第三节混合气的形成和燃烧室精选PPT.ppt

第三节混合气的形成和燃烧室第1页，本讲稿共19页一、柴油机混合气形成特点和方式一、柴油机混合气形成特点和方式1 1 特点：特点：1 1）混合气形成时间短）混合气形成时间短 2 2）混合气混合不均匀）混合气混合不均匀 3 3）采用较大的过量空气系数）采用较大的过量空气系数第2页，本讲稿共19页2 2 方式方式1 1）空间雾化混合空间雾化混合在燃烧室空间中利用燃油与空气相对运动形成较均匀的混在燃烧室空间中利用燃油与空气相对运动形成较均匀的混合气。燃油与空气相对运动速度起决定作用。相对速度越合气。燃油与空气相对运动速度起决定作用。相对速度越高，混合越均匀。高，混合越均匀。2 2）油膜蒸发混合油膜蒸发混合喷在燃烧室壁面上的燃油形成油膜后，利用受热蒸发和相喷在燃烧室壁面上的燃油形成油膜后，利用受热蒸发和相对空气运动的作用形成较均匀的混合气。影响因素是燃烧对空气运动的作用形成较均匀的混合气。影响因素是燃烧室壁面温度、空气相对运动速度和油膜厚度。混合气在这室壁面温度、空气相对运动速度和油膜厚度。混合气在这一过程中完全是气相的。一过程中完全是气相的。第3页，本讲稿共19页二、分隔式燃烧室二、分隔式燃烧室特点特点:活塞顶部的主燃烧室和活塞顶部的主燃烧室和位于缸盖内的副燃烧室位于缸盖内的副燃烧室1.1.涡流室燃烧室涡流室燃烧室涡流室容积占整个燃烧室容涡流室容积占整个燃烧室容积的积的50%-60%50%-60%。通道的截面积约为。通道的截面积约为活塞截面积活塞截面积1%-3.5%1%-3.5%活塞顶部的主燃烧室一般也有活塞顶部的主燃烧室一般也有各种形状的导流槽或浅凹坑。各种形状的导流槽或浅凹坑。压缩涡流（一次涡流）。压缩涡流（一次涡流）。着火燃烧后（一次燃烧），着火燃烧后（一次燃烧），强烈二次涡流（二次燃烧）强烈二次涡流（二次燃烧）第4页，本讲稿共19页2.2.预燃室燃烧室预燃室燃烧室 预预燃燃室室容容积积约约占占整整个个燃燃烧烧室室容容积积的的35%35%45%45%，通通道道的的截截面面积积约约为为活塞截面积的活塞截面积的0.3%0.3%0.6%0.6%。在在压压缩缩过过程程中中，在在预预燃燃室室形形成成强强烈烈的的无无组组织织的的紊紊流流，使使一一部部分分燃燃油油雾雾化化混混合合，着着火火后后，高高速速喷喷入入主主燃燃烧烧室室，并并在在主主燃燃烧烧室室内内形形成燃烧涡流。成燃烧涡流。根根据据气气门门数数的的多多少少，预预燃燃室室可可以以偏偏置置于于气气缸缸一一侧侧(对对于于二二气气阀阀)，也也可可以以置置于于气气缸缸中中心心线线上上或或其其附附近近(对对于四气阀于四气阀)第5页，本讲稿共19页预燃室燃烧室几种布置形式预燃室燃烧室几种布置形式第6页，本讲稿共19页3.3.分隔式燃烧室柴油机的性能特点分隔式燃烧室柴油机的性能特点强烈的空气运动，空气利用率较高，强烈的空气运动，空气利用率较高，可达可达1.21.2高速性能较好（空气运动强度随转速提高而增大）高速性能较好（空气运动强度随转速提高而增大）对喷射系统要求低，可是使用轴针式喷油器对喷射系统要求低，可是使用轴针式喷油器工作柔和，燃烧噪声小工作柔和，燃烧噪声小对燃油要求低，较强的适应性对燃油要求低，较强的适应性低负荷，碳烟排放量大，其余则优于直喷式燃烧室低负荷，碳烟排放量大，其余则优于直喷式燃烧室燃燃烧烧室室结结构构复复杂杂，A/VA/V值值大大，节节流流作作用用强强，热热效效率率较较低低，经经济济性性能能差差冷冷起起启启动动性性能能差差，一一般般采采用用较较高高的的压压缩缩比比来来改改善善冷冷启启动动性性能能，要求高时一般安装电预热塞。要求高时一般安装电预热塞。预燃室燃烧室中的预燃室位置安排灵活，适用于多气门柴预燃室燃烧室中的预燃室位置安排灵活，适用于多气门柴油机油机第7页，本讲稿共19页三、直喷式燃烧室三、直喷式燃烧室分类：凹坑的深浅分为开式燃烧室和半开式燃烧室。分类：凹坑的深浅分为开式燃烧室和半开式燃烧室。1.1.开式燃烧室开式燃烧室结构简单，活塞顶部的浅结构简单，活塞顶部的浅形和平底的浅盆形和平底的浅盆 形，凹坑较浅，凹坑直径与活塞直径之比一般形，凹坑较浅，凹坑直径与活塞直径之比一般大于大于0.70.7。混合气形成主要靠燃油的喷散雾化。混合气形成主要靠燃油的喷散雾化。采用多孔采用多孔喷油器（喷油器（7-127-12孔），压力孔），压力17-22MPa17-22MPa以上的喷以上的喷射压力；射压力；一般不组织或只有很弱的空气涡流一般不组织或只有很弱的空气涡流运动；运动；油束与燃烧室形状的配合，使燃油尽油束与燃烧室形状的配合，使燃油尽可能均匀细微地分布到整个燃烧室的空间中可能均匀细微地分布到整个燃烧室的空间中。它空气利用率相对较低，一般均采用增压来保它空气利用率相对较低，一般均采用增压来保证较大的过量空气系数（证较大的过量空气系数（1.5-2.21.5-2.2）适用于缸径适用于缸径140mm140mm，转速，转速2000r/min2000r/min第8页，本讲稿共19页2.2.半开式燃烧室中的空气运动半开式燃烧室中的空气运动进气涡流进气涡流对半开式燃烧室混合气的形成起重要作用。对半开式燃烧室混合气的形成起重要作用。（1 1）进气涡流）进气涡流螺旋进气道和切向气道螺旋进气道和切向气道第9页，本讲稿共19页（2 2）挤压涡流）挤压涡流在压缩过程期间，当活塞接近上止点时，活塞顶部外围的环在压缩过程期间，当活塞接近上止点时，活塞顶部外围的环形空间中的空气被挤入活塞顶部的凹坑内，产生涡流就是挤形空间中的空气被挤入活塞顶部的凹坑内，产生涡流就是挤压涡流，简称压涡流，简称挤流挤流。当活塞下行时，活塞顶部凹坑内的气体又向外流到活塞当活塞下行时，活塞顶部凹坑内的气体又向外流到活塞顶部外围的环形空间，这种流动又称为逆挤压涡流，简称顶部外围的环形空间，这种流动又称为逆挤压涡流，简称逆逆挤流挤流第10页，本讲稿共19页3.3.半开式燃烧室半开式燃烧室1-油束 2-凹空 3-空气涡流中心凸起的中心凸起的形和平底的深坑形，形和平底的深坑形，凹坑口径与活塞直径之比一般约在凹坑口径与活塞直径之比一般约在0.35-0.70.35-0.7之间；之间；混合气形成依靠燃油的喷散雾化和混合气形成依靠燃油的喷散雾化和空气运动两方面的作用，采用空气运动两方面的作用，采用4-64-6孔式喷油器；孔式喷油器；利用以进气涡流为主，挤压涡流利用以进气涡流为主，挤压涡流为辅的空气运动；为辅的空气运动；与开式相比空气利用率有所提高；与开式相比空气利用率有所提高；第11页，本讲稿共19页因涡流强度过强或过弱会造成油束贯穿不足或过因涡流强度过强或过弱会造成油束贯穿不足或过度，均会影响混合气形成和燃烧，故半开式燃烧度，均会影响混合气形成和燃烧，故半开式燃烧室对转速的变化较为敏感；室对转速的变化较为敏感；适用：缸径适用：缸径80-140mm80-140mm，转速，转速4000r/min4000r/min。开式燃烧室与半开式燃烧室相比：开式燃烧室与半开式燃烧室相比：经济性好；排放量较低。经济性好；排放量较低。因此半开式燃烧室有向开式燃烧室发展的趋势，即提因此半开式燃烧室有向开式燃烧室发展的趋势，即提高喷射压力，缩小喷孔直径，增多喷孔数目。高喷射压力，缩小喷孔直径，增多喷孔数目。第12页，本讲稿共19页4.4.直喷式燃烧室柴油机的性能特点直喷式燃烧室柴油机的性能特点燃烧迅速，故经济性好，直喷式比分隔式燃油消耗燃烧迅速，故经济性好，直喷式比分隔式燃油消耗率约低率约低10%-20%10%-20%。但压力升高率大，其工作较粗暴，。但压力升高率大，其工作较粗暴，燃烧噪声大。燃烧噪声大。燃烧室结构简单，面容比小，散热损失小，冷起动性能燃烧室结构简单，面容比小，散热损失小，冷起动性能较好，也是经济性好的重要原因。较好，也是经济性好的重要原因。对喷射系统的要求较高，特别是开式燃烧室。半开对喷射系统的要求较高，特别是开式燃烧室。半开式燃烧室对气道也有较高的要求。式燃烧室对气道也有较高的要求。NOxNOx的排放量较分隔式燃烧室柴油机高，特别在较高负的排放量较分隔式燃烧室柴油机高，特别在较高负荷的区域内。开式燃烧室的微粒排放量相对较低。荷的区域内。开式燃烧室的微粒排放量相对较低。对转速的变化较为敏感，特别是半开式燃烧室，对转速的变化较为敏感，特别是半开式燃烧室，较难同时兼顾高速和低速工况的性能。较难同时兼顾高速和低速工况的性能。第13页，本讲稿共19页第14页，本讲稿共19页四、其它燃烧室（自学）四、其它燃烧室（自学）1.1.球型油膜燃烧室球型油膜燃烧室 球球型型油油膜膜燃燃烧烧室室柴柴油油机机在在活活塞塞顶顶部部有有一一较较深深的的球球形形或或近近似似球球形形的凹坑，的凹坑，凹坑侯口直径与活塞值比值凹坑侯口直径与活塞值比值0.35-0.450.35-0.45。一一般般用用螺螺旋旋进进气气道道产产生生强强烈烈的的进进气气涡涡流流，采采用用单单孔孔或或双双孔孔喷喷油油器，喷射压力较高。器，喷射压力较高。球球型型油油膜膜燃燃烧烧室室仅仅从从燃燃烧烧室室结结构构上上来来看看，可可以以看看成成是是半半开开式式燃燃烧室的一种，但在混合气形成和燃烧等方面却有着本质的区别。烧室的一种，但在混合气形成和燃烧等方面却有着本质的区别。主主要要应应用用油油膜膜蒸蒸发发方方式式形形成成混混合合气气。燃燃油油在在高高压压下下顺顺气气流流和和接接近近燃燃烧烧室室的的切切线线方方向向喷喷入入燃燃烧烧室室内内，其其绝绝大大部部分分分分布布在在凹凹坑坑内内的的燃燃烧烧室室壁壁面上，形成较均匀的油膜，只有极少量的燃油分布在空间。面上，形成较均匀的油膜，只有极少量的燃油分布在空间。特特点点：工工作作平平稳稳，燃燃烧烧噪噪声声较较小小，且且经经济济性性也也较较好好，但但冷冷起起动动较较困困难难，变变工工况况性性能能较较差差，特特别别在在低低速速、低低负负荷荷工工况况下下，因因壁壁面面温度低，空气涡流弱，使油膜蒸发产生困难。温度低，空气涡流弱，使油膜蒸发产生困难。第15页，本讲稿共19页2.2.非回转体燃烧室非回转体燃烧室特点：特点：在半开式的基础上，利用燃烧室形状的设计来产生微涡流，在半开式的基础上，利用燃烧室形状的设计来产生微涡流，改善混合气形成和燃烧。改善混合气形成和燃烧。一些特殊设计的边角，对空气涡流有衰减作用，涡流越一些特殊设计的边角，对空气涡流有衰减作用，涡流越强衰减越厉害，提高了柴油机的转速适应性。但会影响强衰减越厉害，提高了柴油机的转速适应性。但会影响充气效率，进而影响柴油机的动力性。充气效率，进而影响柴油机的动力性。燃烧室形状的设计可以控制部分燃油的反射，从而燃烧室形状的设计可以控制部分燃油的反射，从而改善燃烧室的燃油分布，有利于形成较均匀的混合改善燃烧室的燃油分布，有利于形成较均匀的混合气。气。第16页，本讲稿共19页五、不同燃烧室的比较与选用五、不同燃烧室的比较与选用第17页，本讲稿共19页柴油机燃烧分为那四个阶段，各阶段是怎样划分的柴油机燃烧分为那四个阶段，各阶段是怎样划分的？第18页，本讲稿共19页本次课主要内容：本次课主要内容：喷油泵速度特性及其校正；喷油泵速度特性及其校正；喷射过程（喷射延迟阶段、主喷射阶段、喷射结束阶段）；喷射过程（喷射延迟阶段、主喷射阶段、喷射结束阶段）；供油规律和喷油规律；供油规律和喷油规律；不正常喷射现象及形成原因不正常喷射现象及形成原因；雾化及油束特性；理想的供油规律；雾化及油束特性；理想的供油规律；高压共轨；混合气形成特点和高压共轨；混合气形成特点和方式方式；分隔式燃烧室与直喷式燃烧室分隔式燃烧室与直喷式燃烧室。第19页，本讲稿共19页