第四节可燃混合气的形成讲义.ppt

第四节 可燃混合气的形成 一、混合气的形成方法 1空间雾化混合：利用燃油雾化和涡动。 --船用大中型机和低速机主要依赖燃油的喷雾（油雾法）。因此对喷射设备要求高（如高压喷射、多孔喷射）。 --中小型机和高速机主要依赖空气涡动（涡动法）。因此要求形成空气涡动，喷射压力低。 --大多数机使用。 一、混合气的形成方法 2油膜蒸发混合（仅适用于球形燃烧室的小型高速机） --燃油喷到燃烧室表面形成油膜，然后受热蒸发，空气涡流下形成可燃混合气。 --未广泛使用。 3两者兼有。在高速小型机上，喷到燃烧室表面上的以油雾法发火，之后以油膜蒸发混合法。可称雾化油膜混合法。 一、混合气的形成方法 4影响因素 --燃油喷射质量（对大中型机及低速机来说，是关键因素） --燃烧室内空气涡动状态（对中小型机来说，是关键因素） --压缩终点时压缩温度与压缩压力。 --燃烧室形式，与空气涡动状态关联。 二、缸内空气涡流的形式与作用柴油机气缸内空气绕气缸轴线有规则的流动 1空气涡动的形成 （1）进气涡流：进气动能+结构措施 结构措施有：四冲程机上--带导气屏的进气阀、切向进气道、螺旋进气道；二冲程机上--切向倾斜角的进气口。 二、缸内空气涡流的形式与作用 （3）压缩涡流：在压缩行程中，气缸中的空气被活塞挤压机在主副式形式中才有。见右上图。 （4）燃烧涡流：在预燃室式燃烧室中才有。见右下图。 2.空气涡流的作用 在燃烧室中空气涡流对混合气形成的作用主要是： （1）可促使油束分散，增大混合范围 空气的涡流可让油束外围的细小油粒偏向空气涡流轨迹，涡流越强，气流对油束的吹散作用越大，即加速燃前混合 （2）热混合作用 在发生燃烧后，空气涡流可使新鲜空气与燃气在密度作用下发生分离运动。小的燃气向燃烧室中心运动，大的空气被挤到燃烧室外缘。以促进与未燃燃油混合。 三.燃烧室 根据混合气形成及燃烧室结构特点分为： 1.直接喷射式燃烧室（燃油直接喷射到燃烧室中） 开式和半开式燃烧室 2.分隔式燃烧室（燃油不直接喷射到主燃烧室中） 涡流室和预燃室燃烧室 1.开式燃烧室 定义：由气缸盖地面、活塞顶面及气缸壁面形成的统一空间。 （a)为平顶活塞、倒钟形气缸盖，用于大型二冲程弯流扫气。 （b)为浅盅形凹顶活塞、倒盅形气缸盖，用于大型二冲程气阀-气口直流扫气 ?和(d)分别为浅盘形和浅w形活塞顶、平底气缸盖，用于大、中型四冲程 混合方式：油雾法形成可燃混合气。依靠多孔高压喷射而较少依赖空气涡流 优点：结构紧凑、形状简单、相对散热面小、热损失小、无气体流动损失，具有良好的起动性和经济性 缺点：热负荷和机械负荷较高，容易工作粗暴，过量空气系数较大，排气中有害成分较多，对各设备的工作较为敏感 广泛用于大、中型柴油机和船用低速机 2.半开式燃烧室 定义：由活塞顶面到气缸盖底面之间的余隙容积及活塞顶面和气缸盖底面的凹坑容积组成。 根据凹坑容积的形状分为： (a) w形 (b)倒w形 ?球形 其他：w、半球形、三角形 混合形式：油膜蒸发混合法，一方面利用喷雾，另一方面利用进气涡流和挤压涡流。 优点：经济性好，过量空气系数较小，燃烧室工作柔和、热负荷、机械负荷较小 缺点：变负荷性能差，高低速运转性能差 主要用于小型高速柴油机 3.涡流室式燃烧室 组成：主、副两室，主室为压缩室（余隙容积），副室（涡流室）设在气缸盖内，呈球形或圆柱形。以切向通道连通。如图所示，在柴油机的压缩行程主室中的空气被压缩并沿切向通道进入涡流室形成强烈旋转气流，而燃油则在压缩行程末期顺着气流方向全部喷入涡流室。发火、燃烧之后，压力升高，燃气带着油气充入主室与室内空气完全混合和燃烧。 混合形式：利用涡动法（压缩涡动）。对燃油喷射系统要求有所降低，采用孔径较大的单孔喷油器和很低的喷射压力（12-15MPa) 优点：工作平稳、有害气体排放少、 对燃油及其雾化不敏感 缺点：结构复杂、启动困难、油耗增加，（为了改善起动性能，装有电热塞3和保温块2） 主要用于小型高速机 4.预燃室式燃烧室 组成：主、副两室。主室为压缩室；副室设在气缸盖内位置居中，称为预燃室，形似瓶状。以单孔或多孔直通道相连。如图3-9所示。 主要依赖燃烧涡流形成混合气，在柴油机的压缩行程中主室的空气被压缩并经小孔被挤压向预燃室，产生强烈紊流；在压缩行程末期燃油全部喷入预燃室，开始初步燃烧；最后高温高压燃气戴着油气喷入主燃烧室并在其中产生强烈的气流运动，完成充分混合和燃烧 预燃室和涡流室同属于分开式燃烧室 前者以燃烧涡流为主形成混合气 后者以压缩涡流为主形成混合气 工作特点和优缺点均相同。 * * （2）挤压涡流： --活塞压缩形成的挤流作用（挤入凹坑）。不明显； --活塞下行时，逆挤流作用。（出凹坑）。明显。 *