第五章 柴油機(jī)混合氣的形成及燃燒2

1、2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院第五章 柴油機(jī)混合氣的形成及燃燒2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 柴油的特點(diǎn)是較難揮發(fā)、較難點(diǎn)燃和較柴油的特點(diǎn)是較難揮發(fā)、較難點(diǎn)燃和較易自燃，因此，適用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。易自燃，因此，適用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。 柴油機(jī)的著火是多點(diǎn)、不受控制的爆炸性柴油機(jī)的著火是多點(diǎn)、不受控制的爆炸性燃燒，爆發(fā)壓力高，燃燒噪聲大，工作粗暴。燃燒，爆發(fā)壓力高，燃燒噪聲大，工作粗暴。柴油機(jī)的混合氣形成條件惡劣，除了時(shí)間短柴油機(jī)的混合氣形成條件惡劣，除了時(shí)間短之外，空間上周向與徑向混合不均勻，時(shí)間之外，空間上周向與徑向混合不均勻，時(shí)間上邊混合、邊燃燒、交叉進(jìn)行。上邊混合

2、、邊燃燒、交叉進(jìn)行。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院1 1、著火延遲期、著火延遲期 一、柴油機(jī)燃燒過(guò)程概述燃燒過(guò)程概述 5-1 柴油機(jī)的燃燒過(guò)程 著火延遲期也稱(chēng)為滯燃期。著火延遲期也稱(chēng)為滯燃期。 混合氣準(zhǔn)備的物理和化學(xué)過(guò)混合氣準(zhǔn)備的物理和化學(xué)過(guò)程程。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2、速燃期 著火延遲期內(nèi)準(zhǔn)備好的混合氣著火延遲期內(nèi)準(zhǔn)備好的混合氣幾乎同時(shí)開(kāi)始燃燒幾乎同時(shí)開(kāi)始燃燒。 應(yīng)應(yīng)控制壓力升高率，防止工作控制壓力升高率，防止工作粗暴粗暴。 柴油機(jī)柴油機(jī)p/p/不大于不大于0.4-0.4-0.5MPa/(0.5MPa/(CA)CA)的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。2021-11-2

3、5南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院3、 緩燃期 燃燒的進(jìn)行漸趨緩慢。燃燒的進(jìn)行漸趨緩慢。 盡可能地加速混合氣的形成，盡可能地加速混合氣的形成，保證迅速而完全的燃燒保證迅速而完全的燃燒。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院4、補(bǔ)燃期 盡量縮短補(bǔ)燃期，盡量縮短補(bǔ)燃期，減少補(bǔ)燃期內(nèi)燃燒的燃減少補(bǔ)燃期內(nèi)燃燒的燃油量。油量。 補(bǔ)燃產(chǎn)生的負(fù)面影響：補(bǔ)燃產(chǎn)生的負(fù)面影響：在補(bǔ)燃期內(nèi)，在補(bǔ)燃期內(nèi)，燃料在較低的膨脹比下放熱，所放出的燃料在較低的膨脹比下放熱，所放出的熱量難于有效地利用，使柴油機(jī)零件的熱量難于有效地利用，使柴油機(jī)零件的熱負(fù)荷增加，排氣溫度升高，傳給冷卻熱負(fù)荷增加，排氣溫度升高，傳給冷卻水的熱損失也增

4、加，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性下水的熱損失也增加，柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性下降。所以補(bǔ)燃期應(yīng)盡可能地縮短。降。所以補(bǔ)燃期應(yīng)盡可能地縮短。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院縮短補(bǔ)燃的措施：縮短補(bǔ)燃的措施：加強(qiáng)燃燒室內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)燃燒室內(nèi)的氣流運(yùn)動(dòng)，改善混合氣的形成，減少緩燃期內(nèi)的噴油量，并提改善混合氣的形成，減少緩燃期內(nèi)的噴油量，并提高緩燃階段的燃燒速度，使燃燒盡可能在上止點(diǎn)附高緩燃階段的燃燒速度，使燃燒盡可能在上止點(diǎn)附近基本完成。近基本完成。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院二、二、 著火延遲期對(duì)柴油機(jī)性能的影響著火延遲期對(duì)柴油機(jī)性能的影響 期間噴

5、入缸內(nèi)的燃料量 著火前可燃混合氣量 ，Pmax。 Pmax 沖擊載荷，工作粗暴，柴油機(jī)壽命。 混合氣形成欠佳 柴油機(jī)性能p2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 當(dāng)i過(guò)大時(shí)，前期噴入的燃料量增加，使速燃期內(nèi)的壓力迅速增高，因其發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴，振動(dòng)噪聲增加，燃燒難以控制。 i過(guò)小時(shí)，對(duì)混合氣形成不利，性能惡化?？傮w來(lái)說(shuō)為控制燃燒過(guò)程，降低機(jī)械負(fù)荷使發(fā)動(dòng)機(jī)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)盡量減小滯燃期。 總結(jié)：2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 壓縮溫度和壓力壓縮溫度和壓力 、 噴油提前角噴油提前角 、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速N、 十六烷值、增壓十六烷值、增壓三、影響三、影響 著火延遲期因素著火延遲期因素2021-1

6、1-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院隨著壓縮溫度和壓力隨著壓縮溫度和壓力提高，滯燃期減小。提高，滯燃期減小。溫度壓力是影響滯燃溫度壓力是影響滯燃期的期的直接因素直接因素，其他一些因素是通過(guò)其他一些因素是通過(guò)壓縮溫度和壓力而間壓縮溫度和壓力而間接影響滯燃期的。接影響滯燃期的。1、溫度和壓力：溫度和壓力：2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院高轉(zhuǎn)速時(shí)最佳噴油角低轉(zhuǎn)速時(shí)最佳噴油角最大的影響因素。 高轉(zhuǎn)速時(shí)最佳噴油角低轉(zhuǎn)速時(shí)最佳噴油角 著火時(shí)刻著火時(shí)刻推遲，使燃燒推遲，使燃燒 Tc ，Pc i （燃料（燃料進(jìn)入氣缸時(shí)空氣進(jìn)入氣缸時(shí)空氣溫度和壓力低）溫度和壓力低）Tc ，Pc i 2021-11-25

7、南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 3、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速： n 漏氣、散熱損失漏氣、散熱損失 Pc ，Tc 噴油壓力噴油壓力 霧化霧化 i ；n氣流運(yùn)動(dòng)氣流運(yùn)動(dòng) 蒸發(fā)蒸發(fā) 混合氣形成好轉(zhuǎn)混合氣形成好轉(zhuǎn) i 。 但但n 著火延遲期著火延遲期 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院4、l增壓 Pc ，Tc i 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院5、 十六烷值十六烷值 十六烷值 柴油的自燃性 缸內(nèi)p，T大時(shí)， i影響不大； 缸內(nèi)p，T小時(shí) i 。6、 壓縮比壓縮比 Tc，Pc i 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院四、燃燒過(guò)程中要注意的問(wèn)題四、燃燒過(guò)程中要注意的問(wèn)題1、混合氣形成困難，燃燒不

8、完全、混合氣形成困難，燃燒不完全混合極不均勻混合氣形成時(shí)間短，邊噴油、邊混合、邊燃燒。改進(jìn)措施：改進(jìn)措施：1）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)的渦流運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)上，促進(jìn)缸內(nèi)的渦流運(yùn)動(dòng)2）供給較多的空氣。）供給較多的空氣。 大于大于1，一般取，一般取1.3，但至少，但至少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。效壓力降低，這與提高其動(dòng)力性相矛盾。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2、工作粗暴，燃燒噪聲較大、工作粗暴，燃燒噪聲較大混合極不均勻混合氣形成

9、時(shí)間短，邊噴油、邊混合、邊燃燒。改進(jìn)措施：改進(jìn)措施：縮短著火延遲時(shí)間，減少滯燃期內(nèi)的噴油量，減少縮短著火延遲時(shí)間，減少滯燃期內(nèi)的噴油量，減少滯燃期內(nèi)形成可燃混合氣的數(shù)量。但和動(dòng)力性相矛滯燃期內(nèi)形成可燃混合氣的數(shù)量。但和動(dòng)力性相矛盾。盾。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院燃油在高溫缺氧下燃燒時(shí)易形成碳煙。燃油在高溫缺氧下燃燒時(shí)易形成碳煙。減少黑煙的主要措施：減少黑煙的主要措施：1）增加過(guò)量空氣系數(shù)）增加過(guò)量空氣系數(shù)，但與提高柴油機(jī)的動(dòng)力性，但與提高柴油機(jī)的動(dòng)力性相矛盾。相矛盾。2）改善混合氣的形成，與改善柴油機(jī)工作的柔和性）改善混合氣的形成，與改善柴油機(jī)工作的柔和性相矛盾。相矛盾。3、

10、排氣冒黑煙、排氣冒黑煙主要發(fā)生在大負(fù)荷工況時(shí)，如加速，爬坡時(shí)。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院暖機(jī)時(shí)，一般先冒白煙，后冒藍(lán)煙，然后變?yōu)闊o(wú)暖機(jī)時(shí)，一般先冒白煙，后冒藍(lán)煙，然后變?yōu)闊o(wú)色。色。4、排氣冒藍(lán)煙、白煙、排氣冒藍(lán)煙、白煙 冷起動(dòng)及怠速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣缸內(nèi)溫度低，冷起動(dòng)及怠速、低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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受光線燃燒不良，不同直徑的柴油微粒隨廢氣排出受光線的反射呈現(xiàn)出不同的顏色，白煙是由的反射呈現(xiàn)出不同的顏色，白煙是由0.61m的顆的顆粒構(gòu)成，而藍(lán)煙是由粒構(gòu)成，而藍(lán)煙是由0.6m以下的顆粒構(gòu)成。以下的顆粒構(gòu)成。2021-11-25南京航空航天

11、大學(xué)金城學(xué)院 為了分析評(píng)價(jià)燃燒過(guò)程，必須掌握放熱速率隨為了分析評(píng)價(jià)燃燒過(guò)程，必須掌握放熱速率隨曲軸轉(zhuǎn)角變化規(guī)律曲軸轉(zhuǎn)角變化規(guī)律放熱規(guī)律。從宏觀上分析燃放熱規(guī)律。從宏觀上分析燃燒組織情況，判斷進(jìn)行的是否完善。燒組織情況，判斷進(jìn)行的是否完善。 五、燃燒放熱規(guī)律五、燃燒放熱規(guī)律2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 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，單位在燃燒過(guò)程中的某一時(shí)刻，單位時(shí)間內(nèi)（或時(shí)間內(nèi)（或1 1曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)）燃燒的燃油所放出的曲軸轉(zhuǎn)角內(nèi)）燃燒的燃油所放出的熱量。熱量。 累積放熱百分比累積放熱百分比: : 從燃燒過(guò)程開(kāi)始至某一時(shí)刻為從燃燒過(guò)程開(kāi)始至某一時(shí)刻為止已經(jīng)

12、燃燒的燃油與循環(huán)供油量的比值。止已經(jīng)燃燒的燃油與循環(huán)供油量的比值。 燃燒放熱規(guī)律燃燒放熱規(guī)律是指是指瞬時(shí)放熱速率瞬時(shí)放熱速率和和累積放熱百分累積放熱百分比比隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院汽油機(jī)放熱速率最大值最高，汽油機(jī)放熱速率最大值最高，燃燒持續(xù)期較短，但初始放燃燒持續(xù)期較短，但初始放熱速率較低，燃燒噪聲低，熱速率較低，燃燒噪聲低，工作平穩(wěn)。工作平穩(wěn)。直噴式柴油機(jī)初始放熱速率直噴式柴油機(jī)初始放熱速率最高，燃燒噪聲大，工作粗最高，燃燒噪聲大，工作粗暴。同樣壓縮比情況下后燃暴。同樣壓縮比情況下后燃損失較汽油機(jī)大，熱效率低。損失較汽油機(jī)大，熱

13、效率低。分隔式柴油機(jī)初始放熱率低，分隔式柴油機(jī)初始放熱率低，燃燒噪聲低，工作平穩(wěn)，但燃燒噪聲低，工作平穩(wěn)，但燃燒持續(xù)角較長(zhǎng)，熱效率低，燃燒持續(xù)角較長(zhǎng)，熱效率低，燃油經(jīng)濟(jì)性差。燃油經(jīng)濟(jì)性差。 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院較理想的柴油機(jī)燃燒放熱規(guī)律 有一合適的有一合適的燃燒起點(diǎn)燃燒起點(diǎn)，同時(shí)燃燒應(yīng)該是，同時(shí)燃燒應(yīng)該是先緩后急先緩后急。 開(kāi)始放熱階段，控制開(kāi)始放熱階段，控制燃燒放熱速率燃燒放熱速率，以，以降低壓力升高率。降低壓力升高率。 然后燃燒應(yīng)加速進(jìn)行，絕大部分燃油在然后燃燒應(yīng)加速進(jìn)行，絕大部分燃油在盡可能靠近上止點(diǎn)處完成燃燒。盡可能靠近上止點(diǎn)處完成燃燒。 燃燒持續(xù)時(shí)間燃燒持續(xù)時(shí)

14、間不宜過(guò)長(zhǎng)。不宜過(guò)長(zhǎng)。 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院燃燒起點(diǎn)燃燒起點(diǎn)、燃燒放熱規(guī)律曲線形狀燃燒放熱規(guī)律曲線形狀和燃燒持續(xù)時(shí)間和燃燒持續(xù)時(shí)間被認(rèn)為是燃燒放熱被認(rèn)為是燃燒放熱規(guī)律的三要素。規(guī)律的三要素。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院一一 、供油系統(tǒng)和、供油系統(tǒng)和噴射過(guò)程噴射過(guò)程 1、 供油系統(tǒng)的供油系統(tǒng)的組成組成 油箱 輸油泵 濾油器 低壓油管 噴油泵 高壓油管 噴油器 （噴油嘴） 5-2 燃油噴射和霧化 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 2、 噴油過(guò)程噴油過(guò)程 柱塞式噴油泵。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2021-11-25南京航空航天大學(xué)

15、金城學(xué)院2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 3、 噴油延遲時(shí)間噴油延遲時(shí)間 從噴油泵內(nèi)燃油頂開(kāi)出油閥進(jìn)入高壓油管至油壓壓開(kāi)噴油嘴針閥的時(shí)間。 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 4、噴射過(guò)程 定義：從噴油泵開(kāi)始供油直至噴油器停止噴油的過(guò)程n 噴射延遲階段 n 主噴射階段 n 噴射結(jié)束階段 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 定義定義：n 供油規(guī)律供油規(guī)律：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)噴單位時(shí)間內(nèi)噴油泵的供油量隨時(shí)間的變化油泵的供油量隨時(shí)間的變化關(guān)系關(guān)系。 n 噴油規(guī)律噴油規(guī)律：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)噴單位時(shí)間內(nèi)噴油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量油器噴入燃燒室內(nèi)的燃油量隨時(shí)間的變化關(guān)系。隨時(shí)間的變化關(guān)系

16、。5、供油規(guī)律和噴油規(guī)律 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院兩者的差異：n 噴油始點(diǎn)滯后于供油始點(diǎn) n 噴油持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng) n 最大噴油速率較低n 曲線的形狀有一定的變化 產(chǎn)生差異的原因：n 燃油的可壓縮性 n 系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生壓力波的傳播 n 高壓油管的彈性變形2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院6、不正常噴射現(xiàn)、不正常噴射現(xiàn)象象 1） 二次噴射二次噴射 高壓油管內(nèi)壓力波引起。高壓油管內(nèi)壓力波引起。 噴射時(shí)間噴射時(shí)間 霧化不良，燃燒不完全，補(bǔ)燃嚴(yán)霧化不良，燃燒不完全，補(bǔ)燃嚴(yán)重，排污重，排污 ，炭煙，炭煙 ，零件過(guò)熱。，零件過(guò)熱。 解決辦法：是解決辦法：是增加出油閥的減壓容積增加出油

17、閥的減壓容積，但過(guò)大會(huì)，但過(guò)大會(huì)造成高壓油管穴蝕；造成高壓油管穴蝕；增大出油閥開(kāi)啟壓力增大出油閥開(kāi)啟壓力，但過(guò)，但過(guò)大會(huì)造成低速、小負(fù)荷時(shí)噴射不正常；大會(huì)造成低速、小負(fù)荷時(shí)噴射不正常；縮短高壓縮短高壓油管長(zhǎng)度油管長(zhǎng)度等。等。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2）滴油現(xiàn)象）滴油現(xiàn)象 在噴油器針閥密封正常的情況下，由于噴射終了階在噴油器針閥密封正常的情況下，由于噴射終了階段燃油壓力下降過(guò)慢造成針閥不能快速落座，出現(xiàn)滴油段燃油壓力下降過(guò)慢造成針閥不能快速落座，出現(xiàn)滴油現(xiàn)象，導(dǎo)致碳煙增多，并容易引起噴孔積碳堵塞。解決現(xiàn)象，導(dǎo)致碳煙增多，并容易引起噴孔積碳堵塞。解決辦法仍是辦法仍是加大出油閥的

18、減壓容積，增加針閥的彈簧剛度、加大出油閥的減壓容積，增加針閥的彈簧剛度、減小針閥往復(fù)慣性質(zhì)量、減小噴孔截面積減小針閥往復(fù)慣性質(zhì)量、減小噴孔截面積等。等。 3） 斷續(xù)噴射斷續(xù)噴射 進(jìn)入噴油嘴燃油量不穩(wěn)定，壓力波動(dòng)引起。進(jìn)入噴油嘴燃油量不穩(wěn)定，壓力波動(dòng)引起。 噴油時(shí)間正常，但針閥運(yùn)動(dòng)次數(shù)噴油時(shí)間正常，但針閥運(yùn)動(dòng)次數(shù) ，噴油嘴易磨損。，噴油嘴易磨損。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 4)不規(guī)則噴射和隔次噴射不規(guī)則噴射和隔次噴射 噴油泵噴油泵供油量過(guò)小時(shí)供油量過(guò)小時(shí)，循環(huán)噴油量不斷變動(dòng)，循環(huán)噴油量不斷變動(dòng)，稱(chēng)為稱(chēng)為不規(guī)則噴射不規(guī)則噴射，極端情況下出現(xiàn)有的循環(huán)不噴，極端情況下出現(xiàn)有的循環(huán)不噴

19、油的現(xiàn)象，稱(chēng)為油的現(xiàn)象，稱(chēng)為隔次噴射隔次噴射。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下極。發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下極易出現(xiàn)這種不正常噴射現(xiàn)象，造成易出現(xiàn)這種不正常噴射現(xiàn)象，造成怠速游車(chē)怠速游車(chē)。解決辦法：有解決辦法：有出油閥削扁出油閥削扁等措施。等措施。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院正常與不正常噴射比較2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院5）噴射系統(tǒng)中的穴蝕破壞 穴蝕破壞出現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)與燃油接觸的金屬表面上。 產(chǎn)生的機(jī)理：在高壓容積內(nèi)產(chǎn)生壓力波動(dòng)時(shí)，在極低的壓力區(qū)形成汽泡，隨后壓力迅速升高使汽泡爆裂而產(chǎn)生沖擊波，這種沖擊波多次作用于金屬表面則引起穴蝕。 穴蝕破壞會(huì)影響到噴射系統(tǒng)的工作可靠性和使用壽命。 2

20、021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院7、對(duì)噴射系統(tǒng)的要求 1 1）在任一工況下都不出現(xiàn)不正常噴射現(xiàn)象，不產(chǎn)）在任一工況下都不出現(xiàn)不正常噴射現(xiàn)象，不產(chǎn)生穴蝕破壞。生穴蝕破壞。 2 2）根據(jù)不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的工況要求，在最佳的噴）根據(jù)不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的工況要求，在最佳的噴油時(shí)刻，精確提供所需的燃油量。油時(shí)刻，精確提供所需的燃油量。 3 3）盡可能實(shí)現(xiàn)理想的噴油規(guī)律。）盡可能實(shí)現(xiàn)理想的噴油規(guī)律。 4 4）良好的油束特性能滿(mǎn)足具體燃燒室的要求。）良好的油束特性能滿(mǎn)足具體燃燒室的要求。 5 5）對(duì)于噴射系統(tǒng)的強(qiáng)化，應(yīng)采取相應(yīng)的措施保證）對(duì)于噴射系統(tǒng)的強(qiáng)化，應(yīng)采取相應(yīng)的措施保證有關(guān)零部件的強(qiáng)度和剛度，同

21、時(shí)注意降低噴射系有關(guān)零部件的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)注意降低噴射系統(tǒng)的噪聲與振動(dòng)。統(tǒng)的噪聲與振動(dòng)。 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 更高的噴射壓力和噴油速更高的噴射壓力和噴油速率以及更短的噴油持續(xù)時(shí)率以及更短的噴油持續(xù)時(shí)間已是技術(shù)發(fā)展的一個(gè)明間已是技術(shù)發(fā)展的一個(gè)明顯趨勢(shì)。顯趨勢(shì)。 為避免柴油機(jī)工作過(guò)于粗為避免柴油機(jī)工作過(guò)于粗暴，又希望實(shí)現(xiàn)暴，又希望實(shí)現(xiàn)“先緩后先緩后急急”的噴油規(guī)律。的噴油規(guī)律。 在所有的工況下都希望在在所有的工況下都希望在噴射結(jié)束階段能盡可能迅噴射結(jié)束階段能盡可能迅速地結(jié)束噴射。速地結(jié)束噴射。理想的噴油規(guī)律：2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院二二 、噴油泵速度

22、特性、噴油泵速度特性及其校正及其校正 1、 節(jié)流作用節(jié)流作用 理論上 （不存在節(jié)流） 實(shí)際上 （存在節(jié)流） 所以，實(shí)際供油比理論供油時(shí)間長(zhǎng)，供油量大。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 2、 噴油泵速度特性噴油泵速度特性 每循環(huán)供油量隨轉(zhuǎn)速n的變化關(guān)系。 n 節(jié)流作用 循環(huán)供油時(shí)間 循環(huán)供油量 g 3、 車(chē)用的適應(yīng)性車(chē)用的適應(yīng)性 車(chē)用 希望n g 噴油泵速度特性 n g 因此，噴油泵速度特性不適合于車(chē)用，必須進(jìn)行校正。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 正校正正校正車(chē)用高速柴油機(jī)，首先必須保證高速標(biāo)定車(chē)用高速柴油機(jī)，首先必須保證高速標(biāo)定工況時(shí)的供油量匹配（不冒黑煙），中間轉(zhuǎn)

23、速時(shí)工況時(shí)的供油量匹配（不冒黑煙），中間轉(zhuǎn)速時(shí)為保證最大扭矩需要多供油，噴油泵隨轉(zhuǎn)速降低為保證最大扭矩需要多供油，噴油泵隨轉(zhuǎn)速降低而使齒稈位移增大，多供油。而使齒稈位移增大，多供油。 負(fù)校正負(fù)校正在低轉(zhuǎn)速工況下，充氣效率下降，氣缸內(nèi)在低轉(zhuǎn)速工況下，充氣效率下降，氣缸內(nèi)空氣渦流運(yùn)動(dòng)很弱，若為保證最大扭矩而使低速空氣渦流運(yùn)動(dòng)很弱，若為保證最大扭矩而使低速工況供油量過(guò)多就容易冒黑煙，必須在低速時(shí)減工況供油量過(guò)多就容易冒黑煙，必須在低速時(shí)減少供油量。即噴油泵隨轉(zhuǎn)速降低而使齒稈位移減少供油量。即噴油泵隨轉(zhuǎn)速降低而使齒稈位移減小，少供油。小，少供油。 4、 校正校正 1 出油閥校正 2 調(diào)速器校正2021

24、-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院一、柴油機(jī)混合氣形成特點(diǎn)和方式一、柴油機(jī)混合氣形成特點(diǎn)和方式n混合氣形成特點(diǎn)混合氣形成特點(diǎn)n混合氣形成時(shí)間短；混合氣形成時(shí)間短；n燃料的蒸發(fā)性差；燃料的蒸發(fā)性差；1.柴油難以徹底霧化，必須采用較大的過(guò)量空氣柴油難以徹底霧化，必須采用較大的過(guò)量空氣系數(shù)，才能燃燒得較完全。（非增壓：系數(shù)，才能燃燒得較完全。（非增壓： =1.21.4;增壓增壓: =1.72.2）5-3 混合氣的形成和燃燒室混合氣的形成和燃燒室2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院u 混合氣形成的基本方式混合氣形成的基本方式（1）空間霧化混合方式）空間霧化混合方式n將燃油噴向燃燒室空間進(jìn)行霧

25、化，通過(guò)燃油與空氣將燃油噴向燃燒室空間進(jìn)行霧化，通過(guò)燃油與空氣之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，形成可燃混合氣的方法稱(chēng)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散，形成可燃混合氣的方法稱(chēng)為空間霧化混合。為空間霧化混合。n燃油與空氣之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度是影響燃油霧化的燃油與空氣之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度是影響燃油霧化的主要因素。主要因素。n混合氣形成的極度不均勻性。混合氣形成的極度不均勻性。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院提高空間霧化混合方式可燃混合氣形成質(zhì)量提高空間霧化混合方式可燃混合氣形成質(zhì)量的方法的方法(“油找氣油找氣”)：l提高噴油壓力、減小噴孔直徑，增加了燃油噴射提高噴油壓力

26、、減小噴孔直徑，增加了燃油噴射初速度，改善了燃油霧化特性，改善了徑向混合初速度，改善了燃油霧化特性，改善了徑向混合不均勻現(xiàn)象。不均勻現(xiàn)象。l在每循環(huán)噴油量一定的條件下，減小噴孔直徑意在每循環(huán)噴油量一定的條件下，減小噴孔直徑意味著增加了噴孔數(shù)目，改善了周向混合不均勻現(xiàn)味著增加了噴孔數(shù)目，改善了周向混合不均勻現(xiàn)象。象。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 空間霧化混合方式的優(yōu)缺點(diǎn)：空間霧化混合方式的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)：對(duì)燃油噴射系統(tǒng)要求高，噴孔數(shù)目多，噴優(yōu)：對(duì)燃油噴射系統(tǒng)要求高，噴孔數(shù)目多，噴射壓力高，霧化質(zhì)量好。射壓力高，霧化質(zhì)量好。發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)容易，燃油經(jīng)濟(jì)性好。發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)容易，燃油經(jīng)濟(jì)性好

27、。缺：著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量多，缺：著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量多，始燃量大，壓力升高率高，始燃量大，壓力升高率高，燃燒噪聲大燃燒噪聲大，發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴機(jī)工作粗暴。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院（2）油膜蒸發(fā)油膜蒸發(fā)混合方式混合方式2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 油膜蒸發(fā)混合方式的優(yōu)缺點(diǎn)：油膜蒸發(fā)混合方式的優(yōu)缺點(diǎn)：缺：缺：著火延遲期內(nèi)壁面油膜蒸發(fā)主要受壁面溫度著火延遲期內(nèi)壁面油膜蒸發(fā)主要受壁面溫度影響，因而影響，因而冷起動(dòng)困難冷起動(dòng)困難。優(yōu)：優(yōu)：1）著火延遲期內(nèi)形成的均勻可燃混合氣數(shù)）著火延遲期內(nèi)形成的均勻可燃混合氣數(shù)量少，即始燃量少，燃燒噪聲小，

28、量少，即始燃量少，燃燒噪聲小，工作柔和工作柔和。 2）要求進(jìn)氣道組織）要求進(jìn)氣道組織強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流。 3）對(duì)）對(duì)燃油系統(tǒng)要求不高燃油系統(tǒng)要求不高，一般是單孔或雙，一般是單孔或雙孔噴油嘴，噴油壓力低，噴孔直徑較大?？讎娪妥?，噴油壓力低，噴孔直徑較大。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院二、缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)二、缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)渦流渦流擠流擠流滾流滾流湍流湍流2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院（1）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旋轉(zhuǎn)繞氣缸軸線旋轉(zhuǎn)的有的有組織的氣流運(yùn)動(dòng)。組織的氣流運(yùn)動(dòng)。 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院進(jìn)氣渦流的

29、作用（進(jìn)氣渦流的作用（“氣找油氣找油”）擴(kuò)大了油束與空氣的擴(kuò)散擴(kuò)大了油束與空氣的擴(kuò)散范圍，改善了周向混合不范圍，改善了周向混合不均勻性。均勻性。渦流渦流太弱太弱，油束擴(kuò)散范圍，油束擴(kuò)散范圍不夠不夠；渦流；渦流過(guò)強(qiáng)過(guò)強(qiáng)，相鄰油，相鄰油束出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，導(dǎo)致局束出現(xiàn)重疊現(xiàn)象，導(dǎo)致局部嚴(yán)重部嚴(yán)重過(guò)濃缺氧過(guò)濃缺氧燃燒，柴燃燒，柴油機(jī)排氣冒黑煙。油機(jī)排氣冒黑煙。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院l進(jìn)氣渦流的進(jìn)氣渦流的“熱混合熱混合”作用改善了徑向混合作用改善了徑向混合不均勻性：不均勻性：在空氣旋流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受到離心力和壓力差在空氣旋流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)受到離心力和壓力差的作用；的作用；高速攝影表

30、明：火焰呈螺旋狀向內(nèi)卷吸運(yùn)動(dòng)；高速攝影表明：火焰呈螺旋狀向內(nèi)卷吸運(yùn)動(dòng)； 進(jìn)氣渦流產(chǎn)生的方法有進(jìn)氣渦流產(chǎn)生的方法有平直氣道帶導(dǎo)氣屏平直氣道帶導(dǎo)氣屏、切向氣道切向氣道和和螺旋氣道螺旋氣道三種方法。三種方法。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院進(jìn)氣道的結(jié)構(gòu)類(lèi)型進(jìn)氣道的結(jié)構(gòu)類(lèi)型平直無(wú)旋進(jìn)氣道平直無(wú)旋進(jìn)氣道：氣門(mén)出口速度均布?xì)忾T(mén)出口速度均布（水平方向速度分量）。（水平方向速度分量）。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院u 帶導(dǎo)氣屏帶導(dǎo)氣屏（注意位置）（注意位置）的進(jìn)氣道的進(jìn)氣道：使氣門(mén)使氣門(mén)出口速度分布極不均勻出口速度分布極不均勻，造成對(duì)氣缸軸

31、線的順時(shí)針?lè)?，造成?duì)氣缸軸線的順時(shí)針?lè)较虻慕莿?dòng)量矩很大，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流。向的角動(dòng)量矩很大，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)氣流。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院u 切向氣道切向氣道：氣道幾何形狀比較平直，在氣氣道幾何形狀比較平直，在氣門(mén)座前強(qiáng)烈收縮，引導(dǎo)氣流以門(mén)座前強(qiáng)烈收縮，引導(dǎo)氣流以單邊切線方向進(jìn)入氣缸，從而單邊切線方向進(jìn)入氣缸，從而造成氣門(mén)出口處造成氣門(mén)出口處速度分布極不速度分布極不均勻均勻，它相當(dāng)于在，它相當(dāng)于在平直無(wú)旋流平直無(wú)旋流氣道速度分布圖氣道速度分布圖的基礎(chǔ)上加一的基礎(chǔ)上加一個(gè)沿個(gè)沿切向氣道方向的速度分量切向氣道方向的速度分量v。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院u 螺旋進(jìn)氣道螺旋進(jìn)

32、氣道： 在在進(jìn)氣道內(nèi)進(jìn)氣道內(nèi)就形成繞就形成繞氣道軸氣道軸線線旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)氣流旋轉(zhuǎn)氣流，它相當(dāng)，它相當(dāng)于在于在平直無(wú)旋流氣道速度分平直無(wú)旋流氣道速度分布圖布圖的基礎(chǔ)上的基礎(chǔ)上加一個(gè)切向速加一個(gè)切向速度分量度分量，因此，因此氣門(mén)出口處速氣門(mén)出口處速度分布較均勻度分布較均勻。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 不同進(jìn)氣道的比較：不同進(jìn)氣道的比較： 通過(guò)改變導(dǎo)氣屏的包角和安裝位置，可調(diào)節(jié)渦流強(qiáng)通過(guò)改變導(dǎo)氣屏的包角和安裝位置，可調(diào)節(jié)渦流強(qiáng)度。因此，帶導(dǎo)氣屏的進(jìn)氣道適合于試驗(yàn)研究用。度。因此，帶導(dǎo)氣屏的進(jìn)氣道適合于試驗(yàn)研究用。 螺旋進(jìn)氣道螺旋進(jìn)氣道氣門(mén)出口處速度分布較均勻氣門(mén)出口處速度分布較

33、均勻，在氣門(mén)升在氣門(mén)升程很小時(shí)流量系數(shù)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于切向進(jìn)氣道，當(dāng)進(jìn)氣程很小時(shí)流量系數(shù)就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于切向進(jìn)氣道，當(dāng)進(jìn)氣渦流運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)時(shí)也能保持很高的流量系數(shù)，渦流運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)時(shí)也能保持很高的流量系數(shù)，適合于適合于對(duì)進(jìn)氣渦流要求高的柴油機(jī)對(duì)進(jìn)氣渦流要求高的柴油機(jī)。 螺旋進(jìn)氣道與切向進(jìn)氣道不同，螺旋進(jìn)氣道與切向進(jìn)氣道不同，對(duì)氣道泥芯位置不對(duì)氣道泥芯位置不敏感敏感（正渦流與反渦流的概念），降低了鑄造工藝（正渦流與反渦流的概念），降低了鑄造工藝的要求，但螺旋進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)和模具制造很復(fù)雜。的要求，但螺旋進(jìn)氣道的設(shè)計(jì)和模具制造很復(fù)雜。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院（2）擠流）擠流 在壓縮后期活塞表面的某一

34、部分和缸蓋在壓縮后期活塞表面的某一部分和缸蓋之間擠壓氣體，產(chǎn)生徑向或橫向氣流運(yùn)動(dòng)，之間擠壓氣體，產(chǎn)生徑向或橫向氣流運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為擠流；稱(chēng)為擠流；2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 擠流擠流強(qiáng)度由擠氣面積和擠氣間隙大小決定。強(qiáng)度由擠氣面積和擠氣間隙大小決定。 通常采用縮口形燃燒室通常采用縮口形燃燒室 利用逆擠流有助于將燃燒室內(nèi)的混合氣流出，利用逆擠流有助于將燃燒室內(nèi)的混合氣流出，使其進(jìn)一步和氣缸內(nèi)的空氣混合燃燒，對(duì)改善燃燒使其進(jìn)一步和氣缸內(nèi)的空氣混合燃燒，對(duì)改善燃燒和降低排放十分有利。和降低排放十分有利。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院定義：在進(jìn)氣過(guò)程中形成的繞定義：在進(jìn)氣過(guò)程

35、中形成的繞垂直于氣缸軸線垂直于氣缸軸線的的有組織大尺寸空氣渦流。有組織大尺寸空氣渦流。 （3）滾流滾流 應(yīng)用：滾流較適宜于在應(yīng)用：滾流較適宜于在四氣門(mén)汽油機(jī)上使用，滾流四氣門(mén)汽油機(jī)上使用，滾流在壓縮過(guò)程中其動(dòng)量衰減較在壓縮過(guò)程中其動(dòng)量衰減較少，當(dāng)活塞接近于上止點(diǎn)時(shí)，少，當(dāng)活塞接近于上止點(diǎn)時(shí)，大尺度的滾流將破裂成眾多大尺度的滾流將破裂成眾多小尺度的渦，使湍流強(qiáng)度和小尺度的渦，使湍流強(qiáng)度和湍流動(dòng)能增加，提高火焰?zhèn)魍牧鲃?dòng)能增加，提高火焰?zhèn)鞑ニ俾剩纳瓢l(fā)動(dòng)機(jī)性能。播速率，改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能。 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院（4）湍流湍流 基本特征基本特征在于其具有隨機(jī)性質(zhì)的渦旋結(jié)構(gòu)，以及這在

36、于其具有隨機(jī)性質(zhì)的渦旋結(jié)構(gòu)，以及這些渦旋在流體內(nèi)部的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，湍流能引起相鄰各層些渦旋在流體內(nèi)部的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，湍流能引起相鄰各層流體間動(dòng)量、溫度、濃度等的交換和脈動(dòng)。流體間動(dòng)量、溫度、濃度等的交換和脈動(dòng)。 湍流結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，內(nèi)燃機(jī)中可燃混合氣的湍流特湍流結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，內(nèi)燃機(jī)中可燃混合氣的湍流特性對(duì)燃燒速度和火焰?zhèn)鞑ビ兄种匾挠绊懶詫?duì)燃燒速度和火焰?zhèn)鞑ビ兄种匾挠绊?定義：在氣缸中形成隨機(jī)的有旋的三維非定義：在氣缸中形成隨機(jī)的有旋的三維非定常氣體運(yùn)動(dòng)；定常氣體運(yùn)動(dòng)； 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院三、柴油機(jī)燃燒室三、柴油機(jī)燃燒室 柴油機(jī)燃燒室分為直噴柴油機(jī)燃燒室分為直噴式燃燒

37、室和分隔式燃燒室。式燃燒室和分隔式燃燒室。（一）直噴式燃燒室（一）直噴式燃燒室 直噴式燃燒室按活塞直噴式燃燒室按活塞頂部凹坑（燃燒室）的頂部凹坑（燃燒室）的深淺深淺、口徑大小口徑大小，分為，分為開(kāi)式燃燒室開(kāi)式燃燒室和和半開(kāi)式燃燒室半開(kāi)式燃燒室。（1）開(kāi)式燃燒室）開(kāi)式燃燒室結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：燃燒室口徑大燃燒室口徑大、深度淺深度淺。（大缸徑船用低速。（大缸徑船用低速柴油機(jī)）柴油機(jī)）2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 混合氣形成特點(diǎn)：混合氣形成特點(diǎn)： 最佳油束貫穿率在最佳油束貫穿率在0.85左右，左右，完全是空間霧化混合方式完全是空間霧化混合方式； 對(duì)燃油系統(tǒng)要求高對(duì)燃油系統(tǒng)要求高（噴油

38、壓力高，噴孔直徑小，噴孔數(shù)（噴油壓力高，噴孔直徑小，噴孔數(shù)目多）。目多）。 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響： 燃油經(jīng)濟(jì)性好，冷起動(dòng)容易。燃油經(jīng)濟(jì)性好，冷起動(dòng)容易。 不需組織進(jìn)氣渦流，充氣效率高，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性好。不需組織進(jìn)氣渦流，充氣效率高，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性好。 燃燒噪聲大，發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴。燃燒噪聲大，發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院（2）半開(kāi)式燃燒室）半開(kāi)式燃燒室 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：燃燒室口燃燒室口徑小徑小，燃燒室凹坑較燃燒室凹坑較深深（缸徑小，壓縮比（缸徑小，壓縮比一定）。適用于小型一定）。適用于小型高速直噴式柴油機(jī)。高速直噴式柴油機(jī)。2021-11-25南京航

39、空航天大學(xué)金城學(xué)院 混合氣形成特點(diǎn)：混合氣形成特點(diǎn)： 采用采用空間霧化混合為主空間霧化混合為主、油膜蒸發(fā)混合為輔油膜蒸發(fā)混合為輔的混合的混合氣形成方式氣形成方式； 比較理想的油束貫穿率約為比較理想的油束貫穿率約為1.051.08左右；左右； 進(jìn)氣道組織一定強(qiáng)度的進(jìn)氣渦流運(yùn)動(dòng)（一般是螺旋進(jìn)氣道組織一定強(qiáng)度的進(jìn)氣渦流運(yùn)動(dòng)（一般是螺旋進(jìn)氣道）進(jìn)氣道） 。 進(jìn)氣渦流運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度隨轉(zhuǎn)速的升高成正比增大進(jìn)氣渦流運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度隨轉(zhuǎn)速的升高成正比增大 對(duì)燃油系統(tǒng)的要求較低（孔徑較大、噴油壓力較低）對(duì)燃油系統(tǒng)的要求較低（孔徑較大、噴油壓力較低） 噴孔數(shù)目一般在噴孔數(shù)目一般在35孔，噴孔直徑一般在孔，噴孔直徑一般在0.

40、30.45mm； 過(guò)量空氣系數(shù)一般在過(guò)量空氣系數(shù)一般在1.31.5之間。之間。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響（與開(kāi)式燃燒室相比較）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響（與開(kāi)式燃燒室相比較）： 燃燒噪聲較低，柴油機(jī)工作較柔和；燃燒噪聲較低，柴油機(jī)工作較柔和； 燃油經(jīng)濟(jì)性、冷起動(dòng)性較差；燃油經(jīng)濟(jì)性、冷起動(dòng)性較差； 適用對(duì)象：缸徑適用對(duì)象：缸徑80140mm，轉(zhuǎn)速低于，轉(zhuǎn)速低于4500r/min的直噴式柴油機(jī)。的直噴式柴油機(jī)。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 典型半開(kāi)式燃燒室介紹：典型半開(kāi)式燃燒室介紹：u 形燃燒室形燃燒室 形燃燒室的底部中心有一凸起，目的是想幫助形成形燃燒室的

41、底部中心有一凸起，目的是想幫助形成（擠壓）渦流，并使燃燒室形狀與油束配合，將空氣（擠壓）渦流，并使燃燒室形狀與油束配合，將空氣集中在油束附近，以便更好利用燃燒室中空氣。集中在油束附近，以便更好利用燃燒室中空氣。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 燃燒室的主要尺寸：燃燒室的主要尺寸：1）余隙容積余隙容積Vc盡可能小盡可能小，余隙距離，余隙距離1mm左右。左右。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院2）dK/D、 dK/h、 要合適：要合適： 燃燒室喉口直徑與氣缸直徑之比燃燒室喉口直徑與氣缸直徑之比dK/D=0.40.6，要與，要與油束射

42、程匹配，以保證最佳油束穿透率。油束射程匹配，以保證最佳油束穿透率。 燃燒室喉口直徑與燃燒室深度之比燃燒室喉口直徑與燃燒室深度之比dK/h=1.53.5，從，從降低機(jī)械負(fù)荷和燃燒噪聲方面考慮。降低機(jī)械負(fù)荷和燃燒噪聲方面考慮。 燃燒室側(cè)面與頂面的夾角燃燒室側(cè)面與頂面的夾角 一般制造大于一般制造大于90，防止，防止活塞喉口處熱裂?；钊砜谔師崃?。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院3）燃燒室的布置）燃燒室的布置 由于進(jìn)、排氣門(mén)的布置，燃燒室、噴油嘴往往不由于進(jìn)、排氣門(mén)的布置，燃燒室、噴油嘴往往不能布置在氣缸中心線上，一般能布置在氣缸中心線上，一般e1/D5%， e2/D10%。為便于氣缸蓋中

43、冷卻水道布置，噴油嘴也傾斜為便于氣缸蓋中冷卻水道布置，噴油嘴也傾斜1520布置。因此，為保證油束在燃燒室中合適分布置。因此，為保證油束在燃燒室中合適分布，布，噴孔夾角、傾斜角不均勻分布，油束長(zhǎng)度有長(zhǎng)噴孔夾角、傾斜角不均勻分布，油束長(zhǎng)度有長(zhǎng)有短。有短。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院4）噴油嘴伸出氣缸蓋底部的長(zhǎng)度）噴油嘴伸出氣缸蓋底部的長(zhǎng)度h： 一般在一般在13mm左右，可由噴油嘴安裝墊片厚度調(diào)整。左右，可由噴油嘴安裝墊片厚度調(diào)整。 h過(guò)長(zhǎng)，則油束落在燃燒室底部，并且噴油嘴熱負(fù)荷高，容過(guò)長(zhǎng)，則油束落在燃燒室底部，并且噴油嘴熱負(fù)荷高，容易燒壞卡死易燒壞卡死 。 h過(guò)小，則油束可能落在活

44、塞頂部，造成柴油機(jī)冒黑煙。過(guò)小，則油束可能落在活塞頂部，造成柴油機(jī)冒黑煙。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院n 四角形燃燒室（五十鈴公司）四角形燃燒室（五十鈴公司）活塞頂凹坑從縱剖面看與活塞頂凹坑從縱剖面看與 形燃燒室相形燃燒室相同，俯視為四角帶圓弧的正方形，同，俯視為四角帶圓弧的正方形，目的目的是改變發(fā)動(dòng)機(jī)高、低轉(zhuǎn)速時(shí)噴孔到燃燒是改變發(fā)動(dòng)機(jī)高、低轉(zhuǎn)速時(shí)噴孔到燃燒室壁面的距離，保證發(fā)動(dòng)機(jī)高、低轉(zhuǎn)速室壁面的距離，保證發(fā)動(dòng)機(jī)高、低轉(zhuǎn)速時(shí)均維持最佳油束穿透率時(shí)均維持最佳油束穿透率，解決了高、，解決了高、低轉(zhuǎn)速時(shí)柴油機(jī)的排氣煙度矛盾。低轉(zhuǎn)速時(shí)柴油機(jī)的排氣煙度矛盾。四個(gè)圓角處的反渦流部分抵消了

45、渦流強(qiáng)四個(gè)圓角處的反渦流部分抵消了渦流強(qiáng)度隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增長(zhǎng)。度隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增長(zhǎng)。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院n 縮口四方形燃燒室（縮口四方形燃燒室（小松公司）小松公司）2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院微渦流燃燒室，其活塞頂凹坑的上部為四角形，下微渦流燃燒室，其活塞頂凹坑的上部為四角形，下部為回轉(zhuǎn)體，連接處經(jīng)切削加工圓滑過(guò)渡。部為回轉(zhuǎn)體，連接處經(jīng)切削加工圓滑過(guò)渡。后來(lái)的實(shí)踐證明，縮口四方形燃燒室主要利用了燃后來(lái)的實(shí)踐證明，縮口四方形燃燒室主要利用了燃燒室喉口的縮短產(chǎn)生了強(qiáng)烈的擠流作用，尤其是逆燒室喉口的縮短產(chǎn)生了強(qiáng)烈的擠流作用，尤其是逆擠流運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)（顯著增強(qiáng)了紊

46、流運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)了油擠流運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)（顯著增強(qiáng)了紊流運(yùn)動(dòng)，促進(jìn)了油氣混合），有效地降低了柴油機(jī)的排氣煙度，對(duì)燃?xì)饣旌希?，有效地降低了柴油機(jī)的排氣煙度，對(duì)燃油消耗率的改善不明顯。油消耗率的改善不明顯。四個(gè)圓角處的作用，與四角形燃燒室一樣，為了解四個(gè)圓角處的作用，與四角形燃燒室一樣，為了解決高、低速時(shí)的排氣煙度的矛盾。決高、低速時(shí)的排氣煙度的矛盾。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院n 球形油膜燃燒室球形油膜燃燒室（茅瑞爾茅瑞爾S.Meurer或或M過(guò)程）過(guò)程）混合氣形成特點(diǎn)：?jiǎn)慰谆螂p孔混合氣形成特點(diǎn)：?jiǎn)慰谆螂p孔噴油嘴沿燃燒室壁面噴射，在噴油嘴沿燃燒室壁面噴射，在強(qiáng)烈的進(jìn)氣渦流作用下，將燃強(qiáng)烈的

47、進(jìn)氣渦流作用下，將燃油攤布在壁面上，吸熱蒸發(fā)，油攤布在壁面上，吸熱蒸發(fā)，形成均勻混合氣。主要是油膜形成均勻混合氣。主要是油膜蒸發(fā)混合。蒸發(fā)混合。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響：對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響： 柴油機(jī)工作柔和，燃燒噪聲低，排煙少，燃油消耗率接柴油機(jī)工作柔和，燃燒噪聲低，排煙少，燃油消耗率接近開(kāi)式燃燒室近開(kāi)式燃燒室217g/（kW.h） 對(duì)燃料適應(yīng)性強(qiáng)對(duì)燃料適應(yīng)性強(qiáng) 冷起動(dòng)比較困難（起動(dòng)時(shí)燃燒室壁溫低）冷起動(dòng)比較困難（起動(dòng)時(shí)燃燒室壁溫低） 對(duì)負(fù)荷突變反應(yīng)慢（空氣渦流跟不上）對(duì)負(fù)荷突變反應(yīng)慢（空氣渦流跟不上） 低負(fù)荷時(shí)冒藍(lán)煙，低負(fù)荷時(shí)冒藍(lán)煙，HC大量增加（燃燒室壁

48、溫低）大量增加（燃燒室壁溫低） 發(fā)動(dòng)機(jī)高、低轉(zhuǎn)速性能矛盾大（空氣渦流）發(fā)動(dòng)機(jī)高、低轉(zhuǎn)速性能矛盾大（空氣渦流） 對(duì)增壓適應(yīng)性差（油膜變厚）對(duì)增壓適應(yīng)性差（油膜變厚） 在大缸徑上應(yīng)用困難（面容比降低，油膜變厚），一般在大缸徑上應(yīng)用困難（面容比降低，油膜變厚），一般限于限于75130mm缸徑。缸徑。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院（二）分隔式燃燒室（二）分隔式燃燒室 分主、副燃燒室，主分主、副燃燒室，主燃燒室位于活塞頂部與燃燒室位于活塞頂部與氣缸蓋之間，副燃燒室氣缸蓋之間，副燃燒室位于氣缸蓋內(nèi)，兩者之位于氣缸蓋內(nèi)，兩者之間有連接通道，噴油嘴間有連接通道，噴油嘴向副燃燒室內(nèi)噴射。向副燃燒室

49、內(nèi)噴射。分隔式燃燒室有分隔式燃燒室有渦流室燃渦流室燃燒室燒室和和預(yù)燃室燃燒室預(yù)燃室燃燒室兩兩種結(jié)構(gòu)形式。種結(jié)構(gòu)形式。 2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院1、渦流室燃燒室、渦流室燃燒室 與直噴式燃燒室相比，具有如與直噴式燃燒室相比，具有如下特點(diǎn)：下特點(diǎn)：1）不組織進(jìn)氣渦流，）不組織進(jìn)氣渦流，平直進(jìn)平直進(jìn)氣道氣道，因此渦流室柴油機(jī)充，因此渦流室柴油機(jī)充氣效率高，動(dòng)力性能好。氣效率高，動(dòng)力性能好。2）由于壓縮渦流隨轉(zhuǎn)速升高）由于壓縮渦流隨轉(zhuǎn)速升高而加強(qiáng)，而加強(qiáng)，混合氣形成質(zhì)量對(duì)混合氣形成質(zhì)量對(duì)轉(zhuǎn)速變化不敏感轉(zhuǎn)速變化不敏感，適用于高，適用于高速柴油機(jī)（達(dá)速柴油機(jī)（達(dá)5000r/min）。）。

50、2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院3）由于二次燃燒，主燃）由于二次燃燒，主燃燒室中的壓力升高率較燒室中的壓力升高率較低，低，柴油機(jī)工作平穩(wěn)柴油機(jī)工作平穩(wěn)。4）副燃燒室混合氣成分）副燃燒室混合氣成分偏濃，主燃燒室中最高偏濃，主燃燒室中最高燃燒溫度相對(duì)較低，因燃燒溫度相對(duì)較低，因此此NOX排放量較直噴式排放量較直噴式燃燒室低燃燒室低1/31/2左右、左右、HC和和CO排放量也較低排放量也較低。5）對(duì)燃油系統(tǒng)要求低）對(duì)燃油系統(tǒng)要求低，噴油壓力低，軸針式噴噴油壓力低，軸針式噴油嘴。油嘴。2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院6）由于燃燒持續(xù)時(shí)間（以）由于燃燒持續(xù)時(shí)間（以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)）較長(zhǎng)曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)）較長(zhǎng)。7）冷起動(dòng)困難，壓縮比較）冷起動(dòng)困難，壓縮比較高高（ =2022）。）。8）氣缸蓋底部進(jìn)、排氣門(mén)）氣缸蓋底部進(jìn)、排氣門(mén)座之間的座之間的“鼻梁區(qū)鼻梁區(qū)”容易容易熱裂。熱裂。9）燃油消耗率高）燃油消耗率高2021-11-25南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院 渦流室?guī)缀涡螤顚?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響：分渦流室?guī)缀涡螤顚?duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響：分球形球形、錐形平底（、錐形平底（彗星彗星V號(hào)號(hào)）、柱形平底）、柱形平底（吊鐘形吊鐘形）三種。）三種。2021-11-25南京航