柴油機(jī)混合氣形成及燃燒

1、第六章第六章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒柴油機(jī)混合氣形成與燃燒本章要求：本章要求：了解：了解：柴油機(jī)有害排放物的生成機(jī)理與噪聲，柴油機(jī)有害排放物的生成機(jī)理與噪聲，柴油機(jī)燃燒室的分類，特點(diǎn)和對(duì)燃燒的影響。柴油機(jī)燃燒室的分類，特點(diǎn)和對(duì)燃燒的影響。理解：理解：影響燃燒的因素和措施。影響燃燒的因素和措施。掌握：掌握：柴油機(jī)混合氣的形成，柴油機(jī)燃燒過程，柴油機(jī)混合氣的形成，柴油機(jī)燃燒過程，柴油機(jī)的噴射與霧化。柴油機(jī)的噴射與霧化。 柴油機(jī)的燃燒過程與汽油機(jī)的有所不同：柴油機(jī)的燃燒過程與汽油機(jī)的有所不同： 1 1、混合氣形成的方法：、混合氣形成的方法： 汽油機(jī)：缸外（化油器及進(jìn)氣管中），較均勻一致。汽油機(jī)：缸外

2、（化油器及進(jìn)氣管中），較均勻一致。 柴油機(jī)：缸內(nèi)形成混合氣柴油機(jī)：缸內(nèi)形成混合氣, ,燃燒時(shí)混合氣不均勻。燃燒時(shí)混合氣不均勻。 2 2、著火和燃燒的方式：、著火和燃燒的方式： 汽油機(jī)：點(diǎn)燃式，著火后靠汽油機(jī)：點(diǎn)燃式，著火后靠火焰?zhèn)鞑ト紵鹧鎮(zhèn)鞑ト紵饡r(shí)機(jī)、，著火時(shí)機(jī)、地點(diǎn)均能控制。地點(diǎn)均能控制。 柴油機(jī)：壓燃式柴油機(jī)：壓燃式, ,油滴擴(kuò)散燃燒油滴擴(kuò)散燃燒, ,著火時(shí)機(jī)、地點(diǎn)不能控著火時(shí)機(jī)、地點(diǎn)不能控制。制。 3 3、保證及時(shí)、完全燃燒的方法：、保證及時(shí)、完全燃燒的方法： 汽油機(jī)：提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取Ｆ蜋C(jī)：提高火焰?zhèn)鞑ニ俣取?柴油機(jī)：保證及時(shí)形成較均勻的混合氣。柴油機(jī)：保證及時(shí)形成較均勻的混

3、合氣。第一節(jié)第一節(jié) 混合氣形成與燃燒過程混合氣形成與燃燒過程柴油機(jī)是在壓縮過程中活塞接近上止點(diǎn)時(shí)柴油機(jī)是在壓縮過程中活塞接近上止點(diǎn)時(shí), ,借助噴借助噴油設(shè)備將燃油在高壓下成霧狀噴入燃燒室油設(shè)備將燃油在高壓下成霧狀噴入燃燒室, ,以便以便與空氣形成可燃混合氣。與空氣形成可燃混合氣。油滴的著火要滿足兩個(gè)條件：油滴的著火要滿足兩個(gè)條件：（1 1）混合氣的溫度要高于著火臨界溫度。）混合氣的溫度要高于著火臨界溫度。（2 2）混合氣的濃度要適當(dāng)，即混合氣的濃度要在）混合氣的濃度要適當(dāng)，即混合氣的濃度要在著火界限之內(nèi)。著火界限之內(nèi)。 著火時(shí)機(jī)、地點(diǎn)不固定，著火點(diǎn)位于噴注外圍與核心之間。著火時(shí)機(jī)、地點(diǎn)不固定，

4、著火點(diǎn)位于噴注外圍與核心之間。 一、燃燒方式一、燃燒方式-油滴擴(kuò)散燃燒油滴擴(kuò)散燃燒圖圖6-1 6-1 單個(gè)油滴的著火區(qū)域單個(gè)油滴的著火區(qū)域直徑：直徑：5150um5150um( (中間較大中間較大) )T Tc c- -熱空氣溫度熱空氣溫度；T Tw w- -油滴周圍混油滴周圍混合氣溫度合氣溫度；C Cu u- -油滴周圍混油滴周圍混合氣濃度合氣濃度；W-W-化學(xué)反應(yīng)速化學(xué)反應(yīng)速度度。在稀火焰區(qū)形成著火核心；稀熄火區(qū)是未燃在稀火焰區(qū)形成著火核心；稀熄火區(qū)是未燃HCHC的主要來源的主要來源后噴現(xiàn)象：霧化和貫穿度小，形成后噴現(xiàn)象：霧化和貫穿度小，形成COCO、碳粒和未燃、碳粒和未燃HCHC等等二、

5、燃燒過程二、燃燒過程- -滯燃期滯燃期 - -速燃速燃期期 - -緩燃期緩燃期 - -后燃期后燃期 h h- -針閥升針閥升程程 Q Q- -循環(huán)放熱量循環(huán)放熱量 dQ/ddQ/d- -放熱速率放熱速率 dq/ddq/d- -噴油速率噴油速率1)1)噴油始點(diǎn)噴油始點(diǎn)2)2)缸內(nèi)壓力線偏缸內(nèi)壓力線偏離純壓縮線始點(diǎn)離純壓縮線始點(diǎn)3)3)最高壓力點(diǎn)最高壓力點(diǎn)4)4)最高溫度點(diǎn)最高溫度點(diǎn)、滯燃期（、滯燃期（1-21-2） 在壓縮終點(diǎn)在壓縮終點(diǎn),Tc=450-800,Tc=450-800,大于柴油的自燃溫大于柴油的自燃溫度（度（330-350330-350）, ,但不會(huì)立即著火但不會(huì)立即著火, ,進(jìn)行著

6、火前進(jìn)行著火前的準(zhǔn)備。的準(zhǔn)備。 物理準(zhǔn)備物理準(zhǔn)備：霧化，加熱，蒸發(fā)，擴(kuò)散和混合。：霧化，加熱，蒸發(fā)，擴(kuò)散和混合。 化學(xué)準(zhǔn)備化學(xué)準(zhǔn)備：裂化，著火前的氧化反應(yīng)。：裂化，著火前的氧化反應(yīng)。 一般著火延遲時(shí)間一般著火延遲時(shí)間i i0.0007-0.003s0.0007-0.003s 從噴油開始到缸內(nèi)壓力線與壓縮線偏離的始從噴油開始到缸內(nèi)壓力線與壓縮線偏離的始點(diǎn)階段，稱為滯燃期或著火延遲期。點(diǎn)階段，稱為滯燃期或著火延遲期。( (圖圖6-2)6-2)噴油時(shí)缸內(nèi)溫度壓力及燃料性質(zhì)是影響噴油時(shí)缸內(nèi)溫度壓力及燃料性質(zhì)是影響i i的主要因素。的主要因素。、速燃期（、速燃期（2-32-3） （圖（圖6-26-2）

7、著火后，著火后，在滯燃期內(nèi)形成的混合氣此時(shí)同時(shí)在滯燃期內(nèi)形成的混合氣此時(shí)同時(shí)燃燒燃燒，活塞在上止點(diǎn)附近，接近于，活塞在上止點(diǎn)附近，接近于等容燃燒等容燃燒，平，平均壓力升高率均壓力升高率P/=(PP/=(P3 3-P-P2 2)/()/(3 3-2 2) ) 升高升高很快，放熱率很快，放熱率d/d d/d 大。大。 柴油機(jī)柴油機(jī)P/P/一般一般0.40.6MPa/0.40.6MPa/A 同時(shí)，噴油持續(xù)進(jìn)行，形成燃燒與噴油的重同時(shí)，噴油持續(xù)進(jìn)行，形成燃燒與噴油的重疊，噴油常在速燃期結(jié)束。疊，噴油常在速燃期結(jié)束。、緩燃期（、緩燃期（3-43-4） （圖（圖6-26-2） 速燃期內(nèi)噴入的燃油在此階段燃

8、燒，放熱量較大，占速燃期內(nèi)噴入的燃油在此階段燃燒，放熱量較大，占總放熱量的總放熱量的707080%80%。一般在上止點(diǎn)后。一般在上止點(diǎn)后20203535CACA，出現(xiàn)，出現(xiàn)循環(huán)最高溫度，達(dá)循環(huán)最高溫度，達(dá)1600160020002000。大部分燃油在此階段燃。大部分燃油在此階段燃燒。燃燒產(chǎn)物增多，氧和燃油濃度下降，燃燒速度緩慢。燒。燃燒產(chǎn)物增多，氧和燃油濃度下降，燃燒速度緩慢。 溫度雖升高，但活塞已下行，壓力近似不變，近于溫度雖升高，但活塞已下行，壓力近似不變，近于等壓等壓燃燒燃燒。由于混合時(shí)間短，高溫缺氧下易形成碳煙，要求由于混合時(shí)間短，高溫缺氧下易形成碳煙，要求11。、后燃期（、后燃期（4

9、-4-） 從溫度最高到燃料燃燒結(jié)束。從溫度最高到燃料燃燒結(jié)束。 遠(yuǎn)離上止點(diǎn)放熱，大量的熱傳給冷卻系，使排氣溫度升遠(yuǎn)離上止點(diǎn)放熱，大量的熱傳給冷卻系，使排氣溫度升高，零件熱負(fù)荷增加，導(dǎo)致柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性下降，高，零件熱負(fù)荷增加，導(dǎo)致柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性下降，故故應(yīng)盡量減少后燃應(yīng)盡量減少后燃。三、燃燒過程中存在的問題三、燃燒過程中存在的問題 1.1.混合氣形成困難，燃燒不完全?；旌蠚庑纬衫щy，燃燒不完全。混合極不均勻混合極不均勻混合氣形成時(shí)間短，邊噴油、邊混合、混合氣形成時(shí)間短，邊噴油、邊混合、 邊燃燒。邊燃燒。 改進(jìn)措施：改進(jìn)措施： 促進(jìn)混合氣的形成。促進(jìn)混合氣的形成。 結(jié)構(gòu)上，促進(jìn)缸內(nèi)的渦

10、流運(yùn)動(dòng)。結(jié)構(gòu)上，促進(jìn)缸內(nèi)的渦流運(yùn)動(dòng)。 供給較多的空氣。供給較多的空氣。 大于大于1 1，一般取，一般取1.31.3。但是至少。但是至少30%30%的空氣未被利用，的空氣未被利用，使氣缸工作容積的利用程度降低，使升功率、平均有效使氣缸工作容積的利用程度降低，使升功率、平均有效壓力降低，這與提高其動(dòng)力性相矛盾。壓力降低，這與提高其動(dòng)力性相矛盾。 2.2.工作粗暴，燃燒噪音較大。工作粗暴，燃燒噪音較大。 速燃期內(nèi)速燃期內(nèi), ,急劇升高的壓力直接使燃燒室壁面急劇升高的壓力直接使燃燒室壁面及活塞、曲軸等機(jī)件產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)及活塞、曲軸等機(jī)件產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng), ,并通過氣并通過氣缸壁傳到外部缸壁傳到外部, ,

11、形成形成燃燒噪音燃燒噪音。 燃燒噪音與速燃期內(nèi)的燃燒噪音與速燃期內(nèi)的P/P/有很大關(guān)系有很大關(guān)系。為使工作柔和，要求為使工作柔和，要求P/400kpa/P/400kpa/CACA。 P/P/的大小主要與滯燃期中形成的可燃混的大小主要與滯燃期中形成的可燃混合氣的數(shù)量有關(guān)，合氣的數(shù)量有關(guān)，縮短著火延遲時(shí)間縮短著火延遲時(shí)間i i，減少減少滯燃期內(nèi)的噴油量滯燃期內(nèi)的噴油量，抑制此階段混合氣的形成，抑制此階段混合氣的形成, ,可減小可減小燃燒噪音燃燒噪音, ,但與提高動(dòng)力性相矛盾。但與提高動(dòng)力性相矛盾。3.3.排氣冒黑煙排氣冒黑煙 主要發(fā)生在大負(fù)荷工況時(shí)主要發(fā)生在大負(fù)荷工況時(shí)，如加速，爬坡時(shí)。，如加速，

12、爬坡時(shí)。 燃油在燃油在高溫缺氧高溫缺氧下燃燒時(shí)易形成下燃燒時(shí)易形成碳煙碳煙。減少黑煙的主要措施減少黑煙的主要措施: : (1) (1)增加過量空氣系數(shù)增加過量空氣系數(shù)。但與提高柴油機(jī)的動(dòng)。但與提高柴油機(jī)的動(dòng)力性相矛盾。力性相矛盾。（2 2）改善混合氣的形成。與改善柴油機(jī)工作的柔）改善混合氣的形成。與改善柴油機(jī)工作的柔和性相矛盾。和性相矛盾。4.4.排氣冒藍(lán)煙、白煙排氣冒藍(lán)煙、白煙 在冷起動(dòng)及怠速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在冷起動(dòng)及怠速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)溫度，氣缸內(nèi)溫度低，燃燒不良，不同直徑的柴油微粒隨廢氣排出，低，燃燒不良，不同直徑的柴油微粒隨廢氣排出，受光線的反射呈現(xiàn)不同的顏色，白煙是由受光線的反射

13、呈現(xiàn)不同的顏色，白煙是由0.60.61 1微米的顆粒構(gòu)成，而藍(lán)煙是由微米的顆粒構(gòu)成，而藍(lán)煙是由0.60.6微米以下的顆微米以下的顆粒構(gòu)成。粒構(gòu)成。 暖機(jī)時(shí)，一般先冒白煙，后冒藍(lán)煙，然后變?yōu)榕瘷C(jī)時(shí)，一般先冒白煙，后冒藍(lán)煙，然后變?yōu)闊o色。無色。圖圖6-3 柴油機(jī)與汽油機(jī)的放熱規(guī)律柴油機(jī)與汽油機(jī)的放熱規(guī)律定義：定義：放熱率放熱率dQ/d(dQ/d(每度曲軸轉(zhuǎn)每度曲軸轉(zhuǎn)角的放熱量角的放熱量) )隨曲軸隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。它決定壓力升高率它決定壓力升高率(噪音噪音)的變化和熱效率。的變化和熱效率。 四、燃燒過程的放熱規(guī)律四、燃燒過程的放熱規(guī)律理想的放熱規(guī)律應(yīng)想的放熱規(guī)律應(yīng)為：為：曲線要

14、先緩后急。曲線要先緩后急。放熱開始時(shí)刻要適放熱開始時(shí)刻要適當(dāng)提前當(dāng)提前, ,持續(xù)時(shí)間為持續(xù)時(shí)間為4040CACA。在燃燒期內(nèi)，放熱過程分三個(gè)階段：在燃燒期內(nèi)，放熱過程分三個(gè)階段： 預(yù)混合燃燒階段預(yù)混合燃燒階段對(duì)應(yīng)速燃期，放熱率很高，歷時(shí)對(duì)應(yīng)速燃期，放熱率很高，歷時(shí) 3 7A3 7A。 擴(kuò)散燃燒階段擴(kuò)散燃燒階段對(duì)應(yīng)緩燃期，放熱率下降，為主放對(duì)應(yīng)緩燃期，放熱率下降，為主放 熱階段，歷時(shí)熱階段，歷時(shí)40A40A。 這兩個(gè)階段放熱達(dá)這兩個(gè)階段放熱達(dá)80%80%。 放熱放熱“尾巴尾巴”對(duì)應(yīng)后燃期，放熱對(duì)應(yīng)后燃期，放熱20%20%。放熱規(guī)律三要素：放熱規(guī)律三要素：燃燒始點(diǎn)、放熱曲線形狀、持燃燒始點(diǎn)、放熱曲

15、線形狀、持續(xù)時(shí)間。續(xù)時(shí)間。燃燒始點(diǎn)燃燒始點(diǎn)使最高壓力發(fā)生在上止點(diǎn)后使最高壓力發(fā)生在上止點(diǎn)后78 A78 A。曲線形狀曲線形狀開始放熱適中開始放熱適中, ,然后燃燒加快，尾巴盡量短。然后燃燒加快，尾巴盡量短。燃燒持續(xù)時(shí)間燃燒持續(xù)時(shí)間最佳約為最佳約為40 A40 A第二節(jié)第二節(jié) 柴油機(jī)混合氣的形成柴油機(jī)混合氣的形成 柴油機(jī)混合氣形成靠三方面的相互作用：柴油機(jī)混合氣形成靠三方面的相互作用：一一是燃燒室的結(jié)構(gòu)是燃燒室的結(jié)構(gòu), ,二是燃料的噴霧，三是缸內(nèi)適二是燃料的噴霧，三是缸內(nèi)適當(dāng)?shù)目諝膺\(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)目諝膺\(yùn)動(dòng)?；旌蠚庑纬商攸c(diǎn)混合氣形成特點(diǎn): 1、缸內(nèi)形成、缸內(nèi)形成 2、時(shí)間極短、時(shí)間極短 3、過量空氣系數(shù)

16、較大、過量空氣系數(shù)較大 4、靠燃燒室、噴霧、空氣渦流運(yùn)動(dòng)三方面配合、靠燃燒室、噴霧、空氣渦流運(yùn)動(dòng)三方面配合保證燃燒完全、及時(shí)靠加快混合氣的形成速度保證燃燒完全、及時(shí)靠加快混合氣的形成速度（汽油機(jī)是提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋ㄆ蜋C(jī)是提高火焰?zhèn)鞑ニ俣龋┗旌蠚庑纬煞椒ɑ旌蠚庑纬煞椒? 由不同噴霧及氣流運(yùn)動(dòng)組成了各種混合氣形成方由不同噴霧及氣流運(yùn)動(dòng)組成了各種混合氣形成方式，其基本型式可分為：式，其基本型式可分為： 空間霧化混合，油膜蒸發(fā)混合空間霧化混合，油膜蒸發(fā)混合?？臻g霧化混合：將燃油噴向燃燒室空間以霧狀油空間霧化混合：將燃油噴向燃燒室空間以霧狀油滴與空氣渦流混合。滴與空氣渦流混合。油膜蒸發(fā)混合：將燃油噴

17、向燃燒室璧面以油膜蒸油膜蒸發(fā)混合：將燃油噴向燃燒室璧面以油膜蒸發(fā)油氣與空氣渦流混合。發(fā)油氣與空氣渦流混合。 在車用柴油機(jī)中，兩種方式均有，但多數(shù)以空在車用柴油機(jī)中，兩種方式均有，但多數(shù)以空間霧化混合為主。間霧化混合為主。球形燃燒室柴油機(jī)以油膜蒸發(fā)球形燃燒室柴油機(jī)以油膜蒸發(fā)混合方式為主?；旌戏绞綖橹鳌?1.1.燃油的霧化燃油的霧化 燃油在經(jīng)噴孔燃油在經(jīng)噴孔噴出時(shí)，在氣噴出時(shí)，在氣缸中被破碎成缸中被破碎成微粒的過程。微粒的過程。噴油橫截噴油橫截面上燃油面上燃油分布分布噴油橫截面噴油橫截面上油粒速度上油粒速度L:射程射程 :錐角錐角圖圖6-5 噴注的形狀噴注的形狀一、燃油的噴霧一、燃油的噴霧2 2噴

18、注的特征：噴注的特征： 噴注射程噴注射程L：表示噴注貫穿深度；：表示噴注貫穿深度； 噴注錐角噴注錐角：表示噴注緊密程度；：表示噴注緊密程度； 細(xì)微度和均勻度：表示霧化程度。細(xì)微度和均勻度：表示霧化程度。 細(xì)微度細(xì)微度-油注中的平均直徑油注中的平均直徑 均勻度均勻度-油注中最大直徑與最小直徑之油注中最大直徑與最小直徑之差差3 3影響噴注質(zhì)量的主要因素：影響噴注質(zhì)量的主要因素：噴注結(jié)構(gòu)，噴油壓力，氣缸內(nèi)空氣的壓力，柴油噴注結(jié)構(gòu)，噴油壓力，氣缸內(nèi)空氣的壓力，柴油的粘度等。的粘度等。二、空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)混合氣形成的影響二、空氣運(yùn)動(dòng)對(duì)混合氣形成的影響 缸內(nèi)空氣的渦流運(yùn)動(dòng)能加速霧化的油滴與缸內(nèi)空氣的渦流運(yùn)動(dòng)能加

19、速霧化的油滴與周圍空氣的混合，促進(jìn)燃燒過程的進(jìn)行。周圍空氣的混合，促進(jìn)燃燒過程的進(jìn)行。 但渦流過強(qiáng)，會(huì)使燃燒產(chǎn)物與鄰近的噴注重疊；但渦流過強(qiáng)，會(huì)使燃燒產(chǎn)物與鄰近的噴注重疊；渦流過強(qiáng)也渦流過強(qiáng)也使進(jìn)氣阻力加大，充量系數(shù)下降。使進(jìn)氣阻力加大，充量系數(shù)下降。三、典型燃燒室結(jié)構(gòu)分析三、典型燃燒室結(jié)構(gòu)分析 1 1燃燒室分為兩大類燃燒室分為兩大類: :直噴式和分開式直噴式和分開式。 直噴式燃燒室直噴式燃燒室：燃油直接噴入由活塞頂和缸蓋形成的：燃油直接噴入由活塞頂和缸蓋形成的 一個(gè)統(tǒng)一空間。一個(gè)統(tǒng)一空間。（缸徑大于（缸徑大于100mm100mm，轉(zhuǎn)速大于，轉(zhuǎn)速大于3000r/min3000r/min的柴油機(jī)

20、基本用直噴式的）的柴油機(jī)基本用直噴式的）根據(jù)凹坑深度分：根據(jù)凹坑深度分： 開式燃燒室開式燃燒室淺坑型，如淺坑型，如淺盆形淺盆形或或淺淺形形燃燒室燃燒室 半開式燃燒室半開式燃燒室深坑型，如深坑型，如形形和和球形球形燃燒室燃燒室分開式燃燒室分開式燃燒室：由主燃室和副燃室兩部分組成。：由主燃室和副燃室兩部分組成。 如：如：渦流室式渦流室式燃燒室和燃燒室和預(yù)燃室式預(yù)燃室式燃燒室燃燒室（高速小缸徑柴油機(jī)多采用分開式燃燒室）（高速小缸徑柴油機(jī)多采用分開式燃燒室） 2 2對(duì)柴油機(jī)燃燒室的要求：對(duì)柴油機(jī)燃燒室的要求： 小，但應(yīng)燃燒完全及時(shí)；小，但應(yīng)燃燒完全及時(shí)； 適度的適度的P/P/和和P Pz z值；值；以

21、保證工作柔和，以保證工作柔和， 平穩(wěn)，可靠；平穩(wěn)，可靠； 排氣品質(zhì)好；排氣品質(zhì)好； 變工況適應(yīng)好；變工況適應(yīng)好；應(yīng)在負(fù)荷、轉(zhuǎn)速變化時(shí)，應(yīng)在負(fù)荷、轉(zhuǎn)速變化時(shí)， 柴油機(jī)性能穩(wěn)定；柴油機(jī)性能穩(wěn)定； 冷起動(dòng)性好；冷起動(dòng)性好； 制造、維修方便。制造、維修方便。3 3、直噴式燃燒室的空氣渦流運(yùn)動(dòng)、直噴式燃燒室的空氣渦流運(yùn)動(dòng) 空氣渦流運(yùn)動(dòng)是加速混合氣形成的空氣渦流運(yùn)動(dòng)是加速混合氣形成的有效手段；也是保證完善燃燒的重有效手段；也是保證完善燃燒的重要條件。要條件。 直噴式燃燒室產(chǎn)生渦流運(yùn)動(dòng)的方法直噴式燃燒室產(chǎn)生渦流運(yùn)動(dòng)的方法有種：有種： 1 1）進(jìn)氣渦流）進(jìn)氣渦流靠切向進(jìn)氣道和螺旋靠切向進(jìn)氣道和螺旋進(jìn)氣道形成。

22、進(jìn)氣道形成。切向進(jìn)氣道：切向進(jìn)氣道：氣道母線與氣缸相切，氣道母線與氣缸相切，在氣門前強(qiáng)烈收縮，使氣流越來越在氣門前強(qiáng)烈收縮，使氣流越來越快進(jìn)入氣缸后受缸壁的約束而轉(zhuǎn)向，快進(jìn)入氣缸后受缸壁的約束而轉(zhuǎn)向，形成渦流。形成渦流。螺旋進(jìn)氣道：螺旋進(jìn)氣道：氣門座上方的氣道成螺旋型，相對(duì)于氣缸中氣門座上方的氣道成螺旋型，相對(duì)于氣缸中心一定位置。氣流形成繞氣門中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入氣缸心一定位置。氣流形成繞氣門中心的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入氣缸后近于切向氣流，沿氣缸壁繞氣缸中心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用于后近于切向氣流，沿氣缸壁繞氣缸中心旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用于高速柴油機(jī)上。高速柴油機(jī)上。2 2）擠氣渦流）擠氣渦流- - -在壓縮行程后期，

23、在壓縮行程后期，活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，活塞頂上方環(huán)形空活塞頂上方環(huán)形空間中的空氣被擠入間中的空氣被擠入活塞頂部的燃燒室活塞頂部的燃燒室內(nèi)，造成的空氣的內(nèi)，造成的空氣的渦流運(yùn)動(dòng)。渦流運(yùn)動(dòng)。渦流強(qiáng)度較進(jìn)氣渦渦流強(qiáng)度較進(jìn)氣渦流小，只起輔助作流小，只起輔助作用。用。逆擠流逆擠流4 4、直噴式燃燒室、直噴式燃燒室1 1）開式燃燒室淺坑型）開式燃燒室淺坑型 混合氣形成方式以空間混合為主。形成質(zhì)量依靠混合氣形成方式以空間混合為主。形成質(zhì)量依靠燃油噴霧的細(xì)微度及油束在燃燒室內(nèi)的均勻分燃油噴霧的細(xì)微度及油束在燃燒室內(nèi)的均勻分布實(shí)現(xiàn)。進(jìn)氣無渦流布實(shí)現(xiàn)。進(jìn)氣無渦流特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，F(xiàn)/V

24、F/V小，小，Q放放 ，起動(dòng)性好，經(jīng)，起動(dòng)性好，經(jīng)濟(jì)性好，熱負(fù)荷低；但濟(jì)性好，熱負(fù)荷低；但大（大（1.72.2)，工作粗，工作粗暴，對(duì)燃料要求高。暴，對(duì)燃料要求高。 如：淺如：淺型燃燒室。大缸徑柴油機(jī)多采用開式燃燒室。型燃燒室。大缸徑柴油機(jī)多采用開式燃燒室。淺淺型燃燒室型燃燒室2 2）半開式燃燒室深坑型）半開式燃燒室深坑型 混合氣形成方式有空間混合和油膜蒸發(fā)混合。形成質(zhì)量依靠混合氣形成方式有空間混合和油膜蒸發(fā)混合。形成質(zhì)量依靠多油注高壓噴射。一般有較強(qiáng)的進(jìn)氣渦流。多油注高壓噴射。一般有較強(qiáng)的進(jìn)氣渦流。 型燃燒室（典型）型燃燒室（典型） 混合氣形成：混合氣形成：空間霧化混合為主?？臻g霧化混合為主

25、。 一般采用多孔噴嘴，并組織一定的進(jìn)氣渦流和擠氣渦流，以加一般采用多孔噴嘴，并組織一定的進(jìn)氣渦流和擠氣渦流，以加速混合氣的形成。速混合氣的形成。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：z面容比小，面容比小，Q放放，經(jīng)濟(jì)性好。，經(jīng)濟(jì)性好。z低溫起動(dòng)性好低溫起動(dòng)性好z采用多孔噴嘴，高壓噴射。采用多孔噴嘴，高壓噴射。zP/和和Pz大，工作粗暴。大，工作粗暴。z大，動(dòng)力性差。大，動(dòng)力性差。z形成碳煙多，氮氧化物多、排放差。形成碳煙多，氮氧化物多、排放差。z多用于多用于3000r/min以下的柴油機(jī)（車用柴油機(jī)）。以下的柴油機(jī)（車用柴油機(jī)）。型燃燒室型燃燒室 球形燃燒室球形燃燒室 混合氣形成：混合氣形成：油膜蒸發(fā)。油膜蒸發(fā)

26、。 一般采用單孔噴嘴，一般采用單孔噴嘴，均配有螺旋進(jìn)氣道以產(chǎn)生強(qiáng)進(jìn)氣渦流。均配有螺旋進(jìn)氣道以產(chǎn)生強(qiáng)進(jìn)氣渦流。 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：z 面容比小，經(jīng)濟(jì)性好。面容比小，經(jīng)濟(jì)性好。z P/和和Pz較小，工作柔和。較小，工作柔和。z 對(duì)燃油的品質(zhì)及霧化質(zhì)量要求低，可以燃用多對(duì)燃油的品質(zhì)及霧化質(zhì)量要求低，可以燃用多種燃料。種燃料。z 冷起動(dòng)困難。冷起動(dòng)困難。z 低速、加速時(shí)冒黑煙。低速、加速時(shí)冒黑煙。z 不適于增壓，變工況適應(yīng)性差。不適于增壓，變工況適應(yīng)性差。球型燃燒室球型燃燒室5 5、分開式燃燒室、分開式燃燒室1 1）渦流室式燃燒室渦流室式燃燒室 混合氣形成：混合氣形成：空間霧化混合為主。一般采用軸針

27、式噴油空間霧化混合為主。一般采用軸針式噴油器。器。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：z噴霧質(zhì)量要求不高噴霧質(zhì)量要求不高(利用強(qiáng)壓縮渦流形成混合氣，噴油壓力可降低利用強(qiáng)壓縮渦流形成混合氣，噴油壓力可降低)zP/較小，工作柔和，噪音低較小，工作柔和，噪音低（副燃室燃燒滯燃期短，主燃室燃燒（副燃室燃燒滯燃期短，主燃室燃燒活塞已下行）活塞已下行）z空氣利用率高，空氣利用率高，值可較小值可較小（1.2.13）z高速性能好。高速性能好。（渦流隨轉(zhuǎn)速升高而加強(qiáng)）（渦流隨轉(zhuǎn)速升高而加強(qiáng)）z排污低排污低（最高燃燒溫度低）（最高燃燒溫度低）z變工況適應(yīng)性好，對(duì)轉(zhuǎn)速不敏感變工況適應(yīng)性好，對(duì)轉(zhuǎn)速不敏感（轉(zhuǎn)速變化，渦流的流動(dòng)特性基本

28、（轉(zhuǎn)速變化，渦流的流動(dòng)特性基本不變）不變）z面容比大，經(jīng)濟(jì)性較差，啟動(dòng)性差面容比大，經(jīng)濟(jì)性較差，啟動(dòng)性差（傳熱和流動(dòng)損失大，裝電熱塞）（傳熱和流動(dòng)損失大，裝電熱塞）渦流室式燃燒室渦流室式燃燒室1 1）預(yù)燃室）預(yù)燃室式燃燒室式燃燒室 混合氣形成：混合氣形成：空間霧化混合為主。一般采用軸針空間霧化混合為主。一般采用軸針式噴油器。式噴油器。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：z噴霧質(zhì)量要求不高噴霧質(zhì)量要求不高（預(yù)燃室形成強(qiáng)的紊流和二次噴射的（預(yù)燃室形成強(qiáng)的紊流和二次噴射的燃燃燒渦流燒渦流形成混合氣）。形成混合氣）。zP/較小，工作柔和。較小，工作柔和。z空氣利用率高，空氣利用率高，值可較小。值可較小。z變工況適應(yīng)性

29、好，對(duì)轉(zhuǎn)速不敏感。變工況適應(yīng)性好，對(duì)轉(zhuǎn)速不敏感。zNOx排放低排放低z啟動(dòng)性差，面容比較大，經(jīng)濟(jì)性差啟動(dòng)性差，面容比較大，經(jīng)濟(jì)性差z低速噪聲（惰轉(zhuǎn)噪聲）大低速噪聲（惰轉(zhuǎn)噪聲）大(預(yù)燃室氣體速度低，油束貫穿力大，預(yù)燃室氣體速度低，油束貫穿力大，噴射的燃油進(jìn)入主燃室，使主燃室燃油滯燃期增長噴射的燃油進(jìn)入主燃室，使主燃室燃油滯燃期增長)預(yù)燃室式燃燒室預(yù)燃室式燃燒室各種燃燒室的比較各種燃燒室的比較直直噴噴式式燃燃燒燒室室分分開開式式燃燃燒燒室室 形形球球形形渦渦流流室室式式預(yù)預(yù)燃燃室室式式混混合合氣氣形形成成方方式式空空間間霧霧化化混混合合油油膜膜蒸蒸發(fā)發(fā)混混合合空空間間霧霧化化混混合合空空間間霧霧化

30、化混混合合空空氣氣方方式式較較強(qiáng)強(qiáng)進(jìn)進(jìn)氣氣渦渦流流和和擠擠流流強(qiáng)強(qiáng)進(jìn)進(jìn)氣氣渦渦流流和和擠擠流流壓壓縮縮渦渦流流為為主主燃燃燒燒渦渦流流為為主主噴噴嘴嘴型型式式多多孔孔3 3- -5 5單單孔孔或或雙雙孔孔軸軸針針式式軸軸針針式式冷冷啟啟動(dòng)動(dòng)性性容容易易較較難難難難難難燃燃燒燒噪噪音音高高較較高高較較低低低低( (惰惰轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)噪噪音音高高) )燃燃料料適適應(yīng)應(yīng)性性差差好好較較好好好好燃燃油油經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性好好好好較較差差差差第三節(jié)第三節(jié) 燃油的噴射燃油的噴射一、噴射過程一、噴射過程 1 1燃油的噴射：燃油的噴射： 燃油在噴油泵泵室中，受到柱塞壓縮，壓燃油在噴油泵泵室中，受到柱塞壓縮，壓力升高，經(jīng)噴油器

31、噴出的過程。力升高，經(jīng)噴油器噴出的過程。 2 2分三個(gè)階段：分三個(gè)階段： 噴油延遲階段，主噴射階段，滴漏階段。噴油延遲階段，主噴射階段，滴漏階段。圖圖6-17 6-17 燃油的噴射過程燃油的噴射過程二、不正常噴射二、不正常噴射二次噴射二次噴射 針閥落座后，過大的針閥落座后，過大的反射波（高壓油管內(nèi)）反射波（高壓油管內(nèi)）使針閥再次升起而噴使針閥再次升起而噴油的現(xiàn)象。油的現(xiàn)象。危害：危害：噴油時(shí)間噴油時(shí)間，噴油量，噴油量，后燃加重后燃加重發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，發(fā)動(dòng)機(jī)過熱，排氣溫度排氣溫度，燃油消耗率，燃油消耗率 噴射壓力低，霧化不良，燃燒過程中噴入氣缸，排氣噴射壓力低，霧化不良，燃燒過程中噴入氣缸，排氣冒黑

32、煙，積碳。冒黑煙，積碳。 （高速、高負(fù)荷時(shí)較嚴(yán)重）（高速、高負(fù)荷時(shí)較嚴(yán)重） 隔次噴射發(fā)生在怠隔次噴射發(fā)生在怠速運(yùn)行時(shí)，造成柴油機(jī)速運(yùn)行時(shí)，造成柴油機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)。怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)。三、避免不正常噴三、避免不正常噴射的措施射的措施 減少高壓容積，減少高壓容積，縮短高壓油管長度，縮短高壓油管長度，合理選擇噴射系統(tǒng)參合理選擇噴射系統(tǒng)參數(shù)。數(shù)。斷續(xù)噴射、隔次噴射斷續(xù)噴射、隔次噴射 斷續(xù)噴射常發(fā)生在低斷續(xù)噴射常發(fā)生在低速小負(fù)荷工況。速小負(fù)荷工況。第四節(jié)第四節(jié) 影響燃燒過程的因素影響燃燒過程的因素一、燃油的影響一、燃油的影響 1 1燃油的著火性燃油的著火性 是指柴油噴入汽缸后能否迅速著火燃燒的能力。是指柴油噴

33、入汽缸后能否迅速著火燃燒的能力。 用用十六烷值十六烷值表示。表示。十六烷值高，著火性好，滯燃期短，十六烷值高，著火性好，滯燃期短，P/較小，工作較小，工作柔和。十六烷值高，起動(dòng)性好。柔和。十六烷值高，起動(dòng)性好。十六烷值過高，使燃油來不及混合就燃燒，冒煙。十六烷值過高，使燃油來不及混合就燃燒，冒煙。 車用柴油機(jī)的十六烷值，一般為車用柴油機(jī)的十六烷值，一般為40405050。2 2十六烷值對(duì)燃燒過程的影響。圖十六烷值對(duì)燃燒過程的影響。圖6-19 6-19 3 3 蒸發(fā)性蒸發(fā)性 蒸發(fā)性過好，工作粗暴。蒸發(fā)性過好，工作粗暴。 蒸發(fā)性差，燃燒不完全。蒸發(fā)性差，燃燒不完全。 蒸發(fā)性適中蒸發(fā)性適中 二、壓縮

34、性二、壓縮性的影響的影響 TcTc、PcPc滯燃期縮短，工作滯燃期縮短，工作柔和，改善柴油機(jī)冷起動(dòng)性。柔和，改善柴油機(jī)冷起動(dòng)性。 但但過大過大PzPz，機(jī)械磨損，機(jī)械磨損，使用壽，使用壽命命。 當(dāng)當(dāng)2121時(shí)，時(shí)，i i的提高不明顯。的提高不明顯。 柴油機(jī)合適的壓縮比主要是根據(jù)冷起動(dòng)的柴油機(jī)合適的壓縮比主要是根據(jù)冷起動(dòng)的需要來確定。需要來確定。三、使用方面因素的影響三、使用方面因素的影響（一）噴油規(guī)律（一）噴油規(guī)律 1 1定義：定義：指噴油速率指噴油速率dq/ddq/d（每度曲軸轉(zhuǎn)角的（每度曲軸轉(zhuǎn)角的噴油量）隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。噴油量）隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。 2 2柴油機(jī)結(jié)構(gòu)一定時(shí)，放熱規(guī)律取決于噴油規(guī)柴油機(jī)結(jié)構(gòu)一定時(shí)，放熱規(guī)律取決于噴油規(guī)律。律。 理想的噴油持續(xù)角為理想的噴油持續(xù)角為1616