柴油机燃烧室

柴油机燃烧室

柴油机在进气过程中进入燃烧室的是纯空气，在压缩过程接近终了时柴油才被喷入，经一定准备后即自行着火燃烧。由于柴油机的混合气形成的时间比汽油机短促的多，而且柴油的蒸发性和流动性都较汽油差，使得柴油在燃烧前难以彻底雾化蒸发并与空气混合，因而柴油机所形成的可燃混合气的品质较汽油机差。因此，柴油机采用较大的过量空气系数，使吸入燃烧室的柴油能够燃烧的比较完全。

雾化混合

利用燃油与空气的相对运动形成混合气。雾化质量越高，混合气形成越快，混合越均匀。空间雾化形成的混合气，包括完全气相和极其细小油滴。

空间雾化混合

雾化→蒸发→扩散混合油膜蒸发混合

利用燃烧室壁面高温使其表面的燃油油膜蒸发形成混合气。燃烧室壁温越高，混合气形成越快。油膜蒸发形成的混合气是完全气相的。

油膜蒸发混合

蒸发→扩散混合

因此，油膜蒸发混合必须组织空气运动。

直喷式燃烧室柴油机的性能特点：

球形燃烧室的缺点：

（1）冷起动比较困难。因为空间雾化燃料少，起动时燃烧室壁温低，壁面蒸发混合少。（2）加速性能较差，空气涡流跟不上，容易冒黑烟；

（3）低负荷时冒蓝烟，HC排放增加；

（4）高、低速性能差别大；

（5）增压适应性差，循环供油量大油膜变厚，影响混合气形成速率。（6）在大缸径上应用困难。当缸径增大时，每循环供油量增多，而燃烧室的相对表面积减小，使油膜变厚，影响混合气形成速率。

涡流室燃烧室主要特点(1) 混合气形成和燃烧主要是利用有组织的强烈压缩涡流；对喷雾质量要求不高，采用轴针式喷油嘴，喷油压力低，降低对燃油系统的要求，减少喷孔堵塞。

(2) 混合气形成质量对转速变化不敏感；由于压缩涡流随转速升高而加强，在高转速时仍能保证较好的混合质量，另外进气门直径大，高转速仍可获得较高的充气效率。

(3) 强烈的压缩涡流使空气利用率高，过量空气系数小，平均有效压力高。

(4) 压力升高率较小，运转平稳；初期燃烧在涡流室内进行，不是直接作用在活塞上。

(5) 节流损失和散热损失大，冷起动困难，燃油消耗率较高；相对散热面积较大，同时直接与冷却水接触；气体经过通道造成节流损失。油耗比直喷柴油机高出10%-15%。(6) 燃烧室最高温度相对较低，NO x、HC和微粒排放比直喷式柴油机低。

(3) 活塞顶部形状

(4 ) 喷油方向

逆气流喷射，着火后火焰局限在涡流室中心，涡流室外围的空气与中央的燃气无从交换，难以形成热力混合，涡流室外围的空气未参与涡流室中的燃烧就首先被喷出，造成涡流室中混合气较浓，严重冒烟，经济性下降。

顺流喷射可以形成良好的热力混合，消除涡流室中心混合气过浓的现象，冒烟减少，经济性改善。

3、改善燃烧性能的途径柴油机许多性能指标的好坏取决于燃烧过程的完善程度，在柴油机的发展过程中，燃烧问题始终是一个核心问题，改善燃烧过程的质量一直是提高柴油机经济性能的动力性能的重要途径。

进气系统、供油系统和燃烧室结构三者之间的综合配合是影响性能的关键。由于燃烧过程受到许多内外因素错综复杂的影响，目前还没有完整的燃烧理论可以比较有把握地用来进行燃烧系统的设计，燃烧过程的改进在很大程度上还依赖于大量的试验。

5. 5 柴油机燃烧过程的影响因素1 燃油的十六烷值是衡量燃油的自然性，对燃烧过程也有影响。十六烷值高，着火延迟期短，在相同喷油规律的条件下，最高燃烧压力和压力升高率较低，燃烧噪声和NOx排放较低。

2 供油提前角

燃烧室的温度和压力对燃油滞燃期有显著的影响。供油提前角大，燃油喷入压力和温度都相对较低的空气中，滞燃期长，同时着火后，活塞有可能还在上行，导致最高燃烧压力和压力升高率都较高，工作粗暴；NOx排放随燃烧温度的升高而增大，同时，早燃会增加压缩负功，降低动力性和经济性。供油提前角过小，燃油不能在上止点附近及时燃烧，动力性和经济性降低；微粒排放会增大；排气温度升高，散热损失增大。

转速增大，由于喷油延迟角增大和燃烧过程所占的曲轴转角可能增大，为保证燃油在上止点附近及时燃烧，需加大供油提前角；负荷增大，循环供油量增大，燃烧过程变长，也需适当加大供油提前角。

3 工况

负荷增大，循环供油量增大，过量空气系数减小，单位容积混合气燃烧放出的热量增大，滞燃期缩短。但燃烧过程延长，可能降低燃烧效率。

转速升高，活塞的漏气损失和散热损失减小，压缩终点的压力和温度升高；同时，喷油压力升高，改善了燃油的雾化，使以秒计的滞燃期缩短，但以曲轴转角计则可能延长也可能缩短。

转速降低，空气运动减弱，喷油压力下降，混合气的雾化质量变差，转速升高，燃烧过程所占的曲轴转角增大，充气效率降低，都可能会使燃烧效率下降。

4 EGR

将一部分已燃的废气再次引入燃烧室内参加燃烧。主要作用是降低燃烧过程中的工质温度，控制NOx的生成，降低NOx的排放。但由于过量空气系数减小，会造成碳烟排放升高，经济性变差，特别在高速、高负荷情况下。