多越好。多越好。 速燃期的影響因素：速燃期的影響因素：

9、 滯燃期內(nèi)形成的混合氣量滯燃期內(nèi)形成的混合氣量 缸內(nèi)溫度、壓力和十六烷值缸內(nèi)溫度、壓力和十六烷值 噴油規(guī)律、噴油規(guī)律、蒸發(fā)速率蒸發(fā)速率決定在滯燃期內(nèi)形成的混合氣量決定在滯燃期內(nèi)形成的混合氣量 速燃期內(nèi)，燃料燃燒釋放的熱量約為循環(huán)總熱量的速燃期內(nèi)，燃料燃燒釋放的熱量約為循環(huán)總熱量的20%-30%。 噴油持續(xù)進(jìn)行，形成燃燒與噴油的重疊，噴油常在速燃期結(jié)噴油持續(xù)進(jìn)行，形成燃燒與噴油的重疊，噴油常在速燃期結(jié)束。束。、緩燃期（、緩燃期（3-43-4） 從缸內(nèi)最大壓力點(diǎn)到最高溫度點(diǎn)從缸內(nèi)最大壓力點(diǎn)到最高溫度點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，稱為緩，稱為緩燃期。燃期。緩燃期的作用：緩燃期的作用：速燃期內(nèi)未

10、燃燒的燃油和后噴入的燃油，在速燃期內(nèi)未燃燒的燃油和后噴入的燃油，在具有大量具有大量廢氣的環(huán)境中緩慢的定壓燃燒廢氣的環(huán)境中緩慢的定壓燃燒。緩燃期的特點(diǎn)：緩燃期的特點(diǎn)：一邊燃燒，一邊活塞下行，缸內(nèi)一邊燃燒，一邊活塞下行，缸內(nèi)壓力幾乎不壓力幾乎不變或稍有變化變或稍有變化（接近等壓過程），放熱量達(dá)（接近等壓過程），放熱量達(dá)70%-80%70%-80%。燃燒室的燃燒室的最高溫度最高溫度可達(dá)可達(dá)1700170020002000左右，最高溫度點(diǎn)一般左右，最高溫度點(diǎn)一般在上止點(diǎn)后在上止點(diǎn)后20203535CACA左右。左右。緩燃期的燃燒特點(diǎn)：緩燃期的燃燒特點(diǎn)：由于缸內(nèi)廢氣量增加，導(dǎo)致氧氣不足，由于缸內(nèi)廢氣量增

11、加，導(dǎo)致氧氣不足，燃燒條件不利，所以燃燒條件不利，所以邊混合邊燃燒邊混合邊燃燒，存在，存在局部高溫缺氧局部高溫缺氧，燃料，燃料裂解形成裂解形成碳煙碳煙，使經(jīng)濟(jì)性變差。，使經(jīng)濟(jì)性變差。由于混合時(shí)間短，高溫缺氧下易形成碳煙，要求由于混合時(shí)間短，高溫缺氧下易形成碳煙，要求aa11。、后燃期（、后燃期（4-4-） 從從最高溫度點(diǎn)最高溫度點(diǎn)到燃油到燃油基本燃燒完全基本燃燒完全，稱為后燃期。，稱為后燃期。 一般當(dāng)放熱量達(dá)到循環(huán)一般當(dāng)放熱量達(dá)到循環(huán)總放熱量的總放熱量的95%-99%時(shí)，就可以時(shí)，就可以認(rèn)為是補(bǔ)燃期結(jié)束，也就是整個(gè)燃燒過程的結(jié)束點(diǎn)。認(rèn)為是補(bǔ)燃期結(jié)束，也就是整個(gè)燃燒過程的結(jié)束點(diǎn)。 后燃期的特點(diǎn)：

12、后燃期的特點(diǎn)：燃燒時(shí)間燃燒時(shí)間短促短促，混合氣不均勻，燃燒放出，混合氣不均勻，燃燒放出的熱量得不到有效利用，的熱量得不到有效利用，排氣溫度提高排氣溫度提高，散熱損失增大，散熱損失增大，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不利。對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不利。 后燃期的缺點(diǎn)：后燃期的缺點(diǎn)：后燃增加了相關(guān)零件的熱負(fù)荷。后燃增加了相關(guān)零件的熱負(fù)荷。 后燃期的優(yōu)點(diǎn)：后燃期的優(yōu)點(diǎn)：將燃燒產(chǎn)生的中間排放污染物進(jìn)一步處理將燃燒產(chǎn)生的中間排放污染物進(jìn)一步處理掉。掉。 后燃期的影響因素：后燃期的影響因素：燃料重?zé)N成分所占的比例（燃料重?zé)N成分所占的比例（T90T90、T95T95） 應(yīng)盡量減少后燃應(yīng)盡量減少后燃。瞬時(shí)放熱速率：瞬時(shí)放熱速率：燃

13、燒過程中的某一時(shí)刻，單位時(shí)間燃燒過程中的某一時(shí)刻，單位時(shí)間（曲軸轉(zhuǎn)角）內(nèi)（單位質(zhì)量混合氣）所放出的熱量，（曲軸轉(zhuǎn)角）內(nèi)（單位質(zhì)量混合氣）所放出的熱量，單位是單位是KJ/(KJ/(kgCA)或或KJ/(kgs)。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。 累計(jì)放熱率（累計(jì)放熱百分比）累計(jì)放熱率（累計(jì)放熱百分比）：從燃燒過程開始至：從燃燒過程開始至某一時(shí)刻為止，單位質(zhì)量混合氣所放出的熱量與每循某一時(shí)刻為止，單位質(zhì)量混合氣所放出的熱量與每循環(huán)單位質(zhì)量混合氣放熱量的比值。環(huán)單位質(zhì)量混合氣放熱量的比值。燃燒放熱規(guī)律：燃燒放熱規(guī)律：瞬時(shí)放熱速率和累計(jì)放熱百分比隨曲瞬時(shí)放熱

14、速率和累計(jì)放熱百分比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。三、燃燒過程的放熱規(guī)律三、燃燒過程的放熱規(guī)律三、燃燒過程的放熱規(guī)律三、燃燒過程的放熱規(guī)律預(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)3-7 3-7 CACA。擴(kuò)散燃燒階段，擴(kuò)散燃燒階段，對(duì)應(yīng)緩燃期，放熱速率下降，為主放熱階段，對(duì)應(yīng)緩燃期，放熱速率下降，為主放熱階段，歷時(shí)歷時(shí)40CA CA 。這兩個(gè)階段放熱達(dá)這兩個(gè)階段放熱達(dá)80%。 燃燒放熱的拖尾階段燃燒放熱的拖尾階段，對(duì)應(yīng)后燃期，放熱，對(duì)應(yīng)后燃期，放熱20%。燃燒放熱規(guī)律三要素：燃燒放熱規(guī)律三要素：燃燒放熱燃燒放熱始點(diǎn)、放熱規(guī)律形狀和燃燒持

15、續(xù)期。始點(diǎn)、放熱規(guī)律形狀和燃燒持續(xù)期。燃燒放熱始點(diǎn)最佳的情況下，將燃燒放熱始點(diǎn)最佳的情況下，將使使PmaxPmax出現(xiàn)在上止點(diǎn)后出現(xiàn)在上止點(diǎn)后10-1510-15 左左右右。燃燒持續(xù)時(shí)間最佳為燃燒持續(xù)時(shí)間最佳為40 左右。左右。曲線形狀曲線形狀開始放熱適中，然后開始放熱適中，然后燃燒加快，尾巴盡量短。燃燒加快，尾巴盡量短。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)律四、燃燒過程中存在的問題四、燃燒過程中存在的問題1 1、空氣利用率低、空氣利用率低 混合氣形成困難，燃燒不完全?；旌蠚庑纬衫щy，燃燒不完全。 混合極不均勻混合極不均勻混合氣形成時(shí)間短，邊噴油、邊混合、邊混合氣形成時(shí)間短，邊噴油、

16、邊混合、邊燃燒。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)缸內(nèi)的渦流運(yùn)動(dòng)。 供給較多的空氣。供給較多的空氣。 aa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，使氣的空氣未被利用，使氣缸工作容積的利用程度降低，使升功率、平均有效壓力降低，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。這與提高其動(dòng)力性相矛盾。2 2、燃燒噪聲（工作粗暴）、燃燒噪聲（工作粗暴）產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：速燃期內(nèi)，速燃期內(nèi)，急劇升高的壓力急劇升高的壓力直接使燃燒室壁面及直接使燃燒室壁

17、面及活塞、曲軸等機(jī)件產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)活塞、曲軸等機(jī)件產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng), ,并通過氣缸壁傳到外部，并通過氣缸壁傳到外部，形成形成燃燒噪音燃燒噪音。 燃燒噪音與燃燒噪音與速燃期內(nèi)的速燃期內(nèi)的P/P/有很大關(guān)系有很大關(guān)系。為使工作柔。為使工作柔和，要求和，要求P/0.4MPa/P/0.4MPa/CACA。降低工作粗暴的根本措施：降低工作粗暴的根本措施：降低壓力升高率。降低壓力升高率。降低工作粗暴的主要途徑：降低工作粗暴的主要途徑：縮短著火延遲期縮短著火延遲期減少減少滯燃期內(nèi)的滯燃期內(nèi)的噴油量噴油量，選擇合適的噴油規(guī)律。，選擇合適的噴油規(guī)律。 好的噴油規(guī)律要求：先緩、后急、速斷。好的噴油規(guī)律要求：先緩、后

18、急、速斷。減少著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣量（油膜蒸發(fā)緩和）減少著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣量（油膜蒸發(fā)緩和）四、燃燒過程中存在的問題四、燃燒過程中存在的問題3 3、排氣冒黑煙、排氣冒黑煙 排氣冒煙的原因：排氣冒煙的原因：緩燃期內(nèi)燃油被高溫廢氣包圍，存在局緩燃期內(nèi)燃油被高溫廢氣包圍，存在局部過濃和高溫缺氧，使燃料裂解、脫氫，最后聚合形成碳部過濃和高溫缺氧，使燃料裂解、脫氫，最后聚合形成碳煙。煙。 主要發(fā)生在大負(fù)荷工況時(shí)主要發(fā)生在大負(fù)荷工況時(shí)，如加速、爬坡或超載時(shí)。，如加速、爬坡或超載時(shí)。 減少冒煙的主要措施減少冒煙的主要措施: :(1)(1)增加過量空氣系數(shù)。但與提高柴油機(jī)的動(dòng)力性相矛盾。增加

19、過量空氣系數(shù)。但與提高柴油機(jī)的動(dòng)力性相矛盾。(2)(2)合理組織的空氣運(yùn)動(dòng)。與改善柴油機(jī)工作的柔和性相矛盾。合理組織的空氣運(yùn)動(dòng)。與改善柴油機(jī)工作的柔和性相矛盾。 空氣運(yùn)動(dòng)的作用：空氣運(yùn)動(dòng)的作用： 促使油束分散增大混合范圍促使油束分散增大混合范圍 熱混合作用熱混合作用四、燃燒過程中存在的問題四、燃燒過程中存在的問題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)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，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，受光線的反射呈現(xiàn)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，白煙是由同的顏色，白煙是由0.

20、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微米以下的顆粒構(gòu)成。微米以下的顆粒構(gòu)成。 暖機(jī)時(shí)，一般先冒白煙，后冒藍(lán)煙，然后變?yōu)闊o色。暖機(jī)時(shí)，一般先冒白煙，后冒藍(lán)煙，然后變?yōu)闊o色。四、燃燒過程中存在的問題四、燃燒過程中存在的問題五、控制噪聲與振動(dòng)的措施五、控制噪聲與振動(dòng)的措施噪聲的來源噪聲的來源 燃燒噪聲（主要部分）燃燒噪聲（主要部分） 機(jī)械噪聲機(jī)械噪聲 空氣動(dòng)力學(xué)噪聲空氣動(dòng)力學(xué)噪聲控制噪聲的措施控制噪聲的措施 燃燒噪聲：燃燒噪聲：與減少發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴的措施相同。與減少發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴的措施相同。 機(jī)械噪聲：機(jī)械噪聲：取決于運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量、零部件的配合間隙、防止取決

21、于運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量、零部件的配合間隙、防止共振、采用吸振材料。共振、采用吸振材料。 氣流噪聲：氣流噪聲：通過優(yōu)化進(jìn)排氣道結(jié)構(gòu)，防止截面突變；優(yōu)化風(fēng)通過優(yōu)化進(jìn)排氣道結(jié)構(gòu)，防止截面突變；優(yōu)化風(fēng)扇；優(yōu)化消音器；合理匹配配氣相位。扇；優(yōu)化消音器；合理匹配配氣相位。 第二節(jié)第二節(jié) 燃油噴射和霧化燃油噴射和霧化一、噴油系統(tǒng)一、噴油系統(tǒng)噴油泵的作用噴油泵的作用 定時(shí)定時(shí)、定量定量的經(jīng)高壓油管向各缸的噴油器的經(jīng)高壓油管向各缸的噴油器周期性周期性的供給高壓的供給高壓燃油。燃油。噴油器的作用噴油器的作用 將噴油泵供給的高壓燃油噴入柴油機(jī)燃燒室內(nèi)，利用噴油器將噴油泵供給的高壓燃油噴入柴油機(jī)燃燒室內(nèi)，利用噴油器的的多孔結(jié)

22、構(gòu)多孔結(jié)構(gòu)，使燃油霧化成微小油粒，并按，使燃油霧化成微小油粒，并按一定的要求適當(dāng)一定的要求適當(dāng)?shù)胤植荚谌紵覂?nèi)地分布在燃燒室內(nèi)。噴射過程噴射過程 從供油開始至噴油停止所占的曲軸轉(zhuǎn)角，約占從供油開始至噴油停止所占的曲軸轉(zhuǎn)角，約占1515-40-40。 噴射過程分三個(gè)階段：噴射過程分三個(gè)階段： 噴射延遲階段，主噴射階段，噴射結(jié)束階段。噴射延遲階段，主噴射階段，噴射結(jié)束階段。燃油的噴射過程燃油的噴射過程凸輪柱塞泵柱塞腔出油閥針閥1 1、噴射延遲階段噴射延遲階段 從噴油泵的柱塞頂封閉進(jìn)回油口的理論從噴油泵的柱塞頂封閉進(jìn)回油口的理論供油起始點(diǎn)供油起始點(diǎn)，到噴油，到噴油器針閥開始升起（器針閥開始升起（噴油

23、始點(diǎn)噴油始點(diǎn)）為止。）為止。 出油閥升起后，受壓縮的燃油進(jìn)入高壓油管，使噴油泵端的出油閥升起后，受壓縮的燃油進(jìn)入高壓油管，使噴油泵端的壓力上升，產(chǎn)生壓力波并以聲速沿高壓油管向噴油器端傳播。壓力上升，產(chǎn)生壓力波并以聲速沿高壓油管向噴油器端傳播。當(dāng)傳播到噴油器端的壓力超過針閥開啟壓力時(shí)，針閥升起，當(dāng)傳播到噴油器端的壓力超過針閥開啟壓力時(shí)，針閥升起，開始噴油。開始噴油。 供油提前角供油提前角供油始點(diǎn)到上止點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角；供油始點(diǎn)到上止點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角； 噴油提前角噴油提前角噴油始點(diǎn)到上止點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角；噴油始點(diǎn)到上止點(diǎn)之間的曲軸轉(zhuǎn)角； 噴油延遲角噴油延遲角供油提前角和噴油提前角的差值。供油提前角

24、和噴油提前角的差值。 影響噴油延遲期的因素影響噴油延遲期的因素 轉(zhuǎn)速升高，噴油延遲角加大。轉(zhuǎn)速升高，噴油延遲角加大。 高壓油管較長，壓力波傳播時(shí)間較長，噴油延遲角也會(huì)較大。高壓油管較長，壓力波傳播時(shí)間較長，噴油延遲角也會(huì)較大。2 2、主噴射階段主噴射階段從從噴油開始噴油開始到噴油器端的壓力開始到噴油器端的壓力開始急劇下降急劇下降所對(duì)應(yīng)的所對(duì)應(yīng)的時(shí)間或曲軸轉(zhuǎn)角。時(shí)間或曲軸轉(zhuǎn)角。針閥升起過程中，針閥升起過程中，針閥上升讓出容積針閥上升讓出容積以及以及一部分燃油一部分燃油噴入燃燒室內(nèi)噴入燃燒室內(nèi)，噴油器端的壓力有一短暫下降。，噴油器端的壓力有一短暫下降。 噴油泵柱塞持續(xù)供油，噴油泵端壓力和噴油器端壓

25、力噴油泵柱塞持續(xù)供油，噴油泵端壓力和噴油器端壓力都保持在高的水平而不下降，絕大部分燃油以高的噴都保持在高的水平而不下降，絕大部分燃油以高的噴射壓力和良好的霧化質(zhì)量噴入燃燒室內(nèi)，其持續(xù)時(shí)間射壓力和良好的霧化質(zhì)量噴入燃燒室內(nèi)，其持續(xù)時(shí)間主要取決于主要取決于循環(huán)供油量循環(huán)供油量和和噴油速率噴油速率。主噴射階段的影響因素：主噴射階段的影響因素：負(fù)荷增加，主噴射階段變長。負(fù)荷增加，主噴射階段變長。3 3、噴射結(jié)束階段噴射結(jié)束階段從噴油器端的壓力開始從噴油器端的壓力開始急劇下降急劇下降到噴油器的到噴油器的針閥完全針閥完全落座落座停止噴油為止。停止噴油為止。噴油泵的回油孔打開和出油閥減壓容積的卸載作用，噴油

26、泵的回油孔打開和出油閥減壓容積的卸載作用，泵端壓力帶動(dòng)噴油器端壓力急劇下降，當(dāng)噴油器端壓泵端壓力帶動(dòng)噴油器端壓力急劇下降，當(dāng)噴油器端壓力低于針閥開啟壓力時(shí)，針閥開始下降。力低于針閥開啟壓力時(shí)，針閥開始下降。噴射結(jié)束階段的特點(diǎn)：噴射結(jié)束階段的特點(diǎn)： 壓力降低、所噴燃油霧化不好，造成燃燒惡化。壓力降低、所噴燃油霧化不好，造成燃燒惡化。供油規(guī)律和噴油規(guī)律供油規(guī)律和噴油規(guī)律 幾何供油規(guī)律（供油規(guī)律）幾何供油規(guī)律（供油規(guī)律） 單位時(shí)間（單位時(shí)間（ 凸輪軸轉(zhuǎn)角）內(nèi)油泵的供油量隨時(shí)間（或凸輪凸輪軸轉(zhuǎn)角）內(nèi)油泵的供油量隨時(shí)間（或凸輪軸轉(zhuǎn)角）的變化關(guān)系。軸轉(zhuǎn)角）的變化關(guān)系。 噴油規(guī)律（噴油速率）噴油規(guī)律（噴油速

27、率） 單位時(shí)間（凸輪軸轉(zhuǎn)角）內(nèi)噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量單位時(shí)間（凸輪軸轉(zhuǎn)角）內(nèi)噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量隨時(shí)間（或凸輪軸軸轉(zhuǎn)角）的變化關(guān)系。隨時(shí)間（或凸輪軸軸轉(zhuǎn)角）的變化關(guān)系。供油規(guī)律和噴油規(guī)律的區(qū)別供油規(guī)律和噴油規(guī)律的區(qū)別噴油始點(diǎn)遲于供油始點(diǎn)。噴油始點(diǎn)遲于供油始點(diǎn)。噴油持續(xù)時(shí)間較供油持續(xù)時(shí)噴油持續(xù)時(shí)間較供油持續(xù)時(shí)間長。間長。噴油規(guī)律的峰值低于供油規(guī)噴油規(guī)律的峰值低于供油規(guī)律的峰值律的峰值 造成供油規(guī)律和噴油規(guī)律區(qū)別的主要原因造成供油規(guī)律和噴油規(guī)律區(qū)別的主要原因 燃油的可壓縮性，使系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生壓力波的傳播；高壓油管的燃油的可壓縮性，使系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生壓力波的傳播；高壓油管的彈性變形引起容積的變化。彈

28、性變形引起容積的變化。 壓力波的往復(fù)反射和疊加的作用。壓力波的往復(fù)反射和疊加的作用。 柴油機(jī)供油系統(tǒng)的不正常噴射現(xiàn)象柴油機(jī)供油系統(tǒng)的不正常噴射現(xiàn)象 二次噴射現(xiàn)象二次噴射現(xiàn)象 滴油現(xiàn)象滴油現(xiàn)象 斷續(xù)噴射斷續(xù)噴射 不規(guī)則噴射和隔次噴射不規(guī)則噴射和隔次噴射 穴蝕穴蝕 二次噴射二次噴射 在噴射終了噴油器針閥落座后，在壓力波動(dòng)的影響下再次升起在噴射終了噴油器針閥落座后，在壓力波動(dòng)的影響下再次升起而噴油的現(xiàn)象。而噴油的現(xiàn)象。危害：危害：（1 1）噴射）噴射壓力低壓力低，霧化不良，霧化不良，燃燒不完全，燃燒不完全，碳煙增多碳煙增多，易，易引起引起噴孔堵塞噴孔堵塞。（高速大負(fù)。（高速大負(fù)荷工況）荷工況）（2

29、2）時(shí)間長燃燒不及時(shí)，經(jīng)）時(shí)間長燃燒不及時(shí)，經(jīng)濟(jì)性下降，零部件過熱濟(jì)性下降，零部件過熱。 解決措施解決措施 盡可能地縮短高壓油管長度，減小高壓容積，以降低壓力波動(dòng)。盡可能地縮短高壓油管長度，減小高壓容積，以降低壓力波動(dòng)。 合理選擇參數(shù)合理選擇參數(shù) 滴油現(xiàn)象滴油現(xiàn)象 在噴油器針閥密封正常的情況下，噴射終了時(shí)由于系統(tǒng)內(nèi)壓力在噴油器針閥密封正常的情況下，噴射終了時(shí)由于系統(tǒng)內(nèi)壓力下降過慢使針閥不能迅速落座，出現(xiàn)仍有燃油流出的現(xiàn)象。下降過慢使針閥不能迅速落座，出現(xiàn)仍有燃油流出的現(xiàn)象。危害危害 噴射噴射壓力極低壓力極低，霧化奇差，使發(fā)動(dòng)機(jī)，霧化奇差，使發(fā)動(dòng)機(jī)排煙增加。排煙增加。解決措施：解決措施： 合理匹

30、配減壓容積，使得壓力下降迅速、降低殘余壓力。合理匹配減壓容積，使得壓力下降迅速、降低殘余壓力。 解決措施解決措施 合理匹配供油規(guī)律、噴油規(guī)合理匹配供油規(guī)律、噴油規(guī)律及管路結(jié)構(gòu)。律及管路結(jié)構(gòu)。 斷續(xù)噴射的原因斷續(xù)噴射的原因 由于在某一瞬間噴油泵的由于在某一瞬間噴油泵的供油量小于供油量小于從噴油器噴出的油量和填從噴油器噴出的油量和填充針閥充針閥上升空出空間的油量上升空出空間的油量之和，造成針閥在噴射過程中周期之和，造成針閥在噴射過程中周期性跳動(dòng)的現(xiàn)象。性跳動(dòng)的現(xiàn)象。危害：危害： 噴射噴射壓力低壓力低，燃燒惡化，燃燒惡化，多次起落磨損偶件。多次起落磨損偶件。 不規(guī)則噴射和隔次噴射不規(guī)則噴射和隔次噴射

31、 供油量過小時(shí)，循環(huán)噴油量不斷變動(dòng)，甚至出現(xiàn)有的循環(huán)不噴供油量過小時(shí)，循環(huán)噴油量不斷變動(dòng)，甚至出現(xiàn)有的循環(huán)不噴油的現(xiàn)象。主要發(fā)生在油的現(xiàn)象。主要發(fā)生在怠速和小負(fù)荷怠速和小負(fù)荷工況。工況。危害危害 循環(huán)波動(dòng)增加、怠循環(huán)波動(dòng)增加、怠速不穩(wěn)、限制最低穩(wěn)定速不穩(wěn)、限制最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速。解決措施解決措施 減少高壓油管的容減少高壓油管的容積并提高其剛度。積并提高其剛度。 穴蝕穴蝕 由于在高壓容積內(nèi)的由于在高壓容積內(nèi)的壓力波動(dòng)，壓力波動(dòng)，當(dāng)高壓油路中的當(dāng)高壓油路中的壓力極低壓力極低（低于燃油的蒸氣壓）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生油蒸氣和（低于燃油的蒸氣壓）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生油蒸氣和空氣的氣泡，稱為空氣的氣泡，稱為氣穴氣穴。氣泡在隨

32、后的高壓下爆裂而。氣泡在隨后的高壓下爆裂而產(chǎn)生沖擊波，對(duì)金屬表面形成沖擊，這種現(xiàn)象多次出產(chǎn)生沖擊波，對(duì)金屬表面形成沖擊，這種現(xiàn)象多次出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致金屬表面的疲勞破壞，稱為現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致金屬表面的疲勞破壞，稱為穴蝕。穴蝕。 穴蝕會(huì)影響到噴油系統(tǒng)的工作可靠性和壽命。穴蝕會(huì)影響到噴油系統(tǒng)的工作可靠性和壽命。1.1.燃油的霧化燃油的霧化 燃油在噴油泵中被壓縮后，經(jīng)高壓油管在燃油在噴油泵中被壓縮后，經(jīng)高壓油管在高壓高壓（20-20-180MPa180MPa）、）、高速高速的作用下，以的作用下，以霧狀形式霧狀形式從噴油器噴入燃燒室。從噴油器噴入燃燒室。2 2、油束、油束 燃油與燃燒室中高壓空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及紊流的作用

33、下，被燃油與燃燒室中高壓空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)及紊流的作用下，被逐步粉碎分散為直徑約逐步粉碎分散為直徑約2-50um2-50um的液滴，由大小不同的液滴組成的液滴，由大小不同的液滴組成了油束。了油束。3 3、油束的評(píng)價(jià)指標(biāo)、油束的評(píng)價(jià)指標(biāo) 油束的幾何形狀油束的幾何形狀 霧化質(zhì)量霧化質(zhì)量二、噴油霧化和油束特性二、噴油霧化和油束特性評(píng)價(jià)油束幾何形狀的參數(shù)評(píng)價(jià)油束幾何形狀的參數(shù) 油束射程油束射程L L（又稱為貫穿距離）（又稱為貫穿距離）, ,表示噴注貫穿深度表示噴注貫穿深度 油束的最大寬度油束的最大寬度B B 噴霧錐角噴霧錐角 ，主要標(biāo)志，主要標(biāo)志油束的緊密程度油束的緊密程度。 貫穿率貫穿率，油束的，油束的

34、貫穿距離貫穿距離與與噴嘴到燃燒室壁的距離噴嘴到燃燒室壁的距離之比。之比。霧化質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)霧化質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo) 細(xì)微度：細(xì)微度：用液滴平均直徑來表示（索特平均直徑用液滴平均直徑來表示（索特平均直徑SMD） 均勻度：均勻度：油束中液滴大小相同的程度及液滴在油束內(nèi)部分的均油束中液滴大小相同的程度及液滴在油束內(nèi)部分的均勻程度。勻程度。影響油束幾何形狀的主要因素：影響油束幾何形狀的主要因素：噴射壓力、噴孔直徑和數(shù)量、噴油器噴孔的長度直徑比和空氣噴射壓力、噴孔直徑和數(shù)量、噴油器噴孔的長度直徑比和空氣與燃油密度比、空氣流動(dòng)狀態(tài)等。與燃油密度比、空氣流動(dòng)狀態(tài)等?？諝膺\(yùn)動(dòng)對(duì)混合氣形成的影響空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)混合氣形成的

35、影響渦流運(yùn)動(dòng)能加速霧化的油滴與渦流運(yùn)動(dòng)能加速霧化的油滴與周圍空氣的混合，促進(jìn)燃燒過周圍空氣的混合，促進(jìn)燃燒過程的進(jìn)行。程的進(jìn)行。渦流過強(qiáng)，會(huì)使燃燒產(chǎn)物與鄰渦流過強(qiáng)，會(huì)使燃燒產(chǎn)物與鄰近的噴注重疊；渦流過強(qiáng)也使近的噴注重疊；渦流過強(qiáng)也使進(jìn)氣阻力加大，充量系數(shù)下降。進(jìn)氣阻力加大，充量系數(shù)下降。多孔噴油嘴的混合氣形成多孔噴油嘴的混合氣形成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)第三節(jié)第三節(jié) 混合氣的形成和燃燒室混合氣的形成和燃燒室1 1柴油機(jī)燃燒室的分類柴油機(jī)燃燒室的分類直接噴射式燃燒室直接噴射式燃燒室分隔式燃燒室分隔式燃燒室p直接噴射式燃燒室根據(jù)凹坑深度分類直接噴射式燃燒室根據(jù)凹坑深度

36、分類p開式燃燒室開式燃燒室淺坑型，如淺坑型，如淺盆形淺盆形或或淺淺形形燃燒室燃燒室p半開式燃燒室半開式燃燒室深坑型，如深坑型，如形形和和球形球形燃燒室燃燒室 開式燃燒室開式燃燒室 Dk/D0.65-0.8 半開式燃燒室半開式燃燒室Dk/D=0.35-0.65Dk：燃燒室喉口直徑；：燃燒室喉口直徑；D：發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸直徑。：發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸直徑。 對(duì)于車用高速發(fā)動(dòng)機(jī)來說，通常都采用半開式的。對(duì)于車用高速發(fā)動(dòng)機(jī)來說，通常都采用半開式的。p分隔式燃燒室分類：分隔式燃燒室分類：渦流室燃燒室和渦流室燃燒室和預(yù)燃室式燃燒室預(yù)燃室式燃燒室 直噴式燃燒室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：直噴式燃燒室的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：整個(gè)燃燒室由氣缸蓋底平面、活塞

37、頂面及氣缸壁所形成的統(tǒng)一整個(gè)燃燒室由氣缸蓋底平面、活塞頂面及氣缸壁所形成的統(tǒng)一空間，活塞頂上均開有深淺不同、形狀各異的凹坑?？臻g，活塞頂上均開有深淺不同、形狀各異的凹坑。開式燃燒室空氣利用率低，但經(jīng)濟(jì)性好，主要用在大中型柴油開式燃燒室空氣利用率低，但經(jīng)濟(jì)性好，主要用在大中型柴油機(jī)上。機(jī)上。半開式燃燒室的空氣渦流運(yùn)動(dòng)：半開式燃燒室的空氣渦流運(yùn)動(dòng)： 1 1）進(jìn)氣渦流）進(jìn)氣渦流- -利用進(jìn)氣道內(nèi)腔和氣利用進(jìn)氣道內(nèi)腔和氣閥形狀以及氣閥相對(duì)于氣缸壁的位置使氣閥形狀以及氣閥相對(duì)于氣缸壁的位置使氣流沿限定方向運(yùn)動(dòng)而形成的。流沿限定方向運(yùn)動(dòng)而形成的。進(jìn)氣渦流的形成方式分為：進(jìn)氣渦流的形成方式分為：切向進(jìn)氣道切

38、向進(jìn)氣道和和螺旋進(jìn)氣道。螺旋進(jìn)氣道。切向進(jìn)氣道：切向進(jìn)氣道：氣道母線與氣缸相切，氣道母線與氣缸相切，氣道形狀較平直，在氣門前強(qiáng)烈收縮，氣氣道形狀較平直，在氣門前強(qiáng)烈收縮，氣流通過切向進(jìn)氣道時(shí)速度愈來愈快，并且流通過切向進(jìn)氣道時(shí)速度愈來愈快，并且沿切向方向進(jìn)入氣缸，在氣缸壁上轉(zhuǎn)向，沿切向方向進(jìn)入氣缸，在氣缸壁上轉(zhuǎn)向，產(chǎn)生繞氣缸中心線的氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生繞氣缸中心線的氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2 2、直噴式燃燒室的空氣渦流運(yùn)動(dòng)、直噴式燃燒室的空氣渦流運(yùn)動(dòng)切向進(jìn)氣道的優(yōu)點(diǎn)：切向進(jìn)氣道的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，流動(dòng)阻力較小，有利于提高充結(jié)構(gòu)簡單，流動(dòng)阻力較小，有利于提高充氣效率。氣效率。切向進(jìn)氣道的缺點(diǎn)：切向進(jìn)氣道的缺點(diǎn)

39、：對(duì)氣口位置敏感。對(duì)氣口位置敏感。螺旋進(jìn)氣道螺旋進(jìn)氣道優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)生較強(qiáng)的進(jìn)氣產(chǎn)生較強(qiáng)的進(jìn)氣渦流。渦流。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：幾何尺寸和制造幾何尺寸和制造工藝要求較高，調(diào)試工作工藝要求較高，調(diào)試工作量較大，進(jìn)氣阻力大。量較大，進(jìn)氣阻力大。2 2）擠氣渦流）擠氣渦流在壓縮行程后期，活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂在壓縮行程后期，活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上方環(huán)形空間中的空氣被擠入活塞頂部的燃燒室內(nèi)，造成的空氣上方環(huán)形空間中的空氣被擠入活塞頂部的燃燒室內(nèi)，造成的空氣的渦流運(yùn)動(dòng)。的渦流運(yùn)動(dòng)。 逆擠流逆擠流當(dāng)活塞下行時(shí)燃燒室中的空氣向外流到環(huán)形空間當(dāng)活塞下行時(shí)燃燒室中的空氣向外流到環(huán)形空間產(chǎn)生膨脹流動(dòng)。產(chǎn)生膨脹流動(dòng)。

40、燃燒室的燃燒室的喉口直徑喉口直徑及及擠氣間隙擠氣間隙越小，則擠流越強(qiáng)。越小，則擠流越強(qiáng)。3 3、以、以型為代表的半開式燃燒室型為代表的半開式燃燒室型半開式燃燒室的特點(diǎn)：型半開式燃燒室的特點(diǎn)：采用多噴孔噴嘴（采用多噴孔噴嘴（3-5孔）孔）組織進(jìn)氣渦流，加速混合氣形成組織進(jìn)氣渦流，加速混合氣形成型半開式燃燒室的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：型半開式燃燒室的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)：口徑比口徑比d dk k/D /D d dk k/D=0.4-0.65/D=0.4-0.65；口徑比的大小要與噴注射程、；口徑比的大小要與噴注射程、渦流強(qiáng)度互相配合。渦流強(qiáng)度互相配合。K K系數(shù)系數(shù) V Vk k/Vc /Vc V Vk k/Vc=

41、0.75-/Vc=0.75-0.850.85 V Vk k：凹坑內(nèi)燃燒室容積；：凹坑內(nèi)燃燒室容積；VcVc：壓縮容積。：壓縮容積。 V Vk k/Vc/Vc，相對(duì)散熱面積小，相對(duì)散熱面積小，使擠流加強(qiáng)，有利于燃油與空使擠流加強(qiáng)，有利于燃油與空氣的混合。氣的混合。型半開式燃燒室的優(yōu)缺點(diǎn)：型半開式燃燒室的優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，相對(duì)散熱面積小，結(jié)構(gòu)簡單，相對(duì)散熱面積小，經(jīng)濟(jì)性好經(jīng)濟(jì)性好。散熱面積小，壓縮終點(diǎn)溫度容易建立，有利于改善散熱面積小，壓縮終點(diǎn)溫度容易建立，有利于改善低溫起動(dòng)性低溫起動(dòng)性。噴油器開啟壓力比較大，一般在噴油器開啟壓力比較大，一般在22MPa22MPa以上，噴油泵易磨損。以上，噴油泵易

42、磨損。滯燃期中形成較多的可燃混合氣量，使得壓力升高率增大，產(chǎn)滯燃期中形成較多的可燃混合氣量，使得壓力升高率增大，產(chǎn)生工作粗暴。生工作粗暴。過量空氣系數(shù)較大，過量空氣系數(shù)較大，全負(fù)荷時(shí)全負(fù)荷時(shí)過量空氣系數(shù)在過量空氣系數(shù)在1.31.3以上，同時(shí)以上，同時(shí)對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)速變化比較敏感轉(zhuǎn)速變化比較敏感。溫度較高溫度較高，空氣在高溫停留時(shí)，空氣在高溫停留時(shí)間又長，故間又長，故NOxNOx排放高，比分隔排放高，比分隔式燃燒室大。式燃燒室大。4 4、分隔式燃燒室、分隔式燃燒室主燃燒室主燃燒室設(shè)于活塞頂上設(shè)于活塞頂上副燃燒室副燃燒室則在氣缸蓋內(nèi)，其間用通道相連則在氣缸蓋內(nèi)，其間用通道相連1 1）渦流室式燃燒室渦流室式

43、燃燒室 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一般一般Vk/Vc=50%-80%，通道，通道截面約為活塞面積的截面約為活塞面積的0.9-3.5%。渦流室通常由渦流室通常由兩部分兩部分組成，上組成，上部與氣缸蓋鑄在一起，下部在部與氣缸蓋鑄在一起，下部在活塞頂，中間由耐熱鋼制成的活塞頂，中間由耐熱鋼制成的保溫鑲塊連接。保溫鑲塊連接。混合氣形成特點(diǎn)：混合氣形成特點(diǎn)：隨著轉(zhuǎn)速的增加，渦流增加。隨著轉(zhuǎn)速的增加，渦流增加。部分燃油在通道口附近，靠近壁面部分燃油在通道口附近，靠近壁面處著火。處著火。二次渦流（燃燒渦流）進(jìn)一步混合。二次渦流（燃燒渦流）進(jìn)一步混合。對(duì)燃油適應(yīng)性好。對(duì)燃油適應(yīng)性好。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：a較小，全負(fù)

44、荷較小，全負(fù)荷a=1.2-1.3，最低可到，最低可到1.1，空氣利用率較，空氣利用率較高。高。對(duì)對(duì)噴霧質(zhì)量要求不高噴霧質(zhì)量要求不高，可用單孔式噴嘴，可用單孔式噴嘴，開啟壓力較低開啟壓力較低12-14MPa；對(duì)燃油系的要求低，減少噴嘴堵塞現(xiàn)象。；對(duì)燃油系的要求低，減少噴嘴堵塞現(xiàn)象。1 1）渦流室式燃燒室渦流室式燃燒室 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：對(duì)對(duì)轉(zhuǎn)速變化不敏感轉(zhuǎn)速變化不敏感，高速性好，高速性好，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)最高轉(zhuǎn)速可達(dá)5000r/min。壓力升高率較低，壓力升高率較低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；排氣污染小排氣污染小，易于調(diào)試；使用，易于調(diào)試；使用性能穩(wěn)定。性能穩(wěn)定。1 1）渦流室式燃燒室渦流室式燃燒室 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)

45、：相對(duì)相對(duì)散熱表面積較大散熱表面積較大。氣體氣體二次二次經(jīng)過通道經(jīng)過通道節(jié)流節(jié)流，流動(dòng)損失也較大流動(dòng)損失也較大。冷起動(dòng)性差冷起動(dòng)性差，壓縮比為，壓縮比為18-23，需要起動(dòng)輔助裝置。，需要起動(dòng)輔助裝置。通道口熱負(fù)荷很高通道口熱負(fù)荷很高，容易引起熱裂等毛病。，容易引起熱裂等毛病。經(jīng)濟(jì)性不如直噴式柴油機(jī)。經(jīng)濟(jì)性不如直噴式柴油機(jī)。2 2）預(yù)燃室）預(yù)燃室式燃燒室式燃燒室 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：一般一般Vk/Vc=30%-40%。預(yù)燃室和主燃室用預(yù)燃室和主燃室用一個(gè)一個(gè)或幾個(gè)小孔或幾個(gè)小孔（或稱噴孔）（或稱噴孔）相連通，小孔總截面積相連通，小孔總截面積與活塞截面積之比只有與活塞截面積之比只有0.2

46、5-0.7%?；旌蠚庑纬商攸c(diǎn)：混合氣形成特點(diǎn)：壓縮紊流。壓縮紊流。燃油噴入預(yù)燃室避免與氣流正面相撞。燃油噴入預(yù)燃室避免與氣流正面相撞。氣流將一小部分小油粒帶向預(yù)燃室的上方形成火源。氣流將一小部分小油粒帶向預(yù)燃室的上方形成火源。2 2）預(yù)燃室）預(yù)燃室式燃燒室式燃燒室優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：同渦流室燃燒室同渦流室燃燒室缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：流動(dòng)損失大，散熱面積大，流動(dòng)損失大，散熱面積大，散熱損失大，經(jīng)濟(jì)性差，散熱損失大，經(jīng)濟(jì)性差，耗油率高，耗油率高，be=250-285g/(kWh)冷起動(dòng)困難冷起動(dòng)困難，壓縮比較高，壓縮比較高，一般為一般為18-23，需要起動(dòng)輔，需要起動(dòng)輔助裝置。助裝置。低轉(zhuǎn)速時(shí)噪聲大低轉(zhuǎn)速時(shí)噪聲大5

47、 5、燃燒室的比較、燃燒室的比較直噴式：直噴式：熱效率高，經(jīng)濟(jì)性好，對(duì)轉(zhuǎn)速較敏感，噪聲高，排氣熱效率高，經(jīng)濟(jì)性好，對(duì)轉(zhuǎn)速較敏感，噪聲高，排氣污染較大。污染較大。球型：球型：發(fā)展趨勢(shì)不大，主要是性能難于穩(wěn)定，低速性能不好。發(fā)展趨勢(shì)不大，主要是性能難于穩(wěn)定，低速性能不好。渦流室：渦流室：高速性能好，升功率較大，噪聲較小以及排氣污染較高速性能好，升功率較大，噪聲較小以及排氣污染較低，適合小缸徑發(fā)動(dòng)機(jī)，缺點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性差，耗油率較高，起動(dòng)低，適合小缸徑發(fā)動(dòng)機(jī)，缺點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性差，耗油率較高，起動(dòng)困難。困難。預(yù)燃室：預(yù)燃室：對(duì)燃料供給系統(tǒng)要求最低，生產(chǎn)、保養(yǎng)較易，工作柔對(duì)燃料供給系統(tǒng)要求最低，生產(chǎn)、保養(yǎng)較易，工

48、作柔和，排污小。用于和，排污小。用于n2500-3000r/min的小型高速柴油機(jī)上。但其的小型高速柴油機(jī)上。但其能量損失大，耗油率高，起動(dòng)性差，怠速噪聲大。能量損失大，耗油率高，起動(dòng)性差，怠速噪聲大。選擇燃燒室時(shí)選擇燃燒室時(shí)主要的依據(jù)主要的依據(jù)是缸徑、轉(zhuǎn)速及使用要求，并要考慮是缸徑、轉(zhuǎn)速及使用要求，并要考慮當(dāng)前制造和使用水平。當(dāng)前制造和使用水平。燃燃燒燒系系統(tǒng)統(tǒng)特特點(diǎn)點(diǎn)對(duì)比項(xiàng)目對(duì)比項(xiàng)目直噴式燃燒室直噴式燃燒室分隔式燃燒室分隔式燃燒室淺盆形（開式）淺盆形（開式）形形球形球形渦流室渦流室預(yù)燃室預(yù)燃室混合氣形成方式混合氣形成方式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)空間霧化為主空間霧化為

49、主空間霧化空間霧化壓縮比壓縮比12151618171918221822空氣運(yùn)動(dòng)空氣運(yùn)動(dòng)無渦流或弱無渦流或弱進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流較強(qiáng)進(jìn)氣較強(qiáng)進(jìn)氣渦流和擠流渦流和擠流強(qiáng)進(jìn)氣強(qiáng)進(jìn)氣渦流渦流壓縮渦流壓縮渦流和燃燒渦流和燃燒渦流壓縮渦流和壓縮渦流和燃燒渦（湍）流燃燒渦（湍）流全負(fù)荷過量空氣系數(shù)全負(fù)荷過量空氣系數(shù)1.62.21.41.71.31.51.21.61.21.6熱損失和流動(dòng)損失熱損失和流動(dòng)損失小小較小較小較小較小大大最大最大噴油器噴油器612孔孔46孔孔12孔孔軸針式軸針式軸針式軸針式開啟壓力開啟壓力/(MPa)2040182517191012813燃油霧化燃油霧化要求高要求高要求較高要求較高一般一

50、般要求較低要求較低要求低要求低性性能能特特點(diǎn)點(diǎn)be/(g/kW.h)190210218245218245231272245292NOx高高較高較高中等中等低低低低HC較低較低高高高高低低低低噪聲噪聲最高最高較高較高較低較低低低低低起動(dòng)性起動(dòng)性容易容易較容易較容易難難難難最難最難適應(yīng)轉(zhuǎn)速適應(yīng)轉(zhuǎn)速/(r/min)15004000250050003500適應(yīng)缸徑適應(yīng)缸徑/(mm)20015090130100100各種燃燒室比較各種燃燒室比較第四節(jié)第四節(jié) 影響燃燒過程的因素影響燃燒過程的因素一、燃料性質(zhì)的影響一、燃料性質(zhì)的影響1 1燃油的著火性燃油的著火性 十六烷值高，著火性好，滯燃期短，十六烷值高，

51、著火性好，滯燃期短，P/較小，工作柔和。較小，工作柔和。十六烷值高，起動(dòng)性好。十六烷值高，起動(dòng)性好。 十六烷值過高，使燃油來不及混合就燃燒，冒煙。十六烷值過高，使燃油來不及混合就燃燒，冒煙。 十六烷值對(duì)燃燒過程的影響十六烷值對(duì)燃燒過程的影響。2 2 蒸發(fā)性蒸發(fā)性 蒸發(fā)性過好，工作粗暴。蒸發(fā)性過好，工作粗暴。 蒸發(fā)性差，燃燒不完全。蒸發(fā)性差，燃燒不完全。 蒸發(fā)性適中蒸發(fā)性適中 燃油的十六烷值和餾程均要適當(dāng)，互相配合。一般高速柴油燃油的十六烷值和餾程均要適當(dāng)，互相配合。一般高速柴油機(jī)燃油的十六烷值大致為機(jī)燃油的十六烷值大致為40-50，餾程為，餾程為200-365左右。左右。 二、壓縮性二、壓縮性的影響的影響 TcTc、PcPc滯燃期縮短，工作柔和，改善滯燃期縮短，工作柔和，改善柴油機(jī)冷起動(dòng)性。柴油機(jī)冷起動(dòng)性。 但但過大過大PzPz，機(jī)械磨損，機(jī)械磨損，使用壽命，使用壽命。 當(dāng)當(dāng)2121時(shí)，時(shí)，i i的提高不明顯。的提高不明顯。 柴油機(jī)合適的壓縮比主要是根據(jù)冷起動(dòng)的需要來確柴油機(jī)合適的壓縮比主要是根據(jù)冷起動(dòng)的需要來確定。定。三、使用方面因素的影響三、使用方面因素的影響（一）噴油規(guī)律（一）噴油規(guī)律 柴油機(jī)結(jié)構(gòu)一定時(shí)，放熱規(guī)律取決于噴油規(guī)律。柴油機(jī)結(jié)構(gòu)一定時(shí)，放熱規(guī)律取決于噴油規(guī)律。 理想的噴油持續(xù)角為理想的噴油持續(xù)角為1515353