柴油机混合气的形成、燃烧与燃烧室

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1、5.2 柴油机混合气的形成、燃烧与燃烧室柴油机混合气的形成、燃烧与燃烧室柴油机可燃混合气的形成特点柴油机可燃混合气的形成特点（1）柴油是在）柴油是在压缩行程压缩行程接近接近终了时终了时借助喷油设借助喷油设备通过高压喷入气缸中，与高温、高压的热空气备通过高压喷入气缸中，与高温、高压的热空气混合；混合；（2）柴油机可燃）柴油机可燃混合气形成混合气形成的的时间极短时间极短，给柴，给柴油和空气的良好混合和完全燃烧带来油和空气的良好混合和完全燃烧带来极大困难极大困难；（3）柴油机进入气缸的）柴油机进入气缸的空气量变化不大空气量变化不大，其工，其工况的调节是通过改变喷油量来调节。况的调节是通过改变喷油量来

2、调节。（4）可适当组织燃烧室内的）可适当组织燃烧室内的空气运动空气运动，促进柴，促进柴油与空气的混合。油与空气的混合。柴油机混合气的形成方式分为空间雾化混合方式油膜蒸发混合方式复合式混合方式 1）空气雾化混合）空气雾化混合 直接将柴油喷向燃烧室的空间，形成雾状混直接将柴油喷向燃烧室的空间，形成雾状混合物，再在空间蒸发形成混合气。合物，再在空间蒸发形成混合气。为了充分利用为了充分利用燃烧室内的空气，并使混合迅速而均匀，需采取燃烧室内的空气，并使混合迅速而均匀，需采取两种措施：两种措施：（1）采用雾化质量较好的多孔式喷油器。）采用雾化质量较好的多孔式喷油器。将雾状将雾状柴油尽可能均匀地喷射到整个燃

3、烧室空间去。柴油尽可能均匀地喷射到整个燃烧室空间去。（2）适当组织空气运动，促进柴油与空气混合；）适当组织空气运动，促进柴油与空气混合；2）油膜蒸发混合）油膜蒸发混合 将绝大部分柴油喷向球形油膜燃烧室的壁面上，将绝大部分柴油喷向球形油膜燃烧室的壁面上，形成一层油膜形成一层油膜。少量油粒（少量油粒（5）悬浮在燃烧室内的空气中，形）悬浮在燃烧室内的空气中，形成着火源。成着火源。随着燃烧过程的进行，产生大量热量，辐射到随着燃烧过程的进行，产生大量热量，辐射到油膜上，使油膜加速蒸发，不断提供新鲜混合气，油膜上，使油膜加速蒸发，不断提供新鲜混合气，保证燃烧过程迅速而有效地进行。保证燃烧过程迅速而有效地进

4、行。1柴油机燃烧过程的特点柴油机燃烧过程的特点 （1）柴油机内的燃烧是在密闭的气缸内进行的，因此燃）柴油机内的燃烧是在密闭的气缸内进行的，因此燃油的燃烧将直接造成气缸油的燃烧将直接造成气缸内压力、温度的升高内压力、温度的升高；（2）气缸内无事先准备好的可燃混合气，燃油是在接近）气缸内无事先准备好的可燃混合气，燃油是在接近压缩终点时才喷入气缸与空气混合，而在一般情况下是压缩终点时才喷入气缸与空气混合，而在一般情况下是边边喷射边燃烧喷射边燃烧；（3）燃烧不是借助外源点火，而是）燃烧不是借助外源点火，而是自燃的自燃的，并且发生第，并且发生第一个火源的部位不固定；一个火源的部位不固定；（4）在整个燃烧

5、室中，混合气成分在不同区域、不同时）在整个燃烧室中，混合气成分在不同区域、不同时刻并不是均匀的，因而刻并不是均匀的，因而火焰向各处传播火焰向各处传播的条件也的条件也不是一致不是一致的的。2燃烧过程的四个阶段燃烧过程的四个阶段1.1.滞燃期：滞燃期：A-BA-B2.2.速燃期：速燃期：B-C B-C 3.3.缓燃期：缓燃期：C-DC-DD点为温度最高点：2000-2500K4.4.后燃期：后燃期：D-ED-E 滞燃期（着火落后期）滞燃期（着火落后期） 喷油始点喷油始点A到压力开始急剧升高时的燃烧始点到压力开始急剧升高时的燃烧始点B。燃油。燃油喷入气缸后，并非立即着火燃烧，而需要经历着火前的物喷入

6、气缸后，并非立即着火燃烧，而需要经历着火前的物理准备过程和化学准备过程。理准备过程和化学准备过程。滞燃期太长滞燃期太长，则在滞燃期内喷入燃烧室中的燃料，则在滞燃期内喷入燃烧室中的燃料就多，在着火前形成的可燃混合气也多，燃烧时的就多，在着火前形成的可燃混合气也多，燃烧时的压力升高率和最高燃烧压力会很高，运动零件受到压力升高率和最高燃烧压力会很高，运动零件受到强烈的冲击负荷，强烈的冲击负荷，发动机运转粗暴发动机运转粗暴，影响使用寿命。，影响使用寿命。因此，为了能控制燃烧过程，降低柴油机的机械负因此，为了能控制燃烧过程，降低柴油机的机械负荷并使之运转平稳，荷并使之运转平稳，应设法缩短滞燃期。应设法缩

7、短滞燃期。滞燃期过短滞燃期过短，又对，又对混合气形成不利混合气形成不利，反过来又使，反过来又使柴油机性能恶化。柴油机性能恶化。速燃期（急燃期）速燃期（急燃期） 从燃烧始点从燃烧始点B到气缸内的最大压力点到气缸内的最大压力点C。从燃烧始点。从燃烧始点开始，火焰自开始，火焰自火源迅速向各处传播火源迅速向各处传播，使燃烧速度迅速增，使燃烧速度迅速增加，急剧放热，导致燃烧室中温度和压力迅速上升，直加，急剧放热，导致燃烧室中温度和压力迅速上升，直至压力最大点为止至压力最大点为止 。 缓燃期缓燃期 从最高压力点从最高压力点C起到最高温度点起到最高温度点D为止。此阶段燃烧仍以为止。此阶段燃烧仍以较快速度进行

8、，燃气温度继续升高到较快速度进行，燃气温度继续升高到18002200K。由于活塞。由于活塞已开始离开上止点下行，气缸容积增大，压力下降。已开始离开上止点下行，气缸容积增大，压力下降。如果所喷如果所喷入的燃油得不到必须的氧气，则容易裂解而形成炭烟。入的燃油得不到必须的氧气，则容易裂解而形成炭烟。 适当加强燃烧室内的空气运动，加速均匀混合气的适当加强燃烧室内的空气运动，加速均匀混合气的形成，对保证缓燃期中燃油迅速而完全地燃烧具有重形成，对保证缓燃期中燃油迅速而完全地燃烧具有重要作用。要作用。 IV后燃期（补燃期）后燃期（补燃期） 从最高燃烧温度点从最高燃烧温度点D起到燃烧过程结束点起到燃烧过程结束

9、点E为止。由于燃为止。由于燃烧时间短促，燃料和空气的混合又不均匀，总有一些燃料不能烧时间短促，燃料和空气的混合又不均匀，总有一些燃料不能及时烧完，拖到膨胀行程中继续燃烧。在此期间，压力和温度及时烧完，拖到膨胀行程中继续燃烧。在此期间，压力和温度均降低。均降低。 后燃使柴油机经济性下降，并增加了活塞组的热负荷，后燃使柴油机经济性下降，并增加了活塞组的热负荷，使排气温度增高。应尽量减少后燃。使排气温度增高。应尽量减少后燃。 u 燃烧室分类燃烧室分类 燃燃烧烧室室 直直接接喷喷射射式式 分分开开式式 开开式式 半半开开式式 涡涡流流室室 预预燃燃室室 形形 球球形形 U 形形 1. 直接喷射式燃烧室

10、直接喷射式燃烧室 1）开式燃烧室）开式燃烧室结构形式结构形式燃烧室是由气缸盖底平燃烧室是由气缸盖底平面、活塞顶面和气缸壁面、活塞顶面和气缸壁形成的单一容积，活塞形成的单一容积，活塞顶一般做成浅凹状。适顶一般做成浅凹状。适用于缸径用于缸径D160mm的的中中低速柴油机低速柴油机。 混合气形成特点混合气形成特点（1）混合气形成的方式基本上是）混合气形成的方式基本上是空间雾化混合空间雾化混合。（2）靠）靠很高的喷油压力很高的喷油压力和和多孔喷油器多孔喷油器（68孔），孔），将柴油尽可能均匀喷散在燃烧室空间。将柴油尽可能均匀喷散在燃烧室空间。（3）不需要有意识地组织气流运动不需要有意识地组织气流运动，