第六章 柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒

1、第一節(jié)燃料噴射與霧化第一節(jié)燃料噴射與霧化第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過(guò)程第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過(guò)程第三節(jié)可燃混合氣的形成與燃燒室第三節(jié)可燃混合氣的形成與燃燒室第四節(jié)影響燃燒過(guò)程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素分析第四節(jié)影響燃燒過(guò)程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素分析第五節(jié)影響燃燒過(guò)程的結(jié)構(gòu)因素第五節(jié)影響燃燒過(guò)程的結(jié)構(gòu)因素第六節(jié)工程應(yīng)用實(shí)例第六節(jié)工程應(yīng)用實(shí)例(文摘文摘)第六章柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒第六章柴油機(jī)混合氣的形成與燃燒第一節(jié)第一節(jié) 燃油噴射與霧化燃油噴射與霧化噴油系統(tǒng)噴油系統(tǒng) 1、作用及要求、作用及要求 作用：作用： 定時(shí)定量并按一定規(guī)律向柴油機(jī)各定時(shí)定量并按一定規(guī)律向柴油機(jī)各缸供給高壓燃油。缸供給高壓燃油。要求：要求： 1) 產(chǎn)生足夠高的噴

2、油壓力；產(chǎn)生足夠高的噴油壓力； 2) 實(shí)現(xiàn)所要求的噴油規(guī)律；實(shí)現(xiàn)所要求的噴油規(guī)律； 3) 對(duì)于確定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，精確控制噴油對(duì)于確定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，精確控制噴油 量；量； 4) 避免出現(xiàn)異常噴射現(xiàn)象。避免出現(xiàn)異常噴射現(xiàn)象。2、噴油系統(tǒng)的工作原理、噴油系統(tǒng)的工作原理圖圖5-1 柱塞式噴油泵燃油供給系柱塞式噴油泵燃油供給系1噴油器噴油器 2燃油濾清器燃油濾清器 3直列柱塞式噴油泵直列柱塞式噴油泵 4噴油提前器噴油提前器 5輸油泵輸油泵 6調(diào)速器調(diào)速器 7油水分離器油水分離器 8油箱油箱 9高壓油管高壓油管 10回油管回油管 11低壓油管低壓油管1. 柱塞式噴油泵供油系統(tǒng)柱塞式噴油泵供油系統(tǒng) 2. 分配式

3、噴油泵供油系統(tǒng)分配式噴油泵供油系統(tǒng) 圖圖5-2 分配式噴油泵燃油供給系分配式噴油泵燃油供給系l-油箱油箱 2-油水分離器油水分離器 3-一級(jí)輸油泵一級(jí)輸油泵 4-二級(jí)輸油泵二級(jí)輸油泵 5-燃油濾清器燃油濾清器 6-調(diào)壓調(diào)壓閥閥 7-分配式噴油泵傳動(dòng)軸分配式噴油泵傳動(dòng)軸 8-調(diào)速手柄調(diào)速手柄 9-分配式噴油泵體分配式噴油泵體 10-噴油器噴油器 11-回油管回油管12-分配式噴油泵分配式噴油泵 13-噴油提前器噴油提前器 14-調(diào)速器傳動(dòng)齒輪調(diào)速器傳動(dòng)齒輪 3、噴油泵、噴油泵圖圖5-3 柱塞式噴油泵柱塞式噴油泵 圖圖5-4分配式噴油泵分配式噴油泵 4、噴油器、噴油器圖圖5-5 噴油器的頭部結(jié)構(gòu)噴

4、油器的頭部結(jié)構(gòu)(a) 單孔單孔 (b) 多孔多孔 (c) 標(biāo)準(zhǔn)軸針標(biāo)準(zhǔn)軸針 (d) 節(jié)流軸針節(jié)流軸針圖圖5-6不同噴不同噴油嘴的流通油嘴的流通特性特性 二、燃料噴射過(guò)程二、燃料噴射過(guò)程(1)噴油延遲階段噴油延遲階段從噴油泵從噴油泵壓出燃油壓出燃油(供油始點(diǎn)供油始點(diǎn))到噴油器到噴油器針閥開(kāi)始抬起針閥開(kāi)始抬起(噴油始點(diǎn)噴油始點(diǎn))為止為止，這一階段稱(chēng)為噴油延遲階，這一階段稱(chēng)為噴油延遲階段。段。(2)主噴射階段主噴射階段從噴油始點(diǎn)從噴油始點(diǎn)到噴油器端壓力開(kāi)始急劇下到噴油器端壓力開(kāi)始急劇下降時(shí)為止，這一階段稱(chēng)為主降時(shí)為止，這一階段稱(chēng)為主噴射階段。噴射階段。(3)滴漏階段滴漏階段從噴油器端壓從噴油器端壓力

5、開(kāi)始急劇下降到針閥完全力開(kāi)始急劇下降到針閥完全落座落座(噴油終點(diǎn)噴油終點(diǎn))為止，這一階為止，這一階段稱(chēng)為滴漏階段。段稱(chēng)為滴漏階段。圖-噴油過(guò)程噴油泵柱塞進(jìn)、回油孔出油閥出油閥彈簧、壓力傳感器高壓油管針閥彈簧噴油器針閥1.噴射過(guò)程噴射過(guò)程: 定義：定義：噴油泵開(kāi)始供油直至噴油器停止噴噴油泵開(kāi)始供油直至噴油器停止噴 油的過(guò)程，整個(gè)噴射過(guò)程在全負(fù)荷油的過(guò)程，整個(gè)噴射過(guò)程在全負(fù)荷 下約占下約占1540曲軸轉(zhuǎn)角。曲軸轉(zhuǎn)角。 噴噴射射過(guò)過(guò)程程噴射延遲階段噴射延遲階段I：從噴油泵柱塞頂封閉進(jìn)回油孔的理論供油始點(diǎn)到噴油器針閥開(kāi)始升起(噴油始點(diǎn))為止。主噴射階段主噴射階段 ：從噴油始點(diǎn)到噴油器端壓力開(kāi)始急劇下降

6、為止。噴油結(jié)束階段噴油結(jié)束階段 ：從噴油器端壓力開(kāi)始急劇下降針閥完全落座 (噴油終點(diǎn))為止。圖圖5-7噴射過(guò)程噴射過(guò)程a) 噴油泵端壓力噴油泵端壓力 b) 噴油器端壓力噴油器端壓力 c) 針閥升程針閥升程 三三.供油規(guī)律與供油規(guī)律與噴油規(guī)律：噴油規(guī)律： 供油速率供油速率：?jiǎn)挝煌馆嗇S轉(zhuǎn)角（或單位時(shí)間）由噴油泵供入高壓油路中的燃油量； 噴油速率噴油速率：?jiǎn)挝煌馆嗇S轉(zhuǎn)角（或單位時(shí)間）由噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量； 供油規(guī)律供油規(guī)律：供油速率隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時(shí)間）的變化關(guān)系。 噴油規(guī)律噴油規(guī)律：噴油速率隨凸輪軸轉(zhuǎn)角（或時(shí)間）的變化關(guān)系。差別： 始點(diǎn)差別822曲軸轉(zhuǎn)角； 噴油持續(xù)時(shí)間較供油持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)；

7、最大噴油速率較供油速率低，其形狀有明顯畸變，循環(huán)噴油量也低于循環(huán)供油量。圖圖6-8 供油規(guī)律和噴油規(guī)律供油規(guī)律和噴油規(guī)律 兩者的差別主要原因：兩者的差別主要原因： 燃油的可壓縮性 壓力波傳播滯后 壓力波動(dòng) 高壓容積變化四.噴霧特性與霧化質(zhì)量：噴霧特性與霧化質(zhì)量： 燃油噴入燃燒時(shí)后被粉碎分散為細(xì)小微粒的過(guò)程，稱(chēng)為燃油的噴霧或霧化燃油的噴霧或霧化。 將燃油噴射霧化，可以大大增加增加其表面積，加速加速混合氣形成。 當(dāng)燃油高速?gòu)膰娍讎姵?噴出速度為l00一300ms) 便形成如園錐形狀的噴注噴注，也稱(chēng)油油束。束。 油束的幾何形狀主要包括油束射程油束射程(又稱(chēng)貫穿距離)和噴霧錐角噴霧錐角或油束的最大寬度

8、。圖圖5-9 油束的幾何形狀和參數(shù)油束的幾何形狀和參數(shù) a 油束射程油束射程L 并不一定越大越好，這要根據(jù)混合氣形成的機(jī)理與燃燒室形狀具體分析。L 燃料噴到壁面上多 空間混合氣太稀。L 燃料集中 混合氣分布不均勻，空氣利用。b 噴霧錐角噴霧錐角 反映油束的緊密程度?？资絿娮?油束松散，粒細(xì)。軸針式噴嘴 油束緊密，粒粗。c 霧化質(zhì)量（霧化特性）霧化質(zhì)量（霧化特性） 細(xì)微度 油滴平均直徑 細(xì)：霧化好均勻度 油滴最大直徑 - 油滴平均直徑勻：霧化好粒細(xì)均勻度好，粒粗均勻度差。一般情況下：噴霧錐角過(guò)大，貫穿距離會(huì)減?。粐婌F錐角過(guò)小，霧化程度會(huì)變差。3.不正常噴射不正常噴射( (一一) )二次噴射二次噴

9、射 二次噴射是主噴射結(jié)束針閥落座后，在過(guò)大的反射波作用下，針閥再次升起進(jìn)行噴油的一種不正?，F(xiàn)象。二次噴射的出現(xiàn)特使整個(gè)噴射延續(xù)期拉長(zhǎng)，過(guò)后燃燒嚴(yán)重，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性下降熱負(fù)荷增加，應(yīng)當(dāng)要力求消除二次噴射。 消除二次噴射消除二次噴射 (1)減少高壓油路中的容積 (2)適當(dāng)加大噴油器的噴孔直徑 (3)適當(dāng)加大出油閥的減壓容積(二二)滴油滴油 在正常噴射結(jié)束后，如斷油不干脆，仍有少量柴油滴出，稱(chēng)為滴油滴油。(三三)斷續(xù)噴射斷續(xù)噴射(四四)不規(guī)則噴射和隔次噴射不規(guī)則噴射和隔次噴射(五五) 穴蝕穴蝕柴油機(jī)混合氣形成的特點(diǎn)柴油機(jī)混合氣形成的特點(diǎn)和方式：方式：1. 混合氣形成特點(diǎn)混合氣形成特點(diǎn)（1）混合氣不均勻

10、混合氣不均勻。（2）過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)較大較大。（3）混合過(guò)程與著火過(guò)程和燃燒過(guò)程共存。混合過(guò)程與著火過(guò)程和燃燒過(guò)程共存。 第二節(jié)可燃混合氣的形成與燃燒室第二節(jié)可燃混合氣的形成與燃燒室2. 混合氣形成基本方式混合氣形成基本方式1)、空間霧化混合空間霧化混合 將燃油噴向燃燒室空間燃燒室空間進(jìn)行霧化，通過(guò)燃油與空氣間的相互運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，在空間形成可燃混合氣。la) 靜止空氣靜止空氣 時(shí)時(shí) 空間霧化混合空間霧化混合 lb) 空氣作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)空氣作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 空間霧化混合空間霧化混合 圖圖5-19 直噴式柴油機(jī)的空間霧化混合氣形成方式直噴式柴油機(jī)的空間霧化混合氣形成方式a) 靜止空氣靜止空氣 b) 空

11、氣作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)空氣作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)2) 壁面油膜蒸發(fā)混合壁面油膜蒸發(fā)混合 燃油沿壁面順氣流噴射，在強(qiáng)燃油沿壁面順氣流噴射，在強(qiáng)烈的渦流作用下，在燃燒室壁面上烈的渦流作用下，在燃燒室壁面上形成一層很薄的油膜。形成一層很薄的油膜。 著火前，燃燒室壁溫較低下，著火前，燃燒室壁溫較低下，油膜底層保持液態(tài)，表層油膜開(kāi)始油膜底層保持液態(tài)，表層油膜開(kāi)始時(shí)以較低速度蒸發(fā)，加上噴油射束時(shí)以較低速度蒸發(fā)，加上噴油射束在空間的少量蒸發(fā)，形成少量可燃在空間的少量蒸發(fā)，形成少量可燃混合氣。混合氣。著火后，隨燃燒的進(jìn)行，油膜受熱著火后，隨燃燒的進(jìn)行，油膜受熱逐層加速蒸發(fā)，使混合氣形成速度逐層加速蒸發(fā)，使混合氣形成速度和燃燒速度加

12、速。和燃燒速度加速。圖圖5-20 油膜蒸發(fā)混合方式油膜蒸發(fā)混合方式柴油機(jī)燃燒室柴油機(jī)燃燒室直接噴射式燃燒室直接噴射式燃燒室非直噴式燃燒室（分開(kāi)式燃燒室）非直噴式燃燒室（分開(kāi)式燃燒室）(一一)半開(kāi)式燃燒室的空氣渦流運(yùn)動(dòng)半開(kāi)式燃燒室的空氣渦流運(yùn)動(dòng)(二二)以以型為代表的半開(kāi)式燃燒室型為代表的半開(kāi)式燃燒室(三三)其他形式半開(kāi)式燃燒室其他形式半開(kāi)式燃燒室圖圖-19直噴式燃燒室直噴式燃燒室a)開(kāi)式開(kāi)式b)、c)半開(kāi)式半開(kāi)式一、直接噴射式燃燒室一、直接噴射式燃燒室：一、直接噴射式燃燒室一、直接噴射式燃燒室：1） 淺盆形燃燒室淺盆形燃燒室 2） 形燃燒室形燃燒室 3） 擠流口式燃燒室擠流口式燃燒室 4） 球形

13、燃燒室球形燃燒室 各種直噴式燃燒室形式各種直噴式燃燒室形式a) 淺盆形淺盆形 b) 形形 c) 擠流口形擠流口形 d) 球形球形(一一)半開(kāi)式燃燒室的空氣渦流運(yùn)動(dòng)半開(kāi)式燃燒室的空氣渦流運(yùn)動(dòng)1.進(jìn)氣渦流2.擠流缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)方式氣體運(yùn)動(dòng)方式 進(jìn)氣渦流進(jìn)氣渦流 在進(jìn)氣過(guò)程中形成的在進(jìn)氣過(guò)程中形成的繞氣缸軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的有組織的繞氣缸軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的有組織的氣流運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為進(jìn)氣渦流。氣流運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為進(jìn)氣渦流。 產(chǎn)生進(jìn)氣渦流運(yùn)動(dòng)的方法有產(chǎn)生進(jìn)氣渦流運(yùn)動(dòng)的方法有:導(dǎo)氣屏、切向進(jìn)氣道、螺旋進(jìn)氣道、組合進(jìn)氣系導(dǎo)氣屏、切向進(jìn)氣道、螺旋進(jìn)氣道、組合進(jìn)氣系統(tǒng)統(tǒng)1. 渦流渦流 導(dǎo)氣屏導(dǎo)氣屏 設(shè)

14、置在進(jìn)氣門(mén)上，設(shè)置在進(jìn)氣門(mén)上，導(dǎo)引進(jìn)氣流以不同角導(dǎo)引進(jìn)氣流以不同角度流入氣缸在氣缸避度流入氣缸在氣缸避免的約束配合下產(chǎn)生免的約束配合下產(chǎn)生渦流。渦流。 切向進(jìn)氣道切向進(jìn)氣道 螺旋進(jìn)氣道螺旋進(jìn)氣道組合進(jìn)氣系統(tǒng)組合進(jìn)氣系統(tǒng) 在在2個(gè)進(jìn)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，采用不同類(lèi)型個(gè)進(jìn)氣門(mén)的發(fā)動(dòng)機(jī)上，采用不同類(lèi)型或不同角度的兩個(gè)進(jìn)氣道以組合所需要的渦或不同角度的兩個(gè)進(jìn)氣道以組合所需要的渦流和流速分布。流和流速分布。圖-20切向氣道圖-21螺旋氣道 壓縮渦流壓縮渦流 在壓縮過(guò)程中由主燃燒室經(jīng)連通道進(jìn)入在壓縮過(guò)程中由主燃燒室經(jīng)連通道進(jìn)入渦流室時(shí)，形成強(qiáng)烈的壓縮渦流。渦流室時(shí)，形成強(qiáng)烈的壓縮渦流。2. 擠流擠流 當(dāng)活塞接近

15、上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的空氣被擠入活塞當(dāng)活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)的空氣被擠入活塞頂部的燃燒室凹坑內(nèi)，由此產(chǎn)生擠壓渦流頂部的燃燒室凹坑內(nèi)，由此產(chǎn)生擠壓渦流(擠流擠流)。 當(dāng)活塞下行時(shí)，凹坑內(nèi)的燃燒氣體又向外流到活當(dāng)活塞下行時(shí)，凹坑內(nèi)的燃燒氣體又向外流到活塞頂部外圍的環(huán)型空間，與空氣進(jìn)一步混合燃燒，塞頂部外圍的環(huán)型空間，與空氣進(jìn)一步混合燃燒，這種流動(dòng)也稱(chēng)為逆擠流。這種流動(dòng)也稱(chēng)為逆擠流。圖圖-22擠氣渦流擠氣渦流)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)進(jìn)氣渦流強(qiáng)時(shí)的擠流進(jìn)氣渦流強(qiáng)時(shí)的擠流)逆擠流逆擠流 湍流湍流 在氣缸內(nèi)形成的無(wú)規(guī)則的小尺度氣流運(yùn)動(dòng)在氣缸內(nèi)形成的無(wú)規(guī)則的小尺度氣流運(yùn)動(dòng)稱(chēng)

16、為湍流，也稱(chēng)微渦流。稱(chēng)為湍流，也稱(chēng)微渦流。 滾流滾流 在進(jìn)氣過(guò)程中形成的，繞垂直于氣在進(jìn)氣過(guò)程中形成的，繞垂直于氣缸軸線(xiàn)的有組織的空氣旋流，缸軸線(xiàn)的有組織的空氣旋流，也稱(chēng)為縱渦也稱(chēng)為縱渦。 (二二)以以型為代表的半開(kāi)式燃燒室型為代表的半開(kāi)式燃燒室圖圖-23型半開(kāi)式燃燒室型半開(kāi)式燃燒室a)淺坑淺坑型半開(kāi)式燃燒室型半開(kāi)式燃燒室b)深坑深坑型半開(kāi)式燃燒室型半開(kāi)式燃燒室(三三)其他形式半開(kāi)式燃燒室其他形式半開(kāi)式燃燒室1.球形油膜燃燒室球形油膜燃燒室圖圖-24球形燃燒室球形燃燒室圖圖-25M燃燒過(guò)程放熱率燃燒過(guò)程放熱率直噴式直噴式M燃燒燃燒2.復(fù)合式燃燒室復(fù)合式燃燒室這類(lèi)燃燒室這類(lèi)燃燒室.，采用中等或強(qiáng)

17、的進(jìn)氣渦流及，采用中等或強(qiáng)的進(jìn)氣渦流及孔的噴油器，將大部分燃油噴在壁面附近形成混合氣孔的噴油器，將大部分燃油噴在壁面附近形成混合氣層，為空間油膜混合。我國(guó)層，為空間油膜混合。我國(guó)105系列柴油機(jī)即是這種類(lèi)型，如系列柴油機(jī)即是這種類(lèi)型，如圖圖-所示。燃燒室位于活塞頂上正中心，形狀如所示。燃燒室位于活塞頂上正中心，形狀如“”字形，采用字形，采用ZS4S1型軸針式噴油器，噴油方向基本上與空氣型軸針式噴油器，噴油方向基本上與空氣渦流運(yùn)動(dòng)方向垂直，只有一個(gè)很小的角度渦流運(yùn)動(dòng)方向垂直，只有一個(gè)很小的角度()的順氣流趨向，的順氣流趨向，配有螺旋進(jìn)氣道。配有螺旋進(jìn)氣道。圖圖-26105系列燃燒室系列燃燒室a)

18、105系列復(fù)合燃燒室系列復(fù)合燃燒室b)FL413斜柱形斜柱形c)6VD12.5過(guò)程過(guò)程二、分隔式燃燒室二、分隔式燃燒室。1）渦流室燃燒室）渦流室燃燒室 圖-27彗星渦流燃燒室1.混合氣形成混合氣形成在壓縮過(guò)程中，活塞迫使空氣經(jīng)過(guò)通道流入渦在壓縮過(guò)程中，活塞迫使空氣經(jīng)過(guò)通道流入渦流室，形成強(qiáng)烈的、有組織的壓縮渦流運(yùn)動(dòng)。這種渦流室，形成強(qiáng)烈的、有組織的壓縮渦流運(yùn)動(dòng)。這種渦流運(yùn)動(dòng)伴隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，其強(qiáng)度也增加。當(dāng)流運(yùn)動(dòng)伴隨著柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，其強(qiáng)度也增加。當(dāng)燃油順渦流方向噴入燃燒室時(shí)，在氣流作用下，燃油燃油順渦流方向噴入燃燒室時(shí)，在氣流作用下，燃油被帶向燃燒室外圍。其中部分燃油分布在壁面上，在

19、被帶向燃燒室外圍。其中部分燃油分布在壁面上，在通道口附近靠近壁面處著火。在強(qiáng)烈的渦流作用下，通道口附近靠近壁面處著火。在強(qiáng)烈的渦流作用下，由于燃燒產(chǎn)物的密度比空氣小，所以被卷向渦流室中由于燃燒產(chǎn)物的密度比空氣小，所以被卷向渦流室中央，而把在中央較重的新鮮空氣不斷壓向四周形成良央，而把在中央較重的新鮮空氣不斷壓向四周形成良好的好的“熱混合熱混合”。當(dāng)渦流室中燃油著火后，渦流室中。當(dāng)渦流室中燃油著火后，渦流室中的氣體壓力、溫度迅速升高，室內(nèi)燃?xì)鈳е慈嫉娜嫉臍怏w壓力、溫度迅速升高，室內(nèi)燃?xì)鈳е慈嫉娜加?、空氣一起?jīng)通道高速流到主燃燒室中，而且壁面油、空氣一起經(jīng)通道高速流到主燃燒室中，而且壁面附近的

20、過(guò)濃混合氣首先從渦流中噴出。附近的過(guò)濃混合氣首先從渦流中噴出。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖圖-28渦流室形狀渦流室形狀)錐形平底錐形平底()柱形平底柱形平底圖圖-29渦流室主燃燒室形狀渦流室主燃燒室形狀)雙渦流主燃燒室雙渦流主燃燒室)鏟形主燃燒室鏟形主燃燒室導(dǎo)流槽導(dǎo)流槽雙渦流凹坑雙渦流凹坑3.主要優(yōu)缺點(diǎn)主要優(yōu)缺點(diǎn) 由于強(qiáng)烈的空氣渦流運(yùn)動(dòng)，保證了較好的混合氣質(zhì)量由于強(qiáng)烈的空氣渦流運(yùn)動(dòng)，保證了較好的混合氣質(zhì)量，空氣得到較充分的利用。因此，過(guò)量空氣系數(shù)，空氣得到較充分的利用。因此，過(guò)量空氣系數(shù)較小，較小，平均有效壓力較高。一般平均有效壓力較高。一般.，最低可到，最低可到1.1。這種燃燒室對(duì)噴霧質(zhì)量要求不高

21、，可用單孔軸針式這種燃燒室對(duì)噴霧質(zhì)量要求不高，可用單孔軸針式噴油器，孔徑為左右；針閥開(kāi)啟壓力較低，約為噴油器，孔徑為左右；針閥開(kāi)啟壓力較低，約為，降低了對(duì)燃油供給系統(tǒng)的要求，減少?lài)?，降低了?duì)燃油供給系統(tǒng)的要求，減少?lài)娪推鞫氯F(xiàn)象。油器堵塞現(xiàn)象。這種燃燒室對(duì)轉(zhuǎn)速變化不敏感。轉(zhuǎn)速升高，氣流的這種燃燒室對(duì)轉(zhuǎn)速變化不敏感。轉(zhuǎn)速升高，氣流的渦流運(yùn)動(dòng)也加強(qiáng)，因此高速性好，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)渦流運(yùn)動(dòng)也加強(qiáng)，因此高速性好，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)。廣泛應(yīng)用于小型高速柴油機(jī)上。由于利用的。廣泛應(yīng)用于小型高速柴油機(jī)上。由于利用的是壓縮渦流和二次渦流，故對(duì)進(jìn)氣道沒(méi)有特殊要求與限制是壓縮渦流和二次渦流，故對(duì)進(jìn)氣道沒(méi)有特殊要求與限制，對(duì)

22、減小進(jìn)氣阻力、提高充氣系數(shù)有利。，對(duì)減小進(jìn)氣阻力、提高充氣系數(shù)有利。這種燃燒室的這種燃燒室的和較低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；和較低，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；排氣污染?。灰子谡{(diào)試；使用性能穩(wěn)定。排氣污染?。灰子谡{(diào)試；使用性能穩(wěn)定。相對(duì)散熱表面積較大，而且直接與冷卻水接觸，相對(duì)散熱表面積較大，而且直接與冷卻水接觸，致使散熱損失較大。氣體二次經(jīng)過(guò)通道節(jié)流，流動(dòng)損致使散熱損失較大。氣體二次經(jīng)過(guò)通道節(jié)流，流動(dòng)損失也較大。因此，這種燃燒室的耗油率較高，經(jīng)濟(jì)性失也較大。因此，這種燃燒室的耗油率較高，經(jīng)濟(jì)性不如直噴式燃燒室。不如直噴式燃燒室。采用這種燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)困難，除要求較采用這種燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)困難，除要求較高的壓縮比外

23、，還需要起動(dòng)輔助裝置。一般壓縮比為高的壓縮比外，還需要起動(dòng)輔助裝置。一般壓縮比為，缸徑越小，轉(zhuǎn)速越高，選取的壓縮比越，缸徑越小，轉(zhuǎn)速越高，選取的壓縮比越大。大。渦流室通道經(jīng)常有高溫燃?xì)饬鲃?dòng)，通道口熱負(fù)荷渦流室通道經(jīng)常有高溫燃?xì)饬鲃?dòng)，通道口熱負(fù)荷很高，容易引起熱裂等毛病，影響柴油機(jī)工作可靠性很高，容易引起熱裂等毛病，影響柴油機(jī)工作可靠性。（二）（二）預(yù)燃室燃燒室預(yù)燃室燃燒室 圖圖5-31預(yù)燃室燃燒室預(yù)燃室燃燒室a) 傾斜偏置，單孔道；傾斜偏置，單孔道； b)中央正置，多孔道；中央正置，多孔道； c)側(cè)面正置，單孔道側(cè)面正置，單孔道 圖-30預(yù)燃室燃燒室噴油器預(yù)燃室油束通道主燃燒室圖-31由主燃燒

24、室及預(yù)燃室測(cè)定的示功圖主燃燒室的壓力預(yù)燃室的壓力1.混合氣形成混合氣形成壓縮過(guò)程中氣缸內(nèi)部分空氣被壓入預(yù)燃室，由壓縮過(guò)程中氣缸內(nèi)部分空氣被壓入預(yù)燃室，由于連接通道截面積很小，且不與預(yù)燃室相切，于連接通道截面積很小，且不與預(yù)燃室相切，所以在預(yù)燃室中形成強(qiáng)烈的無(wú)組織的紊流。所以在預(yù)燃室中形成強(qiáng)烈的無(wú)組織的紊流。2.主要優(yōu)缺點(diǎn)主要優(yōu)缺點(diǎn)由于預(yù)燃室與主燃燒室連接通孔的截面積小，氣由于預(yù)燃室與主燃燒室連接通孔的截面積小，氣體二次通過(guò)產(chǎn)生強(qiáng)烈的節(jié)流體二次通過(guò)產(chǎn)生強(qiáng)烈的節(jié)流。使主燃室壓力上升。使主燃室壓力上升緩慢，緩慢，值低，非增壓柴油機(jī)一般值低，非增壓柴油機(jī)一般.5，在相同功率下比直噴式小，在相同功率下比

25、直噴式小，所以工作柔合，噪聲小。，所以工作柔合，噪聲小。預(yù)燃室燃燒室混合氣形成主要依靠燃燒渦流，故預(yù)燃室燃燒室混合氣形成主要依靠燃燒渦流，故對(duì)燃油系統(tǒng)的要求低，對(duì)轉(zhuǎn)速及燃油品質(zhì)不敏感對(duì)燃油系統(tǒng)的要求低，對(duì)轉(zhuǎn)速及燃油品質(zhì)不敏感，均用軸針式單孔噴嘴，針閥開(kāi)啟壓力約為，均用軸針式單孔噴嘴，針閥開(kāi)啟壓力約為.。所以燃油系統(tǒng)工作比較可靠，噴。所以燃油系統(tǒng)工作比較可靠，噴油器壽命較長(zhǎng)，有適應(yīng)多種燃料的能力。油器壽命較長(zhǎng)，有適應(yīng)多種燃料的能力。 燃燒過(guò)程的特點(diǎn)燃燒過(guò)程的特點(diǎn) 1 高壓噴油在汽缸內(nèi)部形成可燃混合氣。高壓噴油在汽缸內(nèi)部形成可燃混合氣。 2 壓縮自燃。壓縮自燃。 柴油機(jī)的柴油機(jī)的燃燒過(guò)程可分為四個(gè)

26、階段：燃燒過(guò)程可分為四個(gè)階段： 1 火落后期火落后期(又稱(chēng)為滯燃期又稱(chēng)為滯燃期)； 2 速燃期；速燃期； 3 緩燃期；緩燃期； 4 補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期 。第二節(jié)柴油機(jī)的燃燒過(guò)程一、燃燒過(guò)程 （一）著火（一）著火落后期落后期 從柴油開(kāi)始噴入燃燒室內(nèi)從柴油開(kāi)始噴入燃燒室內(nèi)(A(A點(diǎn)點(diǎn)) )起到著火開(kāi)始點(diǎn)起到著火開(kāi)始點(diǎn)(B(B點(diǎn)點(diǎn)) )為止為止的這一段時(shí)期稱(chēng)為的這一段時(shí)期稱(chēng)為著火落后期著火落后期。 隨壓縮過(guò)程的進(jìn)行，缸隨壓縮過(guò)程的進(jìn)行，缸內(nèi)空氣壓力和溫度不斷升高，內(nèi)空氣壓力和溫度不斷升高，在空燃比、壓力、溫度以及在空燃比、壓力、溫度以及流速等條件合適處，多點(diǎn)同流速等條件合適處，多點(diǎn)同時(shí)著火，隨著著火區(qū)域的

27、擴(kuò)時(shí)著火，隨著著火區(qū)域的擴(kuò)展，缸內(nèi)壓力和溫度升高，展，缸內(nèi)壓力和溫度升高，并脫離壓縮線(xiàn)。并脫離壓縮線(xiàn)。 著火落后期著火落后期 影響著火落后期長(zhǎng)短影響著火落后期長(zhǎng)短的主要因素是燃燒室內(nèi)的主要因素是燃燒室內(nèi)工質(zhì)的狀態(tài)：工質(zhì)的狀態(tài)： 噴油時(shí)缸內(nèi)的溫度和噴油時(shí)缸內(nèi)的溫度和壓力越高，則著火延遲壓力越高，則著火延遲期越短。期越短。柴油的自燃性較好（十柴油的自燃性較好（十六值較高），著火延遲六值較高），著火延遲期較短。期較短。其次因素是燃燒室的形其次因素是燃燒室的形狀和壁溫等。狀和壁溫等。圖圖5-14 溫度與壓力對(duì)著火落后期的影響溫度與壓力對(duì)著火落后期的影響（二）速燃期速燃期速燃期: :從開(kāi)始著火（即壓力偏

28、離壓縮線(xiàn)開(kāi)始急劇上升(B點(diǎn))）到出現(xiàn)最高壓力(C點(diǎn)).特點(diǎn)：特點(diǎn)：形成多個(gè)火焰中心，持續(xù)噴油，即隨噴隨燃。壓力急劇上升，壓力達(dá)到最高（有可能達(dá)到13MPa以上）。速燃期速燃期影響影響： 壓力升高率大，燃燒迅速，柴油機(jī)的經(jīng)壓力升高率大，燃燒迅速，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性會(huì)較好；濟(jì)性和動(dòng)力性會(huì)較好； 壓力升高率過(guò)大，則柴油機(jī)工作粗暴，壓力升高率過(guò)大，則柴油機(jī)工作粗暴，燃燒噪音大；同時(shí)運(yùn)動(dòng)零件承受較大的沖擊燃燒噪音大；同時(shí)運(yùn)動(dòng)零件承受較大的沖擊負(fù)荷，影響其工作可靠性和使用壽命等。負(fù)荷，影響其工作可靠性和使用壽命等。 壓力升高率應(yīng)限制在一定的范圍之內(nèi)，壓力升高率應(yīng)限制在一定的范圍之內(nèi)，柴油機(jī)的壓力升高率

29、一般應(yīng)不大于柴油機(jī)的壓力升高率一般應(yīng)不大于0.40.5 MPa() )曲軸。與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的曲軸。與汽油機(jī)相比，柴油機(jī)的壓壓力升高率較大。力升高率較大?？刂茐毫ι呗实拇胧┛刂茐毫ι呗实拇胧p小在著火延遲期內(nèi)的可燃混合氣的量 縮短著火落后期的時(shí)間； 減少著火落后期內(nèi)噴入的燃油或可能形成可燃混合氣的燃油 （三）（三） 緩燃期緩燃期 緩燃期緩燃期為圖中的CD段即從最大壓力點(diǎn)至最高溫度點(diǎn)。 當(dāng)緩燃期開(kāi)始時(shí)，雖然氣缸內(nèi)已形成燃燒產(chǎn)物，但仍有大量混合氣正在燃燒。 緩燃期 特點(diǎn)：特點(diǎn)： （1）噴油過(guò)程基本結(jié)束，燃燒速率下降（氧氣、柴油濃度減小，廢氣增多）。 （2）壓力開(kāi)始下降（氣缸容積不斷增大），

30、溫度達(dá)到最高。最高溫度可達(dá)2000K左右，一般在上止點(diǎn)后2035曲軸轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)。 （四）（四） 補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期 從最高溫度點(diǎn)起到燃油基本燒完時(shí)為止稱(chēng)為補(bǔ)燃期補(bǔ)燃期。 補(bǔ)燃期的終點(diǎn)很難準(zhǔn)確地確定，一般當(dāng)放熱量達(dá)到循環(huán)總放熱量的9599時(shí)，可認(rèn)為補(bǔ)燃期結(jié)束。即整個(gè)燃燒過(guò)程結(jié)束。補(bǔ)燃期 補(bǔ)燃期內(nèi)燃油的燃燒可稱(chēng)為后燃后燃，由于燃燒時(shí)間短促，混合氣又不太均勻，總有少量燃油拖延到膨脹過(guò)程中繼續(xù)燃燒。特別在高速、高負(fù)荷工況下，因過(guò)量空氣系數(shù)小，混合氣形成和燃燒的時(shí)間更短，這種后燃現(xiàn)象就更為嚴(yán)重。 在補(bǔ)燃期中，由于活塞下行了相當(dāng)?shù)木嚯x，氣缸內(nèi)容積增大很多，缸內(nèi)壓力和溫度迅速下降，故燃燒速度很慢，所放出的熱量很難

31、有效利用，還使排氣溫度升高，導(dǎo)致散熱損失增大，對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性不利。此外，后燃還增加了有關(guān)零件的熱負(fù)荷。 因此，應(yīng)盡量縮短補(bǔ)燃期，減少補(bǔ)燃期內(nèi)燃燒的燃油量。 二、燃燒放熱規(guī)律二、燃燒放熱規(guī)律（一）（一） 燃燒放熱規(guī)律的定義燃燒放熱規(guī)律的定義 l瞬時(shí)放熱速率瞬時(shí)放熱速率：在燃燒過(guò)程中的某一時(shí)刻 ，單位時(shí)間(單位曲軸轉(zhuǎn)角)內(nèi)燃燒的燃油所放出的熱量。l累計(jì)放熱百分比累計(jì)放熱百分比：從燃燒過(guò)程開(kāi)始至某一時(shí)刻止已經(jīng)燃燒的燃油與循環(huán)供油量的比值。l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)放熱百分比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。圖5-15 88 燃燒放熱規(guī)律影響到燃燒過(guò)程中缸內(nèi)燃燒放熱規(guī)律影響到燃燒過(guò)程中缸內(nèi)壓

32、力溫度的變化進(jìn)而影響到柴油機(jī)的性能。壓力溫度的變化進(jìn)而影響到柴油機(jī)的性能。圖圖5-15燃燒放熱規(guī)律燃燒放熱規(guī)律 1.正確選用燃料 2.發(fā)火性和蒸發(fā)性要兼顧第四節(jié)影響燃燒過(guò)程的運(yùn)轉(zhuǎn)因素分析一、燃料性質(zhì)的影響二、負(fù)荷的影響二、負(fù)荷的影響 當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，循環(huán)供油量增加當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，循環(huán)供油量增加(空氣量基本空氣量基本不變不變)，過(guò)量空氣系數(shù)，過(guò)量空氣系數(shù)減小，單位容積內(nèi)混和氣減小，單位容積內(nèi)混和氣燃燒放出的熱量增加，引起缸內(nèi)溫度上升，縮短燃燒放出的熱量增加，引起缸內(nèi)溫度上升，縮短著火延遲期，使柴油機(jī)工作柔和。著火延遲期，使柴油機(jī)工作柔和。圖圖-為為負(fù)荷對(duì)著火延遲期的影響。但是，由于循環(huán)供油負(fù)荷對(duì)著火

33、延遲期的影響。但是，由于循環(huán)供油量加大，以及噴油延續(xù)角增加，使總的燃燒過(guò)程量加大，以及噴油延續(xù)角增加，使總的燃燒過(guò)程加長(zhǎng)，并且加長(zhǎng)，并且減小，不完全燃燒現(xiàn)象也會(huì)增加，減小，不完全燃燒現(xiàn)象也會(huì)增加，均引起效率降低。均引起效率降低。負(fù)荷過(guò)大，負(fù)荷過(guò)大，值太小，因空氣值太小，因空氣不能滿(mǎn)足需要，燃燒惡化，排氣冒黑煙，柴油機(jī)不能滿(mǎn)足需要，燃燒惡化，排氣冒黑煙，柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性會(huì)進(jìn)一步下降。經(jīng)濟(jì)性會(huì)進(jìn)一步下降。圖-32負(fù)荷對(duì)著火延遲期的影響 轉(zhuǎn)速提高，壓縮終了轉(zhuǎn)速提高，壓縮終了壓力提高；霧化質(zhì)量壓力提高；霧化質(zhì)量提高；空氣渦流增強(qiáng)，提高；空氣渦流增強(qiáng)，利于混合氣的形成與利于混合氣的形成與燃燒。燃燒。但轉(zhuǎn)速不

34、宜過(guò)但轉(zhuǎn)速不宜過(guò)高（充氣效率下降，高（充氣效率下降，循環(huán)供油量增加），循環(huán)供油量增加），使熱效率下降、排氣使熱效率下降、排氣污染嚴(yán)重。污染嚴(yán)重。三、轉(zhuǎn)速的影響三、轉(zhuǎn)速的影響圖-336120型柴油機(jī)的供油提前角調(diào)整特性()四、供油提前角的影響四、供油提前角的影響 供油提前角對(duì)柴油機(jī)性能有很大影響。不適宜供油提前角對(duì)柴油機(jī)性能有很大影響。不適宜的增加供油提前角，燃料將被噴入壓力和溫度都的增加供油提前角，燃料將被噴入壓力和溫度都不夠高的壓縮空氣中，使著火延遲期增大，柴油不夠高的壓縮空氣中，使著火延遲期增大，柴油機(jī)工作粗暴，并且使得怠速不良，也難于啟動(dòng)。機(jī)工作粗暴，并且使得怠速不良，也難于啟動(dòng)。過(guò)大的

35、供油提前角還會(huì)增加壓縮負(fù)功，使油耗增過(guò)大的供油提前角還會(huì)增加壓縮負(fù)功，使油耗增高，功率下降。高，功率下降。如果供油提前角太小，則燃油不如果供油提前角太小，則燃油不能在上止點(diǎn)附近迅速燃燒，補(bǔ)燃增加，雖然能在上止點(diǎn)附近迅速燃燒，補(bǔ)燃增加，雖然 值較低，但排氣溫度增加，冷卻系熱損失增加，值較低，但排氣溫度增加，冷卻系熱損失增加，最終熱效率顯著下降。最終熱效率顯著下降。合理選擇并準(zhǔn)確控制噴合理選擇并準(zhǔn)確控制噴( (供供) )油提前角：油提前角： 噴油提前角噴油提前角s 、供油提前角、供油提前角及兩者及兩者之間的關(guān)系：之間的關(guān)系： =s+x；x（噴油延遲角）（噴油延遲角）-由高壓油管長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)由高壓油管長(zhǎng)

36、度和轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。速?zèng)Q定。 1 1）噴油提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響：）噴油提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響： 過(guò)大，工作粗暴；功率下降、油耗增加。過(guò)大，工作粗暴；功率下降、油耗增加。 過(guò)小，工作柔和；傳熱損失增加、排氣溫度升高，過(guò)小，工作柔和；傳熱損失增加、排氣溫度升高，熱效率降低。熱效率降低。 2 2）噴油提前角對(duì)油耗及排氣污染的影響：）噴油提前角對(duì)油耗及排氣污染的影響： 對(duì)應(yīng)每一工況，都有一個(gè)最佳噴油提前角，此時(shí)對(duì)應(yīng)每一工況，都有一個(gè)最佳噴油提前角，此時(shí)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性最好，但排氣污染和燃燒噪聲較動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性最好，但排氣污染和燃燒噪聲較嚴(yán)重。如圖嚴(yán)重。如圖4-34-3。 噴油提前角范圍：噴油提前角范圍：

37、15 35（CA）。）。噴油提前角對(duì)油耗及排氣污染的影響噴油提前角對(duì)油耗及排氣污染的影響圖圖 柴油機(jī)全負(fù)荷時(shí)動(dòng)態(tài)噴油定時(shí)圖柴油機(jī)全負(fù)荷時(shí)動(dòng)態(tài)噴油定時(shí)圖 第五節(jié)影響燃燒過(guò)程的結(jié)構(gòu)因素一、噴油泵結(jié)構(gòu)對(duì)柴油機(jī)性能的影響(一)供油提前角圖圖-35不同不同角對(duì)燃燒過(guò)程的影響角對(duì)燃燒過(guò)程的影響圖圖-34油泵轉(zhuǎn)速及油管長(zhǎng)度對(duì)噴油延遲的影響油泵轉(zhuǎn)速及油管長(zhǎng)度對(duì)噴油延遲的影響圖-36凸輪外形對(duì)噴油規(guī)律的影響(二)油泵凸輪廓線(xiàn)圖-37切線(xiàn)凸輪和凸圓弧凸輪的速度比較(三)柱塞直徑圖-38不同柱塞直徑對(duì)噴油規(guī)律的影響(135型柴油機(jī)，)圖-39不同柱塞直徑對(duì)性能的影響(135型柴油機(jī)，)(四)出油閥結(jié)構(gòu)圖-40出油閥)常用結(jié)構(gòu))杯形出油閥減壓帶出油閥銑槽出油閥緊帽彈簧頂桿圖-41出油閥減壓帶高度對(duì)性能的影響二、噴油器結(jié)構(gòu)(一)噴油器噴孔截面積圖-43噴孔面積對(duì)噴油規(guī)律的影響 燃油從噴孔噴出的速度主要取決于噴油壓力。噴燃油從噴孔噴出的速度主要取決于噴油壓力。噴油壓力越高，則流速越大，霧