可燃混合氣的形成與燃燒室的型式

　　一、可燃混合氣的形成
　　燃料噴入氣缸后與空氣混合形成可燃混合氣的質(zhì)量，對(duì)燃燒過程起著決定性的作用。由于著火延遲時(shí)間很短，所以可燃混合氣的形成是在極短的時(shí)間內(nèi)完成的，為了提高柴油機(jī)可燃混合氣形成的質(zhì)量，通常采取下列措施：
　　１、噴入氣缸的燃料應(yīng)霧化良好，并具有一定的射程，即油粒微小而且均勻，并充滿整個(gè)燃燒室空間。這樣保證霧化的燃料與燃燒室的空氣的接觸面增大，可加速燃料發(fā)火前的預(yù)熱、蒸發(fā)和氧化，即可縮短著火延遲期。
　　２、燃料噴射的形狀應(yīng)與燃燒室的形狀相適應(yīng)，以便在燃燒室空間形成良好的混合氣。
　　３、在燃燒室內(nèi)造成強(qiáng)烈的空氣渦流，促使燃料在發(fā)火前與空氣充分地混合
　　以上措施通過選擇合適的燃燒室型式和噴油裝置來實(shí)現(xiàn)。
　　二、燃燒室的型式
　　在柴油機(jī)中由于燃燒室的型式不同，混合氣形成的方法也不同，大致可分為：空氣混合氣形成、油膜混合氣形成和復(fù)合式混合氣形成。現(xiàn)代柴油機(jī)的燃燒室可以分為兩大類：
　　１、直接噴射式燃燒室：這種燃燒室設(shè)在活塞頂上，是一個(gè)統(tǒng)一的空間。主要指噴射油束與燃燒室形狀相互配合，使燃油與空氣均勻地混合。直接噴射式燃燒室又可分為統(tǒng)一式、半分開式、球型油膜式及復(fù)合式等型式。
　　２、分開式燃燒室：燃燒室被明顯分隔成兩部分，其一部分由活塞頂面及氣缸蓋底面組成；另一部分在氣缸蓋或氣缸體中，兩者以一條或數(shù)條通道相聯(lián)接。分開式燃燒室主要包括渦流室和預(yù)燃室。
１.統(tǒng)一式燃燒室
　　統(tǒng)一式燃燒室是由氣缸蓋底面、活塞頂面及缸壁所形成的統(tǒng)一容積所構(gòu)成。這種燃燒室內(nèi)渦流運(yùn)動(dòng)很微弱，為使燃料盡可能地分布到整個(gè)燃燒室空間，一般將活塞頂做成淺凹狀，使其與油束形狀很好地配合，避免油束和燃燒火焰直接與氣缸壁接觸。這種燃燒室屬于空間形成混合氣。它有如下特點(diǎn)：
　　１、形狀簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，散熱面積小，散熱損失少，容易起動(dòng)，柴油機(jī)的燃油消耗率比其它型式的燃燒室都低，因此應(yīng)用較廣泛。大、中、小型，高、中、低速柴油機(jī)均可采用這種燃燒室。
　　２、對(duì)燃油噴射系統(tǒng)要求高。為保證良好的霧化質(zhì)量，必須采用較高的噴射壓力和多孔噴油器，其噴孔直徑很小，加工制造比較費(fèi)工時(shí)。
　　３、柴油機(jī)的**高燃燒壓力pz和壓力升高率都較高，使曲柄連桿機(jī)構(gòu)受力較大。
　　４、對(duì)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化及燃料質(zhì)量特別敏感。因?yàn)檗D(zhuǎn)速變化和燃料質(zhì)量直接影響著噴霧質(zhì)量。


2．半分開式燃燒室［http://diesel.hrbeu.edu.cn/test/zhang7/jie6/pic_4.htm］
　　半分開式燃燒室是由兩個(gè)分空間構(gòu)成：一部分是活塞頂上較深的凹坑，有時(shí)還將凹坑處直徑縮小，構(gòu)成活塞頂燃燒室，另一部分是活塞頂部余隙2的空間。兩部分之間沒有縮小的通道明顯地分開，故稱為半分開式。
　　半分開式燃燒室是靠噴霧質(zhì)量及壓縮過程中空氣在活塞頂?shù)纳畎伎觾?nèi)產(chǎn)生擠壓渦流這兩方面作用，促使燃油與空氣均勻混合。
　　與統(tǒng)一式比較，半分開式燃燒室對(duì)燃油系統(tǒng)的要求較低，但仍保持燃油消耗率低、起動(dòng)方便的優(yōu)點(diǎn)，并使柴油機(jī)工作比較柔和。

3．球型油膜燃燒室
　　球型油膜燃燒室基本上是屬于半分開式的一種型式。但工作過程與半分開式不同。半分開式燃燒室主要是空間霧化混合，而球型油膜燃燒室卻為油膜蒸發(fā)形成混合氣。
　　該型式燃燒室是在活塞頂部加工有一深的球形空間。工作時(shí)，噴油器將燃油順氣流方向沿燃燒室壁面噴射，在強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流作用下，使燃油攤布在燃燒室壁上，形成一層很薄的油膜，在較低的溫度下蒸發(fā)，以控制燃油的裂解反應(yīng)。蒸發(fā)出的油氣與空氣混合成均勻的混合氣。噴油過程中，從油束中分散出的一小部分極細(xì)的油霧，在熾熱的空氣中首先完成著火準(zhǔn)備，形成火源，靠此火源點(diǎn)燃由球型室壁上蒸發(fā)形成的可燃混合氣。隨著燃燒的進(jìn)行，產(chǎn)生大量熱量，形成火源，促使燃燒室壁上的油膜不斷蒸發(fā)、燃燒。　　
　　球型油膜燃燒室的特點(diǎn)是：工作柔和，燃燒噪音小，排煙少，性能指標(biāo)好，并能使用多種燃料。缺點(diǎn)是冷車起動(dòng)困難，多用于小型高速柴油機(jī)。

4．復(fù)合式燃燒室
　　復(fù)合式燃燒室是一種介于球型油膜與半分開式燃燒室之間的型式。把空間霧化與油膜蒸發(fā)很好的結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)燃油與空氣的混合。
　　燃燒室位于活塞頂正中心，呈"U"字型的凹坑。 噴油方向基本上與空氣渦流方向垂直。有一個(gè)很小的順氣流趨勢(shì)的偏角，使一部分燃油在渦流作用下沿燃燒室壁面分布為油膜；另一部分則產(chǎn)生空間霧化。兩者比例與柴油機(jī)工況有關(guān)。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速較高時(shí)，氣流運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，油膜形成增多，具有油膜燃燒的特點(diǎn)。而在低速運(yùn)轉(zhuǎn)或起動(dòng)時(shí)，氣流速度低，使空間霧化燃燒增多，具有空間燃燒的特點(diǎn)，從而改善了冷機(jī)起動(dòng)性能。此外，復(fù)合式燃燒系統(tǒng)還具有能適應(yīng)多種燃料(如柴油、煤油、汽油、重油都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn))，對(duì)燃油系統(tǒng)要求低等特點(diǎn)。

5．渦流室式燃燒室
　　渦流室式燃燒室是由渦流室和主燃燒室兩部分所組成。兩部分之間通過一個(gè)或幾個(gè)通道相連通。通道方向與活塞頂傾斜一角度，并與渦流室相切。渦流室容積約占整個(gè)壓縮容積的60一80％。噴油器安裝在渦流室內(nèi)，燃油順著渦流方向噴射。渦流室通常做成球形，在壓縮過程中，氣缸內(nèi)的空氣經(jīng)通道被壓入渦流室中，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的有組織的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)燃油噴入渦流室時(shí)，較強(qiáng)烈的渦流沖散形成均勻的可燃混合氣，并發(fā)生燃燒，使渦流室內(nèi)的氣體壓力和溫度升高。在開始膨脹沖程時(shí)，渦流室中未燃燒的混合氣和燃?xì)庖黄穑?jīng)通道沖入主燃燒室，與主燃室中的空氣進(jìn)一步混合燃燒。
　　渦流室式燃燒室的特點(diǎn)是：
(1)對(duì)燃油系統(tǒng)要求不高，因?yàn)樗饕揽繌?qiáng)烈的渦流作用形成混合氣，因此不需要很高的噴射壓力。
(2)柴油機(jī)工作平穩(wěn)。由于初期燃燒過程是在渦流室內(nèi)進(jìn)行，不直接作用在活塞上，使主燃燒室的壓力升高率較小。
(3)對(duì)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化不敏感。由于壓縮渦流隨轉(zhuǎn)速升高而增強(qiáng)，所以在較高轉(zhuǎn)速時(shí)仍能保證較好的混合質(zhì)量，因此渦流室式燃燒室適用于高速小型柴油機(jī)。
　　渦流室式燃燒室的缺點(diǎn)是：相對(duì)散熱面積大，而渦流室又直接與冷卻水接觸，使散熱損失加大；由于氣體從渦流室向主燃燒室流動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的節(jié)流損失較大，因而使柴油機(jī)冷機(jī)起動(dòng)困難，燃油消耗較高。

6．預(yù)燃室式燃燒室
　　它是由裝于氣缸蓋的預(yù)燃室和活塞上部的主燃燒室兩部分所構(gòu)成。兩者之間由一個(gè)或幾個(gè)孔道相通。噴油器安裝在預(yù)燃室中心線附近。　　預(yù)燃室式燃燒室與渦流室式的工作過程不同，預(yù)燃室的連接通道與內(nèi)部空間不相切，因此，氣流不會(huì)產(chǎn)生渦流，而是產(chǎn)生強(qiáng)大的紊流，依靠紊流的作用，使一部分燃料霧化混合。當(dāng)部分燃料首先在預(yù)燃室內(nèi)著火燃燒后，使預(yù)燃室中的壓力和溫度迅速升高，將預(yù)燃室中的混合氣高速噴入主燃燒室內(nèi)，造成強(qiáng)烈的氣體擾動(dòng)，使大部分燃料在主燃燒室里混合燃燒。
　　預(yù)燃室的容積較小，一般只占總?cè)紵颐娣e的20％一40％。同時(shí)，與主燃燒室之間的通道面積較小，因此預(yù)燃室與主燃燒室之間的壓差較大，流動(dòng)損失也大。
　　預(yù)燃室和渦流室兩種燃燒室具有相似的特點(diǎn)：由于預(yù)燃室與主燃室之間通道面積很小，具有強(qiáng)烈的節(jié)流作用，使主燃燒室中壓力升高緩慢，**高燃燒壓力較低，柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；對(duì)燃油系統(tǒng)的要求較低，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的單孔軸針式噴油器，噴油壓力要求較低。燃油系統(tǒng)工作可靠；同時(shí)對(duì)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速變化、燃油品質(zhì)的敏感性較小。預(yù)燃室燃燒室的缺點(diǎn)是：燃油消耗率高、起動(dòng)困難。預(yù)燃室噴嘴由于在高溫環(huán)境工作，容易損壞。

發(fā)表于 @ 2007年09月05日 19:58:00 |點(diǎn)擊數(shù)（）

舊一篇:散熱器問題! | 新一篇:柴油機(jī)發(fā)生重大事故的前兆