第四节 可燃混合气的形成
4影响因素 --燃油喷射质量(对大中型机及低速机
来说,是关键因素) --燃烧室内空气涡动状态(对中小型机
来说,是关键因素) --压缩终点时压缩温度与压缩压力。 --燃烧室形式,与空气涡动状态关联。
二、缸内空气涡流的形式与作用
柴油机气缸内空气绕气缸轴线有规则的流 动
1空气涡动的形成
©球形 其他:w、半球形、三角形
混合形式:油膜蒸发混合法,一方面利用 喷雾,另一方面利用进气涡流和挤压涡流。
优点:经济性好,过量空气系数较 小,燃烧室工作柔和、热负荷、机 械负荷较小
缺点:变负荷性能差,高低速运转 性能差 主要用于小型高速柴油机
3.涡流室式燃烧室
组成:主、副两室,主室为压缩 室(余隙容积),副室(涡流室) 设在气缸盖内,呈球形或圆柱形。 以切向通道连通。如图所示,在 柴油机的压缩行程主室中的空气 被压缩并沿切向通道进入涡流室 形成强烈旋转气流,而燃油则在 压缩行程末期顺着气流方向全部 喷入涡流室。发火、燃烧之后, 压力升高,燃气带着油气充入主 室与室内空气完全混合和燃烧。
(4)燃烧涡流:在 预燃室式燃烧室中才 有。见右下图。
2.空气涡流的作用
在燃烧室中空气涡流对混合气形成的作用 Байду номын сангаас要是:
(1)可促使油束分散,增大混合范围
空气的涡流可让油束外围的细小油粒偏向 空气涡流轨迹,涡流越强,气流对油束的 吹散作用越大,即加速燃前混合
(2)热混合作用
在发生燃烧后,空气涡流可使新鲜空气与 燃气在密度作用下发生分离运动。小的燃 气向燃烧室中心运动,大的空气被挤到燃 烧室外缘。以促进与未燃燃油混合。
混合形式:利用涡动法(压缩涡动)。对 燃油喷射系统要求有所降低,采用孔径较 大的单孔喷油器和很低的喷射压力(1215MPa)
优点:工作平稳、有害气体排放少、 对燃油及其雾化不敏感 缺点:结构复杂、启动困难、油耗 增加,(为了改善起动性能,装有 电热塞3和保温块2) 主要用于小型高速机
4.预燃室式燃烧室
组成:主、副两室。主室为压缩室; 副室设在气缸盖内位置居中,称为预 燃室,形似瓶状。以单孔或多孔直通 道相连。如图3-9所示。
主要依赖燃烧涡流形成混合气,在柴 油机的压缩行程中主室的空气被压缩 并经小孔被挤压向预燃室,产生强烈 紊流;在压缩行程末期燃油全部喷入 预燃室,开始初步燃烧;最后高温高 压燃气戴着油气喷入主燃烧室并在其 中产生强烈的气流运动,完成充分混 合和燃烧
一、混合气的形成方法
2油膜蒸发混合(仅适用于球形燃烧室的小型 高速机)
--燃油喷到燃烧室表面形成油膜,然后受热蒸 发,空气涡流下形成可燃混合气。
--未广泛使用。 3两者兼有。在高速小型机上,喷到燃烧室表
面上的以油雾法发火,之后以油膜蒸发混合法。 可称雾化油膜混合法。
一、混合气的形成方法
三.燃烧室
根据混合气形成及燃烧室结构特点分为: 1.直接喷射式燃烧室(燃油直接喷射到
燃烧室中) 开式和半开式燃烧室 2.分隔式燃烧室(燃油不直接喷射到主
燃烧室中) 涡流室和预燃室燃烧室
1.开式燃烧室
定义:由气缸盖地面、活 塞顶面及气缸壁面形成的 统一空间。
(a)为平顶活塞、倒钟形 气缸盖,用于大型二冲程 弯流扫气。
(b)为浅盅形凹顶活塞、 倒盅形气缸盖,用于大型 二冲程气阀-气口直流扫气
©和(d)分别为浅盘形和浅w
形活塞顶、平底气缸盖, 用于大、中型四冲程
混合方式:油雾法形成可燃混合气。依靠 多孔高压喷射而较少依赖空气涡流
优点:结构紧凑、形状简单、相对 散热面小、热损失小、无气体流动 损失,具有良好的起动性和经济性
预燃室和涡流室同属于分开式燃烧室
前者以燃烧涡流为主形成混合气 后者以压缩涡流为主形成混合气 工作特点和优缺点均相同。
(1)进气涡流:进气动能+结构措施
结构措施有:四冲程机上--带导气屏的 进气阀、切向进气道、螺旋进气道;二 冲程机上--切向倾斜角的进气口。
(2)挤压涡流: --活塞压缩形成的挤流作用(挤入凹坑)。不明显; --活塞下行时,逆挤流作用。(出凹坑)。明显。
二、缸内空气涡流的形式与作用
(3)压缩涡流:在 压缩行程中,气缸中 的空气被活塞挤压机 在主副式形式中才有。 见右上图。
缺点:热负荷和机械负荷较高,容 易工作粗暴,过量空气系数较大, 排气中有害成分较多,对各设备的 工作较为敏感
广泛用于大、中型柴油机和船用低 速机
2.半开式燃烧室
定义:由活塞顶面到气缸 盖底面之间的余隙容积及 活塞顶面和气缸盖底面的 凹坑容积组成。 根据凹坑容积的形状分为:
(a) w形 (b)倒w形
第四节 可燃混合气的形成
一、混合气的形成方法 1空间雾化混合:利用燃油雾化和涡动。 --船用大中型机和低速机主要依赖燃油的喷雾
(油雾法)。因此对喷射设备要求高(如高压 喷射、多孔喷射)。 --中小型机和高速机主要依赖空气涡动(涡动 法)。因此要求形成空气涡动,喷射压力低。 --大多数机使用。