發(fā)動(dòng)機(jī)原理課件6

1、第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒形成和燃燒 第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 本章屬于發(fā)動(dòng)機(jī)原理的基本內(nèi)容，包括柴油機(jī)混合本章屬于發(fā)動(dòng)機(jī)原理的基本內(nèi)容，包括柴油機(jī)混合氣的形成和燃燒室、燃油噴射和霧化、柴油機(jī)的燃?xì)獾男纬珊腿紵?、燃油噴射和霧化、柴油機(jī)的燃燒過(guò)程、柴油機(jī)燃燒過(guò)程的影響因素和柴油機(jī)電控?zé)^(guò)程、柴油機(jī)燃燒過(guò)程的影響因素和柴油機(jī)電控等五節(jié)。等五節(jié)。 通過(guò)本章學(xué)習(xí)，通過(guò)本章學(xué)習(xí)，要求掌握要求掌握柴油機(jī)兩種混合氣的形成柴油機(jī)兩種混合氣的形成方式及特點(diǎn)，方式及特點(diǎn)，掌握掌握直接噴射式和分隔式兩大類柴油直接噴射式和分隔式兩大

2、類柴油機(jī)燃燒室的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)，機(jī)燃燒室的結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)，掌握掌握柴油機(jī)的燃燒過(guò)柴油機(jī)的燃燒過(guò)程及影響因素。程及影響因素。 了解柴油機(jī)供油系統(tǒng)的組成和噴射過(guò)程，了解電控了解柴油機(jī)供油系統(tǒng)的組成和噴射過(guò)程，了解電控柴油噴射系統(tǒng)的組成、分類、工作原理和控制功能，柴油噴射系統(tǒng)的組成、分類、工作原理和控制功能，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中隨時(shí)注意對(duì)柴油機(jī)和汽油機(jī)進(jìn)行比并在學(xué)習(xí)過(guò)程中隨時(shí)注意對(duì)柴油機(jī)和汽油機(jī)進(jìn)行比較。較。 第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成柴油機(jī)混合氣的形成 由于柴油的蒸發(fā)性差，因此柴油機(jī)是采用高壓噴射由于柴油的蒸發(fā)性差，因此柴油機(jī)是采用高壓噴射的方法，

3、即在壓縮沖程接近終了時(shí)，借助噴油器將的方法，即在壓縮沖程接近終了時(shí)，借助噴油器將柴油噴入燃燒室，與氣缸中高溫、高壓的空氣混合柴油噴入燃燒室，與氣缸中高溫、高壓的空氣混合形成可燃混合氣。形成可燃混合氣。 經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)準(zhǔn)備后，著火燃燒，隨后，混經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)準(zhǔn)備后，著火燃燒，隨后，混合氣的形成和燃燒便重疊進(jìn)行，即一邊噴油，一邊合氣的形成和燃燒便重疊進(jìn)行，即一邊噴油，一邊混合和燃燒?；旌虾腿紵?。 柴油機(jī)混合氣形成依靠?jī)煞矫孀饔茫翰裼蜋C(jī)混合氣形成依靠?jī)煞矫孀饔茫阂皇侨剂蠂婌F；一是燃料噴霧；二是組織空氣運(yùn)動(dòng)。二是組織空氣運(yùn)動(dòng)。組織必要的空氣運(yùn)動(dòng)可以促使組織必要的空氣運(yùn)動(dòng)可以促使柴油很快在整個(gè)燃

4、燒室空間得到均勻分布，加速混柴油很快在整個(gè)燃燒室空間得到均勻分布，加速混合氣形成。合氣形成。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成柴油機(jī)混合氣的形成 柴油機(jī)的混合氣形成與汽油機(jī)相比有兩個(gè)顯著特點(diǎn)。其柴油機(jī)的混合氣形成與汽油機(jī)相比有兩個(gè)顯著特點(diǎn)。其一是混合氣的形成在氣缸內(nèi)部進(jìn)行，其二是混合氣形成一是混合氣的形成在氣缸內(nèi)部進(jìn)行，其二是混合氣形成時(shí)間較短，從噴油到結(jié)束，約占時(shí)間較短，從噴油到結(jié)束，約占1530曲軸轉(zhuǎn)角。曲軸轉(zhuǎn)角。 在如此短的時(shí)間內(nèi)，混合氣的形成是極不充分的，也極在如此短的時(shí)間內(nèi)，混合氣的形成是極不充分的，也極不均勻。為使噴入氣缸中的柴油盡可

5、能燃燒完全，柴油不均勻。為使噴入氣缸中的柴油盡可能燃燒完全，柴油機(jī)不得不采用較大的過(guò)量空氣系數(shù)，使噴入燃燒室內(nèi)的機(jī)不得不采用較大的過(guò)量空氣系數(shù)，使噴入燃燒室內(nèi)的柴油能夠燃燒得比較完全。柴油能夠燃燒得比較完全。 理想的柴油機(jī)混合氣形成過(guò)程應(yīng)該是燃料噴入燃燒室后理想的柴油機(jī)混合氣形成過(guò)程應(yīng)該是燃料噴入燃燒室后在盡可能短的時(shí)間內(nèi)與周圍空氣均勻霧化、混合，形成在盡可能短的時(shí)間內(nèi)與周圍空氣均勻霧化、混合，形成可燃混合氣；著火后繼續(xù)噴入的燃料應(yīng)及時(shí)得到足夠的可燃混合氣；著火后繼續(xù)噴入的燃料應(yīng)及時(shí)得到足夠的空氣和混合能量，以便迅速混合，力求避免燃料直接進(jìn)空氣和混合能量，以便迅速混合，力求避免燃料直接進(jìn)入高溫

6、缺氧區(qū)域，引起裂化。入高溫缺氧區(qū)域，引起裂化。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒空間霧化混合方式空間霧化混合方式 柴油機(jī)可燃混合氣的形成，按其形成原理可柴油機(jī)可燃混合氣的形成，按其形成原理可分為分為空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合兩種方式。兩種方式。 空間霧化混合空間霧化混合方式直接將柴油噴射到燃燒室方式直接將柴油噴射到燃燒室空間，經(jīng)霧化、蒸發(fā)與空氣混合，形成霧狀空間，經(jīng)霧化、蒸發(fā)與空氣混合，形成霧狀混合物。混合物。 為了使混合迅速而均勻，要求采用霧化質(zhì)量為了使混合迅速而均勻，要求采用霧化質(zhì)量較好的多孔噴油器，并使噴射油束與燃燒室較好的多孔噴油

7、器，并使噴射油束與燃燒室形狀相配合，在燃燒室內(nèi)組織適當(dāng)?shù)目諝膺\(yùn)形狀相配合，在燃燒室內(nèi)組織適當(dāng)?shù)目諝膺\(yùn)動(dòng)，燃油與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度是形成較均動(dòng)，燃油與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度是形成較均勻的混合氣的主要因素。勻的混合氣的主要因素。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒空間霧化混合方式空間霧化混合方式 空間霧化混合氣的空間霧化混合氣的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是混合氣形成速度快，是混合氣形成速度快，燃燒過(guò)程比較穩(wěn)定，對(duì)轉(zhuǎn)速范圍的適應(yīng)性強(qiáng)。燃燒過(guò)程比較穩(wěn)定，對(duì)轉(zhuǎn)速范圍的適應(yīng)性強(qiáng)。其其缺點(diǎn)缺點(diǎn)是燃料在著火以前形成的混合氣量較多，是燃料在著火以前形成的混合氣量較多，使燃燒過(guò)程較為粗暴，并生成較多的使燃燒

8、過(guò)程較為粗暴，并生成較多的NOX，混，混合氣在這一過(guò)程中混有尚未蒸發(fā)汽化的液態(tài)油合氣在這一過(guò)程中混有尚未蒸發(fā)汽化的液態(tài)油粒，不完全是氣相的。若油滴蒸發(fā)、霧化速度粒，不完全是氣相的。若油滴蒸發(fā)、霧化速度不及燃燒速度快，將產(chǎn)生不完全燃燒。不及燃燒速度快，將產(chǎn)生不完全燃燒。 在在中低速柴油機(jī)中低速柴油機(jī)中，幾乎都是采用空間霧化方中，幾乎都是采用空間霧化方式組織混合氣；式組織混合氣；中小型高速柴油機(jī)中小型高速柴油機(jī)中，無(wú)論用中，無(wú)論用何種燃燒系統(tǒng)組織混合氣，何種燃燒系統(tǒng)組織混合氣，空間霧化方式也占空間霧化方式也占有一定的比例有一定的比例。 第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃

9、燒油膜蒸發(fā)混合方式油膜蒸發(fā)混合方式 該方式是將絕大部分柴油噴射到較高溫度的燃燒該方式是將絕大部分柴油噴射到較高溫度的燃燒室壁面上，形成一層油膜，只有室壁面上，形成一層油膜，只有5左右的柴油左右的柴油直接噴射在燃燒室空間的空氣中，這一小部分柴直接噴射在燃燒室空間的空氣中，這一小部分柴油在空間霧化與蒸發(fā)，與空氣混合而首先著火。油在空間霧化與蒸發(fā)，與空氣混合而首先著火。著火后使燃燒室的溫度迅速升高，使燃燒室壁面著火后使燃燒室的溫度迅速升高，使燃燒室壁面上的油膜在強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)氣流作用下，以越來(lái)越快上的油膜在強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)氣流作用下，以越來(lái)越快的速度蒸發(fā)并與空氣形成均勻的可燃混合氣。的速度蒸發(fā)并與空氣形成均勻

10、的可燃混合氣。 影響這種混合氣質(zhì)量的主要因素是燃燒室壁溫、影響這種混合氣質(zhì)量的主要因素是燃燒室壁溫、油膜厚度和空氣與油膜相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度。燃燒室油膜厚度和空氣與油膜相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度。燃燒室壁溫過(guò)低，油膜蒸發(fā)緩慢；壁溫過(guò)高會(huì)引起燃料壁溫過(guò)低，油膜蒸發(fā)緩慢；壁溫過(guò)高會(huì)引起燃料裂化。油膜越薄、越均勻，混合氣形成速度越快；裂化。油膜越薄、越均勻，混合氣形成速度越快；空氣運(yùn)動(dòng)速度越高，則混合氣形成的速度越快?？諝膺\(yùn)動(dòng)速度越高，則混合氣形成的速度越快。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒油膜蒸發(fā)混合方式油膜蒸發(fā)混合方式 油膜蒸發(fā)混合方式比空間霧化混合方式所得到的油膜蒸發(fā)混合方式比空

11、間霧化混合方式所得到的混合氣更均勻?；旌蠚飧鶆颉；旌蠚庠谶@一過(guò)程中完全是氣相混合氣在這一過(guò)程中完全是氣相的。通過(guò)油膜的蒸發(fā)和氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還可以實(shí)的。通過(guò)油膜的蒸發(fā)和氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還可以實(shí)現(xiàn)分層燃燒，做到既減少冒煙又可控制燃燒速度，現(xiàn)分層燃燒，做到既減少冒煙又可控制燃燒速度，防止工作粗暴。因此，用這種方式形成的混合氣防止工作粗暴。因此，用這種方式形成的混合氣比例越高，燃燒越柔和，排氣中比例越高，燃燒越柔和，排氣中NOX含量也越低。含量也越低。 其其缺點(diǎn)缺點(diǎn)是油膜蒸發(fā)的速度受壁溫、油膜厚度和氣是油膜蒸發(fā)的速度受壁溫、油膜厚度和氣流運(yùn)動(dòng)的影響很大，燃燒不及空間霧化穩(wěn)定。當(dāng)流運(yùn)動(dòng)的影響很大，燃燒不

12、及空間霧化穩(wěn)定。當(dāng)燃燒室壁溫較低時(shí)，混合氣形成慢，冷起動(dòng)困難，燃燒室壁溫較低時(shí)，混合氣形成慢，冷起動(dòng)困難，怠速及小負(fù)荷時(shí)怠速及小負(fù)荷時(shí)HC排放高。排放高。 第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)中混合氣形成和燃燒的復(fù)雜性柴油機(jī)中混合氣形成和燃燒的復(fù)雜性 上述各種氣流運(yùn)動(dòng)方式和混合氣形成方式在實(shí)際上述各種氣流運(yùn)動(dòng)方式和混合氣形成方式在實(shí)際柴油機(jī)中柴油機(jī)中并不是單一存在并不是單一存在的往往是多種方式并的往往是多種方式并存。存。 中、小型車用直噴式柴油機(jī)在以空間霧化混合為中、小型車用直噴式柴油機(jī)在以空間霧化混合為主的同時(shí)，到達(dá)壁面的燃油又存在油膜蒸發(fā)混合主的同時(shí)，到達(dá)

13、壁面的燃油又存在油膜蒸發(fā)混合方式；燃燒室中的熱混合現(xiàn)象也是客觀存作的。方式；燃燒室中的熱混合現(xiàn)象也是客觀存作的。至于氣流運(yùn)動(dòng)，則以進(jìn)氣渦流為主的同時(shí)，擠流、至于氣流運(yùn)動(dòng)，則以進(jìn)氣渦流為主的同時(shí)，擠流、微渦流乃至多氣門時(shí)專門組織的滾流都有。微渦流乃至多氣門時(shí)專門組織的滾流都有。 這充分反映了實(shí)際柴油機(jī)中混合氣形成和燃燒的這充分反映了實(shí)際柴油機(jī)中混合氣形成和燃燒的復(fù)雜性與多樣性。復(fù)雜性與多樣性。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)燃燒室柴油機(jī)燃燒室 直噴式燃燒室直噴式燃燒室 ：（l） 開式燃燒室開式燃燒室 （2）半開式燃燒室）半開式燃燒室 （3）半開式燃燒室中的空

14、氣運(yùn)動(dòng)）半開式燃燒室中的空氣運(yùn)動(dòng) 進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流 擠壓渦流擠壓渦流 （4）球形燃燒室和復(fù)合式球形燃燒室和復(fù)合式 分隔式燃燒室分隔式燃燒室 （1）渦流室燃燒室）渦流室燃燒室（2）預(yù)燃室燃燒室）預(yù)燃室燃燒室第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒開式燃燒室開式燃燒室 1-凹坑凹坑 2-噴油器噴油器 3-油束油束 活塞頂部的燃燒室活塞頂部的燃燒室有中心略有凸起的有中心略有凸起的淺淺形和平底的淺形和平底的淺盆形，凹坑較淺；盆形，凹坑較淺；第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒半開式燃燒室半開式燃燒室1-油束油束 2-凹坑凹坑 3-空氣渦流空氣渦流 活

15、塞頂部有較深的凹坑，活塞頂部有較深的凹坑，形狀有很多種，常見(jiàn)的形狀有很多種，常見(jiàn)的有中心凸起的有中心凸起的形和平底形和平底的深坑形，凹坑有縮口的深坑形，凹坑有縮口的，也有不縮口的，凹的，也有不縮口的，凹坑口徑與活塞直徑之比坑口徑與活塞直徑之比一般約在一般約在0.350.7之間。之間。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流u切向進(jìn)氣道：適用切向進(jìn)氣道：適用于進(jìn)氣渦流強(qiáng)度要于進(jìn)氣渦流強(qiáng)度要求不高的柴油機(jī)上。求不高的柴油機(jī)上。u螺旋進(jìn)氣道：進(jìn)入氣缸前形成繞氣螺旋進(jìn)氣道：進(jìn)入氣缸前形成繞氣閥中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；另一方面，在閥中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；另一方面，在進(jìn)入氣缸后會(huì)

16、產(chǎn)生沿氣缸壁繞氣缸進(jìn)入氣缸后會(huì)產(chǎn)生沿氣缸壁繞氣缸中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生的進(jìn)氣渦流，中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。產(chǎn)生的進(jìn)氣渦流，可視為這兩部分共同作用的結(jié)果。可視為這兩部分共同作用的結(jié)果。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒擠壓渦流擠壓渦流a) 無(wú)進(jìn)氣渦流或渦流不強(qiáng)時(shí)的擠流無(wú)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 c)逆擠流逆擠流u在壓縮沖程后期活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上部的環(huán)形空間中的在壓縮沖程后期活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上部的環(huán)形空間中的空氣被擠入活塞頂凹坑的燃燒室內(nèi)，形成空氣的渦流運(yùn)動(dòng)稱為空氣被擠入活塞頂凹坑的燃燒室內(nèi)，形成空氣的渦流運(yùn)動(dòng)稱為擠

17、擠壓渦流壓渦流。當(dāng)活塞下行時(shí)燃燒室中的空氣向外流到環(huán)形空間產(chǎn)生膨。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)，稱脹流動(dòng)，稱逆擠壓渦流逆擠壓渦流。u這些流動(dòng)不影響充氣效率，有助于燃料的分布和混合氣的形成。這些流動(dòng)不影響充氣效率，有助于燃料的分布和混合氣的形成。u擠壓渦流持續(xù)的時(shí)間較短（僅在上止點(diǎn)附近），強(qiáng)度較小，在混擠壓渦流持續(xù)的時(shí)間較短（僅在上止點(diǎn)附近），強(qiáng)度較小，在混合氣形成和燃燒中起到配合、輔助作用。合氣形成和燃燒中起到配合、輔助作用。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒渦流室燃燒室渦流室燃燒室1-噴油器噴油器 2-渦流室渦流室 3-油束油束 4-通

18、道通道 5-主燃燒室主燃燒室 6-電電預(yù)熱塞預(yù)熱塞 7-導(dǎo)熱槽導(dǎo)熱槽u在氣缸蓋內(nèi)呈球形的渦流在氣缸蓋內(nèi)呈球形的渦流室，借與其內(nèi)壁相切的孔室，借與其內(nèi)壁相切的孔道和主燃燒室連通?？椎赖篮椭魅紵疫B通?？椎乐睆捷^大，可以減少流動(dòng)直徑較大，可以減少流動(dòng)損失，孔道方向與活塞頂損失，孔道方向與活塞頂成一定的傾斜角度，其截成一定的傾斜角度，其截面形狀也有許多種。一般面形狀也有許多種。一般渦流室容積約占整個(gè)燃燒渦流室容積約占整個(gè)燃燒室壓縮容積的室壓縮容積的50%60%。u壓縮渦流與二次渦流壓縮渦流與二次渦流第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒預(yù)燃室燃燒室預(yù)燃室燃燒室1-噴油器噴油

19、器 2-預(yù)燃室預(yù)燃室 3-油束油束 4-通道通道 5-主燃主燃燒室燒室 主燃燒室在活塞頂上，主燃燒室在活塞頂上，作為副燃燒室的預(yù)燃作為副燃燒室的預(yù)燃室在氣缸蓋內(nèi)。連通室在氣缸蓋內(nèi)。連通主、副兩燃燒室的孔主、副兩燃燒室的孔道直徑較小。道直徑較小。 強(qiáng)烈的無(wú)規(guī)則的紊流強(qiáng)烈的無(wú)規(guī)則的紊流運(yùn)動(dòng)與窄小孔道的節(jié)運(yùn)動(dòng)與窄小孔道的節(jié)流作用。流作用。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒對(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開式燃燒室開式燃燒室半開式燃燒室半開式燃燒室渦流室燃燒渦流室燃燒室室預(yù)燃室燃燒室預(yù)燃室燃燒室燃燃燒燒系系統(tǒng)統(tǒng)特特點(diǎn)點(diǎn)燃燒室形狀燃燒室形狀簡(jiǎn)

20、單簡(jiǎn)單一般一般復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜燃燒室面容比燃燒室面容比最小最小小小大大最大最大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兩段混合兩段混合兩段混合兩段混合壓縮比壓縮比12121515161618181616232318182222空氣運(yùn)動(dòng)空氣運(yùn)動(dòng)無(wú)或弱進(jìn)氣渦流無(wú)或弱進(jìn)氣渦流較強(qiáng)進(jìn)氣渦流較強(qiáng)進(jìn)氣渦流與擠壓渦與擠壓渦流流壓縮渦流與壓縮渦流與二次渦流二次渦流壓縮紊流與壓縮紊流與燃燒渦流燃燒渦流（全負(fù)荷）（全負(fù)荷）1.61.62.22.21.41.41.71.71.21.21.61.61.21.21.61.6熱損失和流動(dòng)損失熱損失和流動(dòng)損失小小較小較小大大最大最大熱負(fù)荷和排氣溫度熱負(fù)荷

21、和排氣溫度低低較低較低較高較高高高噴油器噴油器孔式，孔式，6 61212孔孔孔式，孔式，4 46 6孔孔軸針式軸針式軸針式軸針式啟噴壓力啟噴壓力/MPa/MPa2020404018182828101015158 81313燃料霧化燃料霧化要求高要求高要求較高要求較高要求較低要求較低要求低要求低對(duì)燃料的適應(yīng)性對(duì)燃料的適應(yīng)性差差較差較差較好較好好好第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒對(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開式燃燒室開式燃燒室半開式燃燒半開式燃燒室室渦流室燃渦流室燃燒室燒室預(yù)燃室燃燒室預(yù)燃室燃燒室主主要要性性能能特特點(diǎn)點(diǎn)p pme

22、me/MPa/MPa高高較高較高較低較低低低b be e/g/kW/g/kWh h190190210210240240235235275275245245290290NONOX X高高較高較高低低低低PMPM較低較低高高低低低低HCHC較低較低高高低低低低燃燒噪聲燃燒噪聲最高最高較高較高低低低低起動(dòng)起動(dòng)容易容易較容易較容易難難最難最難適應(yīng)轉(zhuǎn)速適應(yīng)轉(zhuǎn)速/r/min/r/min15001500400040005000500035003500適應(yīng)缸徑適應(yīng)缸徑/mm/mm200200150150100100100100（或（或160160200200）第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合

23、氣的形成與燃燒比較結(jié)論比較結(jié)論1)在在燃油經(jīng)濟(jì)性燃油經(jīng)濟(jì)性方面，方面，直噴式直噴式燃燒室柴油機(jī)明顯優(yōu)于分隔燃燒室柴油機(jī)明顯優(yōu)于分隔式燃燒室柴油機(jī)。在能源問(wèn)題已成為全球性重大問(wèn)題的式燃燒室柴油機(jī)。在能源問(wèn)題已成為全球性重大問(wèn)題的今天，直噴式燃燒室柴油機(jī)由過(guò)去主要用于中重型卡車今天，直噴式燃燒室柴油機(jī)由過(guò)去主要用于中重型卡車變?yōu)楝F(xiàn)在日益向中小型卡車以及轎車領(lǐng)域擴(kuò)展。目前新變?yōu)楝F(xiàn)在日益向中小型卡車以及轎車領(lǐng)域擴(kuò)展。目前新研制的缸徑研制的缸徑D100mm的高速柴油機(jī)幾乎都采用直噴的高速柴油機(jī)幾乎都采用直噴式燃燒室，而在式燃燒室，而在D100mm柴油機(jī)上采用直噴式燃燒柴油機(jī)上采用直噴式燃燒室的機(jī)型也逐漸

24、增多；室的機(jī)型也逐漸增多；2）在）在排放特性排放特性上，上，分隔式燃燒室分隔式燃燒室柴油機(jī)在原理上是低排柴油機(jī)在原理上是低排放燃燒方式，比直噴式燃燒室柴油機(jī)有優(yōu)勢(shì)，但近年來(lái)放燃燒方式，比直噴式燃燒室柴油機(jī)有優(yōu)勢(shì)，但近年來(lái)發(fā)展的高壓噴射和電控噴射等技術(shù)，使直噴式燃燒室柴發(fā)展的高壓噴射和電控噴射等技術(shù)，使直噴式燃燒室柴油機(jī)的油機(jī)的NOX和微粒排放有了顯著的改善，縮小了在排放和微粒排放有了顯著的改善，縮小了在排放特性上與分隔式燃燒室柴油機(jī)的差距；特性上與分隔式燃燒室柴油機(jī)的差距；第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒比較結(jié)論比較結(jié)論3）在）在噪聲振動(dòng)性能噪聲振動(dòng)性能方面，方

25、面，分隔式燃燒室分隔式燃燒室柴油機(jī)比直噴式柴油機(jī)比直噴式燃燒室柴油機(jī)有優(yōu)勢(shì)，加上高速性能好、制造成本低以燃燒室柴油機(jī)有優(yōu)勢(shì)，加上高速性能好、制造成本低以及容易實(shí)現(xiàn)低排放污染等優(yōu)點(diǎn)，及容易實(shí)現(xiàn)低排放污染等優(yōu)點(diǎn)，在缸徑在缸徑D100mm、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n3500r/min的車用高速柴油機(jī)的車用高速柴油機(jī)上仍有較廣泛的上仍有較廣泛的應(yīng)用，特別是應(yīng)用，特別是渦流室渦流室的高速性能比預(yù)燃室更佳，因此在的高速性能比預(yù)燃室更佳，因此在輕型柴油車特別是柴油轎車上應(yīng)用居多，但半開式燃燒輕型柴油車特別是柴油轎車上應(yīng)用居多，但半開式燃燒室和預(yù)燃室燃燒室也有應(yīng)用。雖然分隔式燃燒室有諸多室和預(yù)燃室燃燒室也有應(yīng)用。雖然分隔式燃

26、燒室有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在重要的燃油經(jīng)濟(jì)性上不如直噴式燃燒室，因優(yōu)點(diǎn)，但在重要的燃油經(jīng)濟(jì)性上不如直噴式燃燒室，因而應(yīng)用范圍逐漸減少，如能在改善指示熱效率上有突破而應(yīng)用范圍逐漸減少，如能在改善指示熱效率上有突破性進(jìn)展，有望得到性進(jìn)展，有望得到“復(fù)興復(fù)興”；4）在缸徑）在缸徑 D2OOmm，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n1000rmin的的重型汽重型汽車、大型增壓柴油機(jī)車、大型增壓柴油機(jī)上，目前幾乎都采用無(wú)渦流或低進(jìn)上，目前幾乎都采用無(wú)渦流或低進(jìn)氣渦流的氣渦流的開式燃燒室開式燃燒室； 第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒比較結(jié)論比較結(jié)論5）中、輕型車中、輕型車的應(yīng)用領(lǐng)域中，日前主要是的應(yīng)用領(lǐng)域

27、中，日前主要是渦流室燃燒室渦流室燃燒室與半開式燃燒室與半開式燃燒室兩者的競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于開式燃燒室，由于其兩者的競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)于開式燃燒室，由于其小缸徑和高轉(zhuǎn)速的限制而難以采用；對(duì)于預(yù)燃室燃燒室，小缸徑和高轉(zhuǎn)速的限制而難以采用；對(duì)于預(yù)燃室燃燒室，由于其經(jīng)濟(jì)性比渦流室燃燒室還要略差，故也極少采用。由于其經(jīng)濟(jì)性比渦流室燃燒室還要略差，故也極少采用。在在缸徑相對(duì)較大的中型車用柴油機(jī)缸徑相對(duì)較大的中型車用柴油機(jī)中，中，半開式燃燒室半開式燃燒室占占有一定優(yōu)勢(shì)并可能會(huì)繼續(xù)發(fā)展這一優(yōu)勢(shì)；有一定優(yōu)勢(shì)并可能會(huì)繼續(xù)發(fā)展這一優(yōu)勢(shì)；6）在包括農(nóng)用運(yùn)輸車和小型拖拉機(jī)在內(nèi)的農(nóng)用柴油機(jī)領(lǐng)）在包括農(nóng)用運(yùn)輸車和小型拖拉機(jī)在內(nèi)的農(nóng)用柴油機(jī)領(lǐng)

28、域，考慮到對(duì)制造成本、工作可靠及壽命長(zhǎng)的要求，域，考慮到對(duì)制造成本、工作可靠及壽命長(zhǎng)的要求，渦渦流室式燃燒室流室式燃燒室仍被較多地應(yīng)用，但直噴式燃燒室的比重仍被較多地應(yīng)用，但直噴式燃燒室的比重在不斷擴(kuò)大；在不斷擴(kuò)大；7）分隔式燃燒室（特別是預(yù)燃室燃燒室）分隔式燃燒室（特別是預(yù)燃室燃燒室）還常用于一些還常用于一些要求要求噪聲特別低噪聲特別低的特殊場(chǎng)合，例如在礦井內(nèi)或潛艇中使的特殊場(chǎng)合，例如在礦井內(nèi)或潛艇中使用。用。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)供油系統(tǒng)柴油機(jī)供油系統(tǒng) 典型的柴油機(jī)供油系統(tǒng)由典型的柴油機(jī)供油系統(tǒng)由燃油箱、輸油泵、柴油濾燃油箱、輸油泵、柴油濾清

29、器、噴油泵、高壓油管、噴油器清器、噴油泵、高壓油管、噴油器等組成，還包括等組成，還包括調(diào)速器調(diào)速器和和供油提前角調(diào)節(jié)裝置供油提前角調(diào)節(jié)裝置等，其中的噴油泵、等，其中的噴油泵、噴油器和連接其間的高壓油管組成了高壓油路，又噴油器和連接其間的高壓油管組成了高壓油路，又稱為稱為泵泵-管管-嘴嘴噴射系統(tǒng)，是整個(gè)柴油機(jī)供油系統(tǒng)的噴射系統(tǒng)，是整個(gè)柴油機(jī)供油系統(tǒng)的核心部分。核心部分。 噴油泵的主要作用噴油泵的主要作用是是定時(shí)、定量定時(shí)、定量地經(jīng)高壓油管向各地經(jīng)高壓油管向各缸的噴油器周期性地供給高壓燃油，常見(jiàn)的有柱塞缸的噴油器周期性地供給高壓燃油，常見(jiàn)的有柱塞直列泵和轉(zhuǎn)子分配泵兩種類型。直列泵和轉(zhuǎn)子分配泵兩種類

30、型。 第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒噴油器噴油器 噴油器的主要作用噴油器的主要作用是將噴油泵供給的高壓燃油噴入是將噴油泵供給的高壓燃油噴入柴油機(jī)燃燒室內(nèi)，使燃油霧化成微細(xì)的油粒，并按柴油機(jī)燃燒室內(nèi)，使燃油霧化成微細(xì)的油粒，并按一定的要求適當(dāng)?shù)胤植荚谌紵覂?nèi)，噴油器有孔式一定的要求適當(dāng)?shù)胤植荚谌紵覂?nèi)，噴油器有孔式噴油器和軸針式噴油器兩類，如圖所示。噴油器和軸針式噴油器兩類，如圖所示。 孔式孔式噴油器一般用于噴油器一般用于直噴式直噴式燃燒室中，噴孔的數(shù)目、燃燒室中，噴孔的數(shù)目、直徑及噴射角度要根據(jù)具

31、體的燃燒室形狀和空氣運(yùn)直徑及噴射角度要根據(jù)具體的燃燒室形狀和空氣運(yùn)動(dòng)而定，同一噴油器各噴孔的直徑及角度也不一定動(dòng)而定，同一噴油器各噴孔的直徑及角度也不一定相同。相同。 軸針式軸針式噴油器一般用于噴油器一般用于分隔式分隔式燃燒室中，針閥噴孔燃燒室中，針閥噴孔頭部的軸針有圓錐體和圓柱體等不同的形狀，軸針頭部的軸針有圓錐體和圓柱體等不同的形狀，軸針在噴孔內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)在噴孔內(nèi)上下運(yùn)動(dòng),可起到可起到自潔作用自潔作用。 第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒噴油器頭部結(jié)構(gòu)噴油器頭部結(jié)構(gòu)a)孔式（單孔）孔式（單孔） b)孔式（多孔）孔式（多孔） c)軸針式（標(biāo)準(zhǔn)）軸針式（標(biāo)準(zhǔn)） d)

32、軸針式（節(jié)流）軸針式（節(jié)流） 第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒噴射過(guò)程噴射過(guò)程 噴射過(guò)程是指從噴射過(guò)程是指從噴油泵開始供油直至噴油噴油泵開始供油直至噴油器停止噴油的過(guò)程器停止噴油的過(guò)程，整個(gè)噴射過(guò)程在全負(fù)，整個(gè)噴射過(guò)程在全負(fù)荷工況下約占荷工況下約占1540曲軸轉(zhuǎn)角。曲軸轉(zhuǎn)角。 整個(gè)噴射過(guò)程一般整個(gè)噴射過(guò)程一般分為三個(gè)階段分為三個(gè)階段，即噴射，即噴射延遲階段、主噴射階段和噴射結(jié)束階段。延遲階段、主噴射階段和噴射結(jié)束階段。 第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒異常噴射現(xiàn)象異常噴射現(xiàn)象 （1）二次噴射）二次噴射 指噴射終了噴油器針閥落座以后

33、，在指噴射終了噴油器針閥落座以后，在壓力波動(dòng)的影響下再次升起產(chǎn)生噴油的現(xiàn)象。壓力波動(dòng)的影響下再次升起產(chǎn)生噴油的現(xiàn)象。（2）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)的壓力下降過(guò)慢使針閥不能射終了時(shí)，由于系統(tǒng)內(nèi)的壓力下降過(guò)慢使針閥不能迅速落座仍有燃油緩慢流出的現(xiàn)象。這時(shí)由于燃迅速落座仍有燃油緩慢流出的現(xiàn)象。這時(shí)由于燃油速度及壓力極低，難以霧化，易生成積炭并使噴油速度及壓力極低，難以霧化，易生成積炭并使噴孔堵塞?？锥氯＃?）斷續(xù)噴射）斷續(xù)噴射 主要發(fā)生在低速低負(fù)荷工況，由于在主要發(fā)生在低速低負(fù)荷工況，由于在某一瞬間噴油泵的供油量小于從

34、噴油器噴出的油量某一瞬間噴油泵的供油量小于從噴油器噴出的油量和填充針閥上升空出空間的油量之和，造成針閥在和填充針閥上升空出空間的油量之和，造成針閥在噴射過(guò)程中周期性跳動(dòng)的現(xiàn)象。這時(shí)噴油泵端壓力噴射過(guò)程中周期性跳動(dòng)的現(xiàn)象。這時(shí)噴油泵端壓力及針閥的運(yùn)動(dòng)方向不斷變化，易導(dǎo)致針閥偶件的過(guò)及針閥的運(yùn)動(dòng)方向不斷變化，易導(dǎo)致針閥偶件的過(guò)度磨損。度磨損。第第6 6章章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒異常噴射現(xiàn)象異常噴射現(xiàn)象 （4）不規(guī)則噴射和隔次噴射）不規(guī)則噴射和隔次噴射 在低速低負(fù)荷條在低速低負(fù)荷條件下，由于壓力波傳播導(dǎo)致的一種喪失噴油件下，由于壓力波傳播導(dǎo)致的一種喪失噴油靜力穩(wěn)定性的現(xiàn)象。此時(shí)循環(huán)噴油量不斷變靜力穩(wěn)定性的現(xiàn)象。此時(shí)循環(huán)噴油量不斷變動(dòng)甚至出現(xiàn)一次噴一次不噴的隔次噴射。易動(dòng)甚至出現(xiàn)一次噴一次不噴的隔次噴射。易造成低速和怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定、工作粗暴，并造成低速和怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定、工作粗暴，并限制了柴油機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。限制了柴油機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。（5）氣穴與穴蝕）氣穴與穴蝕 當(dāng)高壓油路中的壓力接近于當(dāng)高壓油路中的壓力接近于零壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生油和空氣的氣泡，稱為氣穴。零壓時(shí)，會(huì)產(chǎn)生油和空氣的氣泡，稱為氣穴。氣泡在隨后的高壓下