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量，對燃燒過程起著決定性的作用。由于著火延遲時間很短，所以可燃混合氣的形成是在極短的時間內完成的，為了提高柴油機可燃混合氣形成的質量，通常采取下列措施：
　　１、噴入氣缸的燃料應霧化良好，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，可加速燃料發火前的預熱、蒸發和氧化，即可縮短著火延遲期。
　　２、燃料噴射的形狀應與燃燒室的形狀相適應，以便在燃燒室空間形成良好的混合氣。
　　３、在燃燒室內造成強烈的空氣渦流，促使燃料在發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現。
　　二、燃燒室的型式
　　在柴油機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合式混合氣形成。現代柴油機的燃燒室可以分為兩大類：
　　１、直接噴射式燃燒室：這種燃燒室設在活塞頂上，是一個統一的空間。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一式、半分開式、球型油膜式及復合式等型式。
　　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，兩者以一條或數條通道相聯接。分開式燃燒室主要包括渦流室和預燃室。
１.統一式燃燒室
　　統一式燃燒室是由氣缸蓋底面、活塞頂面及缸壁所形成的統一容積所構成。這種燃燒室內渦流運動很微弱，為使燃料盡可能地分布到整個燃燒室空間，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：
　　１、形狀簡單，結構緊湊，散熱面積小，散熱損失少，容易起動，柴油機的燃油消耗率比其它型式的燃燒室都低，因此應用較廣泛。大、中、小型，高、中、低速柴油機均可采用這種燃燒室。
　　２、對燃油噴射系統要求高。為保證良好的霧化質量，必須采用較高的噴射壓力和多孔噴油器，其噴孔直徑很小，加工制造比較費工時。
　　３、柴油機的**高燃燒壓力pz和壓力升高率都較高，使曲柄連桿機構受力較大。
　　４、對柴油機轉速變化及燃料質量特別敏感。因為轉速變化和燃料質量直接影響著噴霧質量。


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分空間構成：一部分是活塞頂上較深的凹坑，有時還將凹坑處直徑縮小，構成活塞頂燃燒室，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量及壓縮過程中空氣在活塞頂的深凹坑內產生擠壓渦流這兩方面作用，促使燃油與空氣均勻混合。
　　與統一式比較，半分開式燃燒室對燃油系統的要求較低，但仍保持燃油消耗率低、起動方便的優點，并使柴油機工作比較柔和。

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，噴油器將燃油順氣流方向沿燃燒室壁面噴射，在強烈的進氣渦流作用下，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，以控制燃油的裂解反應。蒸發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的油霧，在熾熱的空氣中首先完成著火準備，形成火源，靠此火源點燃由球型室壁上蒸發形成的可燃混合氣。隨著燃燒的進行，產生大量熱量，形成火源，促使燃燒室壁上的油膜不斷蒸發、燃燒。　　
　　球型油膜燃燒室的特點是：工作柔和，燃燒噪音小，排煙少，性能指標好，并能使用多種燃料。缺點是冷車起動困難，多用于小型高速柴油機。

4．復合式燃燒室
　　復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很好的結合在一起，實現燃油與空氣的混合。
　　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。有一個很小的順氣流趨勢的偏角，使一部分燃油在渦流作用下沿燃燒室壁面分布為油膜；另一部分則產生空間霧化。兩者比例與柴油機工況有關。當柴油機轉速較高時，氣流運動增強，油膜形成增多，具有油膜燃燒的特點。而在低速運轉或起動時，氣流速度低，使空間霧化燃燒增多，具有空間燃燒的特點，從而改善了冷機起動性能。此外，復合式燃燒系統還具有能適應多種燃料(如柴油、煤油、汽油、重油都能平穩運轉)，對燃油系統要求低等特點。

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或幾個通道相連通。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壓縮容積的60一80％。噴油器安裝在渦流室內，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，氣缸內的空氣經通道被壓入渦流室中，并產生強烈的有組織的旋轉運動。當燃油噴入渦流室時，較強烈的渦流沖散形成均勻的可燃混合氣，并發生燃燒，使渦流室內的氣體壓力和溫度升高。在開始膨脹沖程時，渦流室中未燃燒的混合氣和燃氣一起，經通道沖入主燃燒室，與主燃室中的空氣進一步混合燃燒。
　　渦流室式燃燒室的特點是：
(1)對燃油系統要求不高，因為它主要依靠強烈的渦流作用形成混合氣，因此不需要很高的噴射壓力。
(2)柴油機工作平穩。由于初期燃燒過程是在渦流室內進行，不直接作用在活塞上，使主燃燒室的壓力升高率較小。
(3)對柴油機轉速變化不敏感。由于壓縮渦流隨轉速升高而增強，所以在較高轉速時仍能保證較好的混合質量，因此渦流室式燃燒室適用于高速小型柴油機。
　　渦流室式燃燒室的缺點是：相對散熱面積大，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時，產生的節流損失較大，因而使柴油機冷機起動困難，燃油消耗較高。

6．預燃室式燃燒室
　　它是由裝于氣缸蓋的預燃室和活塞上部的主燃燒室兩部分所構成。兩者之間由一個或幾個孔道相通。噴油器安裝在預燃室中心線附近。　　預燃室式燃燒室與渦流室式的工作過程不同，預燃室的連接通道與內部空間不相切，因此，氣流不會產生渦流，而是產生強大的紊流，依靠紊流的作用，使一部分燃料霧化混合。當部分燃料首先在預燃室內著火燃燒后，使預燃室中的壓力和溫度迅速升高，將預燃室中的混合氣高速噴入主燃燒室內，造成強烈的氣體擾動，使大部分燃料在主燃燒室里混合燃燒。
　　預燃室的容積較小，一般只占總燃燒室面積的20％一40％。同時，與主燃燒室之間的通道面積較小，因此預燃室與主燃燒室之間的壓差較大，流動損失也大。
　　預燃室和渦流室兩種燃燒室具有相似的特點：由于預燃室與主燃室之間通道面積很小，具有強烈的節流作用，使主燃燒室中壓力升高緩慢，**高燃燒壓力較低，柴油機運轉平穩；對燃油系統的要求較低，可采用結構簡單的單孔軸針式噴油器，噴油壓力要求較低。燃油系統工作可靠；同時對柴油機轉速變化、燃油品質的敏感性較小。預燃室燃燒室的缺點是：燃油消耗率高、起動困難。預燃室噴嘴由于在高溫環境工作，容易損壞。

發表于 @ 2007年09月05日 19:58:00 |點擊數（）

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