柴油机混合气形成与燃烧(二)课件

柴油机混合气形成与燃烧(二)2013.02柴油机混合气形成与燃烧柴油机混合气形成与燃烧本章主要内容：柴油机燃烧过程柴油机混合气的形成柴油机的喷射与雾化影响燃烧的因素和措施柴油机混合气形成与燃烧本章主要内容：第二节柴油机混合气的形成柴油机混合气形成靠三方面的相互作用：

一是燃烧室的结构,二是燃料的喷雾，三是缸内适当的空气运动。混合气形成特点:1、缸内形成

2、时间极短

3、过量空气系数较大

4、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合第二节柴油机混合气的形成柴油机混合气形成靠三方面的相互作用混合气形成方法:

空间雾化混合，油膜蒸发混合。空间雾化混合：将燃油喷向燃烧室空间以雾状油滴与空气涡流混合。油膜蒸发混合：将燃油喷向燃烧室璧面以油膜蒸发油气与空气涡流混合。※在车用柴油机中，两种方式均有，但多数以空间雾化混合为主。球形燃烧室柴油机以油膜蒸发混合方式为主。混合气形成方法:

1.燃油的雾化

燃油在经喷孔喷出时，在气缸中被破碎成微粒的过程。

喷油横截面上燃油分布喷油横截面上油粒速度L:射程:锥角喷注的形状一、燃油的雾化1.燃油的雾化喷油横截面上燃油分布喷油横截面上油粒速度L:2．喷注的特征

＊喷注射程L：表示喷注贯穿深度；＊喷注锥角β：表示喷注紧密程度；＊细微度和均匀度：表示雾化程度。

细微度-油注中的平均直径均匀度-油注中最大直径与最小直径之差3．影响喷注质量的主要因素喷注结构，喷油压力，气缸内空气的压力，柴油的粘度等。2．喷注的特征3．影响喷注质量的主要因素二、空气运动对混合气形成的影响＊无空气运动，属于“油找空气”，需要较高喷射压力。＊缸内有空气的涡流运动，“空气找油”，能加速雾化的油滴与周围空气的混合，促进燃烧。但能量和热损失大，充量系数下降，经济性略差。＊涡流过强，会使燃烧产物与邻近的喷注重叠。二、空气运动对混合气形成的影响＊无空气运动，属于“油找空气”三、典型燃烧室结构分析1．燃烧室分类——直喷式和分开式两大类

直喷式燃烧室：燃油直接喷入由活塞顶和缸盖形成的一个统一空间。（缸径大于100mm，转速小于3000r/min的柴油机基本用直喷式的）根据凹坑深度分：开式燃烧室—浅坑型，如浅盆形或浅ω形燃烧室半开式燃烧室—深坑型，如ω形和球形燃烧室分开式燃烧室：由主燃室和副燃室两部分组成。如：涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室（高速小缸径柴油机多采用分开式燃烧室）※一般，气缸直径越大，燃烧室越浅。三、典型燃烧室结构分析1．燃烧室分类——直喷式和分开式两大类2．对柴油机燃烧室的要求

①α小；（但应燃烧完全及时）②适度的ΔP/ΔΦ和Pz值；

（以保证工作柔和、平稳、可靠。）

③排气品质好；④变工况适应好；

（应在负荷、转速变化时，柴油机性能稳定。）⑤冷起动性好；⑥制造、维修方便。2．对柴油机燃烧室的要求3.直喷式燃烧室的空气涡流运动产生涡流运动的方法：

1）进气涡流—靠切向进气道和螺旋进气道形成。切向进气道：气道母线与气缸相切，在气门前强烈收缩，使气流越来越快进入气缸后受缸壁的约束而转向，形成涡流。3.直喷式燃烧室的空气涡流运动产生涡流运动的方法：螺旋进气道：气门座上方的气道成螺旋型，相对于气缸中心一定位置。气流形成绕气门中心的旋转运动，进入气缸后近于切向气流，沿气缸壁绕气缸中心旋转运动。应用于高速柴油机上。螺旋进气道：气门座上方的气道成螺旋型，相对于气缸中心一定位置2）挤气涡流在压缩行程后期，活塞接近上止点时，活塞顶上方环形空间中的空气被挤入活塞顶部的燃烧室内，造成的空气的涡流运动。※涡流强度较进气涡流小，只起辅助作用。逆挤流2）挤气涡流逆挤流4.直喷式燃烧室1）开式燃烧室－浅坑型＊混合气形成方式以空间雾化为主。＊无或很弱进气涡流，形成质量依靠喷雾质量（细微度及均匀度)，对喷射系统要求高（100MPa，7-12喷孔）；＊结构简单，F/V小，Q放↓，经济性好；＊起动性好，热负荷低；＊但α大（1.5~2.2），工作粗暴，对燃料要求高。＊一般适用于大缸径（≥140mm），低速（≤2000r/min）柴油机。※如浅ω型燃烧室。大缸径柴油机多采用开式燃烧室。4.直喷式燃烧室1）开式燃烧室－浅坑型浅ω型燃烧室浅ω型燃烧室2）半开式燃烧室－深坑型混合气形成方式有空间混合和油膜蒸发混合。形成质量依靠多油注高压喷射。一般有较强的进气涡流。

①ω型燃烧室（典型）＊混合气形成：空间雾化混合为主。＊一般采用多孔喷嘴（4-6孔），较高喷射压力，并组织一定的进气涡流和挤气涡流。＊面容比小，Q放↓，经济性好。＊低温起动性好。＊

ΔP/ΔΦ和Pz大，工作粗暴。＊

α大（1.3-1.5）。＊形成碳烟多，氮氧化物多、排放差。＊适用于4500r/min以下，80-140mm的柴油机。2）半开式燃烧室－深坑型ω型燃烧室ω型燃烧室②球形燃烧室

＊混合气形成：油膜蒸发。＊一般采用单孔喷嘴，均配有螺旋进气道以产生强进气涡流。＊面容比小，经济性好。＊

ΔP/ΔΦ和Pz较小，工作柔和。＊对燃油的品质及雾化质量要求低，可以燃用多种燃料。＊冷起动困难。＊低速、加速时冒黑烟。＊不适于增压，变工况适应性差，目前已很少使用。②球形燃烧室球型燃烧室球型燃烧室5、分开式燃烧室1）涡流室式燃烧室

＊混合气形成：空间雾化混合为主＊一般采用轴针式喷油器，涡流室占燃烧容积的50%-60%＊喷雾质量要求不高(利用强压缩涡流形成混合气，喷油压力可降低)＊

ΔP/ΔΦ较小，工作柔和，噪音低（副燃室燃烧滞燃期短，主燃室燃烧活塞已下行）＊空气利用率高，α值可较小（1.2~.13）＊高速性能好。（涡流随转速升高而加强）＊排污低（最高燃烧温度低）＊变工况适应性好，对转速不敏感（转速变化，涡流的流动特性基本不变）＊面容比大，经济性较差，启动性差（传热和流动损失大，装电热塞）5、分开式燃烧室1）涡流室式燃烧室涡流室式燃烧室涡流室式燃烧室1）预燃室式燃烧室

＊混合气形成：空间雾化混合为主。＊采用轴针式喷油器，预燃室占燃烧容积的50%-60%。＊喷雾质量要求不高（预燃室形成强的紊流和二次喷射的燃烧涡流形成混合气）。＊

ΔP/ΔΦ较小，工作柔和。＊空气利用率高，α值可较小。＊变工况适应性好，对转速不敏感。＊

NOx排放低。＊启动性差，面容比较大，经济性差。＊低速噪声（惰转噪声）大。(预燃室气体速度低，油束贯穿力大，喷射的燃油进入主燃室，使主燃室燃油滞燃期增长)1）预燃室式燃烧室预燃室式燃烧室预燃室式燃烧室各种燃烧室的比较各种燃烧室的比较柴油机混合气形成与燃烧(二)课件柴油机混合气形成与燃烧(二)课件柴油机混合气形成与燃烧(二)课件柴油机混合气形成与燃烧(二)课件柴油机混合气形成与燃烧(二)课件柴油机混合气形成与燃烧(二)课件柴油机混合气形成与燃烧(二)课件柴油机混合气形成与燃烧(二)课件柴油机混合气形成与燃烧(二)2013.02柴油机混合气形成与燃烧柴油机混合气形成与燃烧本章主要内容：柴油机燃烧过程柴油机混合气的形成柴油机的喷射与雾化影响燃烧的因素和措施柴油机混合气形成与燃烧本章主要内容：第二节柴油机混合气的形成柴油机混合气形成靠三方面的相互作用：

一是燃烧室的结构,二是燃料的喷雾，三是缸内适当的空气运动。混合气形成特点:1、缸内形成

2、时间极短

3、过量空气系数较大

4、靠燃烧室、喷雾、空气涡流运动三方面配合第二节柴油机混合气的形成柴油机混合气形成靠三方面的相互作用混合气形成方法:

空间雾化混合，油膜蒸发混合。空间雾化混合：将燃油喷向燃烧室空间以雾状油滴与空气涡流混合。油膜蒸发混合：将燃油喷向燃烧室璧面以油膜蒸发油气与空气涡流混合。※在车用柴油机中，两种方式均有，但多数以空间雾化混合为主。球形燃烧室柴油机以油膜蒸发混合方式为主。混合气形成方法:

1.燃油的雾化

燃油在经喷孔喷出时，在气缸中被破碎成微粒的过程。

喷油横截面上燃油分布喷油横截面上油粒速度L:射程:锥角喷注的形状一、燃油的雾化1.燃油的雾化喷油横截面上燃油分布喷油横截面上油粒速度L:2．喷注的特征

＊喷注射程L：表示喷注贯穿深度；＊喷注锥角β：表示喷注紧密程度；＊细微度和均匀度：表示雾化程度。

细微度-油注中的平均直径均匀度-油注中最大直径与最小直径之差3．影响喷注质量的主要因素喷注结构，喷油压力，气缸内空气的压力，柴油的粘度等。2．喷注的特征3．影响喷注质量的主要因素二、空气运动对混合气形成的影响＊无空气运动，属于“油找空气”，需要较高喷射压力。＊缸内有空气的涡流运动，“空气找油”，能加速雾化的油滴与周围空气的混合，促进燃烧。但能量和热损失大，充量系数下降，经济性略差。＊涡流过强，会使燃烧产物与邻近的喷注重叠。二、空气运动对混合气形成的影响＊无空气运动，属于“油找空气”三、典型燃烧室结构分析1．燃烧室分类——直喷式和分开式两大类

直喷式燃烧室：燃油直接喷入由活塞顶和缸盖形成的一个统一空间。（缸径大于100mm，转速小于3000r/min的柴油机基本用直喷式的）根据凹坑深度分：开式燃烧室—浅坑型，如浅盆形或浅ω形燃烧室半开式燃烧室—深坑型，如ω形和球形燃烧室分开式燃烧室：由主燃室和副燃室两部分组成。如：涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室（高速小缸径柴油机多采用分开式燃烧室）※一般，气缸直径越大，燃烧室越浅。三、典型燃烧室结构分析1．燃烧室分类——直喷式和分开式两大类2．对柴油机燃烧室的要求

①α小；（但应燃烧完全及时）②适度的ΔP/ΔΦ和Pz值；

（以保证工作柔和、平稳、可靠。）

③排气品质好；④变工况适应好；

（应在负荷、转速变化时，柴油机性能稳定。）⑤冷起动性好；⑥制造、维修方便。2．对柴油机燃烧室的要求3.直喷式燃烧室的空气涡流运动产生涡流运动的方法：

1）进气涡流—靠切向进气道和螺旋进气道形成。切向进气道：气道母线与气缸相切，在气门前强烈收缩，使气流越来越快进入气缸后受缸壁的约束而转向，形成涡流。3.直喷式燃烧室的空气涡流运动产生涡流运动的方法：螺旋进气道：气门座上方的气道成螺旋型，相对于气缸中心一定位置。气流形成绕气门中心的旋转运动，进入气缸后近于切向气流，沿气缸壁绕气缸中心旋转运动。应用于高速柴油机上。螺旋进气道：气门座上方的气道成螺旋型，相对于气缸中心一定位置2）挤气涡流在压缩行程后期，活塞接近上止点时，活塞顶上方环形空间中的空气被挤入活塞顶部的燃烧室内，造成的空气的涡流运动。※涡流强度较进气涡流小，只起辅助作用。逆挤流2）挤气涡流逆挤流4.直喷式燃烧室1）开式燃烧室－浅坑型＊混合气形成方式以空间雾化为主。＊无或很弱进气涡流，形成质量依靠喷雾质量（细微度及均匀度)，对喷射系统要求高（100MPa，7-12喷孔）；＊结构简单，F/V小，Q放↓，经济性好；＊起动性好，热负荷低；＊但α大（1.5~2.2），工作粗暴，对燃料要求高。＊一般适用于大缸径（≥140mm），低速（≤2000r/min）柴油机。※如浅ω型燃烧室。大缸径柴油机多采用开式燃烧室。4.直喷式燃烧室1）开式燃烧室－浅坑型浅ω型燃烧室浅ω型燃烧室2）半开式燃烧室－深坑型混合气形成方式有空间混合和油膜蒸发混合。形成质量依靠多油注高压喷射。一般有较强的进气涡流。

①ω型燃烧室（典型）＊混合气形成：空间雾化混合为主。＊一般采用多孔喷嘴（4-6孔），较高喷射压力，并组织一定的进气涡流和挤气涡流。＊面容比小，Q放↓，经济性好。＊低温起动性好。＊

ΔP/ΔΦ和Pz大，工作粗暴。＊

α大（1.3-1.5）。＊形成碳烟多，氮氧化物多、排放差。＊适用于4500r/min以下，80-140mm的柴油机。2）半开式燃烧室－深坑型ω型燃烧室ω型燃烧室②球形燃烧室

＊混合气形成：油膜蒸发。＊一般采用单孔喷嘴，均配有螺旋进气道以产生强进气涡流。＊面容比小，经济性好。＊

ΔP/ΔΦ和Pz较小，工作柔和。＊对燃油的品质及雾化质量要求低，可以燃用多种燃料。＊冷起动困难。＊低速、加速时冒黑烟。＊不适于增压，变工况适应性差，目前已很少使用。②球形燃烧室球型燃烧室球型燃烧室5、分开式燃烧室1）涡流室式燃烧室

＊混合气形成：空间雾化混合为主＊一般采用轴针式喷油器，涡流室占燃烧容积的50%-60%＊喷雾质量要求不高(利