第6章 柴油机混合气的形成与燃烧.ppt

第六章 柴油机混合气形成与燃烧  6.3.2 直喷式燃烧室 1、开式燃烧室 6.3.2 直喷式燃烧室 2、半开式燃烧室 对车用小型高速柴油机，由于转速高（可达5000 r／min)，混合气形成和燃烧的时间极短，采用空间雾化混合时，不能只依赖油束的雾化，还要组织进气涡流。半开式燃烧室将活塞顶上的凹坑加深，凹坑口径缩小，燃烧室基本上集中在活塞顶部。 混合气形成既利用一定的喷雾质量，同时组织进气涡流及形成挤流促进混合气形成和燃烧。 半开式燃烧室对燃油系统的要求不很高。由于利用进气涡流，提高了空气利用率，过量空气系数为1.3 ~ 1.5，并保持燃油消耗率低和起动容易的优点。 6.3.2 直喷式燃烧室 2、半开式燃烧室 半开式燃烧室的形状很多，应用最多的是ω形燃烧室。燃烧室底部中心有一个凸起，目的是帮助形成挤流，并使燃烧室形状与油束配合，将空气集中在油束附近。 6.3.2 直喷式燃烧室 2、半开式燃烧室 进气涡流强度对发动机性能有很大影响。 涡流过弱，混合气形成和燃烧不好，性能下降；涡流过强，增加热损失，还使相邻油束之间的燃烧发生干扰，性能也下降。 因此对于每一工况有一最佳涡流强度。 图中1%、2%的损失是因涡流不足或涡流过强而使燃油消耗率增高的百分数。 最佳涡流强度随发动机转速升高而降低。 6.3.2 直喷式燃烧室 3、球形油膜燃烧室 球形油膜燃烧室布置在活塞顶部，混合气主要是油膜蒸发混合形成，燃烧室中组织强烈进气涡流。 燃油顺气流方向沿燃烧室壁面喷射，在强烈的进气涡流作用下，在燃烧室壁上形成油膜。燃烧室壁温控制在200 ~ 350℃，使壁面上燃料在比较低的温度下蒸发，以控制燃料的裂解反应。 蒸发的油气与空气混合形成混合气。 喷射时，会从油束中分散出一小部分燃料，在空气中混合，形成可燃混合气，并在适当时着火，然后点燃从壁面蒸发形成的可燃混合气。随着燃烧进行，大量热量辐射在油膜上，使油膜加速蒸发，不断提供新鲜混合气，保证迅速地燃烧。 6.3.2 直喷式燃烧室 3、球形油膜燃烧室 球形油膜燃烧室改进了空间雾化方式存在压力升高率大，发动机工作粗暴；大负荷有黑烟。 球形燃烧室优点是：发动机工作柔和，燃烧噪声小，排气烟度小，性能好。 此外，球形油膜燃烧室便于使用轻质燃料，也可使用汽油。 球形油膜燃烧室 缺陷在于：1 ) 冷起动困难； 2 ) 加速性能较差；3 ) 低负荷时冒蓝烟，HC排放增加；4 ) 低速性能差；5 ) 增压适应性差。 球形燃烧室主要应用在小型高速柴油机，缸径在75~130mm范围，不适合大缸径柴油机。 6.3.3 间接喷射式燃烧室 1、涡流室燃烧室 燃烧室分为两部分，主燃烧室和涡流室，两者之间由一个或数个通道相连。通道方向与涡流室相切。涡流室容积约占整个燃烧室容积的50% ~ 80%，通道的面积为活塞面积的1.2% ~ 3.5%。喷油嘴安装在祸流室内，燃油顺涡流方向喷射。 在压缩过程中，气缸中空气经过通道流入涡流室，形成强烈的涡流，使喷入涡流室中的燃油形成混合气。 当涡流室中着火燃烧后，其中的气体压力、温度迅速升高，将涡流室中末燃烧的燃料、空气及燃气一起经过通道流入主燃烧室中，并形成燃烧涡流（二次涡流)，在主燃烧室，与空气进一步混合燃烧。 6.3.3 间接喷射式燃烧室 1、涡流室燃烧室 涡流室燃烧室主要特点 (1) 混合气形成和燃烧主要是利用有组织的强烈压缩涡流； (2) 混合气形成质量对转速变化不敏感； (3) 充气效率较高； (4) 压力升高率较小，运转平稳； (5) 节流损失和散热损失大，冷起动困难，燃油消耗率较高； (6) NOX、HC和微粒排放比直喷式柴油机低。 6.3.3 间接喷射式燃烧室 影响发动机性能的因素 (1) 涡流室的结构 其主要结构参数是涡流室容积与压缩容积之比 (VK/VC) ；通道截面积与活塞面积之比 (A/FP).VK/VC越大或A/FP越小，则压缩涡流越强。 (2) 连接通道的位置 当通道位置与涡流室相切时，压缩涡流较强。流出路径短，涡流室中气体容易流出。 (3) 活塞顶部形状 主燃烧室里有较多的空气，为充分利用这些空气，在活塞顶上开有导流槽和凹坑。 (4 ) 喷油方向 喷油方向对性能影响很大。 随着喷油方向从逆气流变到顺气流喷射，燃油消耗率和烟度都显著地得到改善。当逆气流喷射或指向涡流室中心喷射时，从通道流入涡流室的空气冲击油束，使空间雾化燃料增多，所以初期放热率大，起动性能好。 2、预燃室燃烧室 燃烧室分为两部分，主燃烧室和预燃室，两者之间由一个或数个通道