柴油机可燃混合气

柴油机可燃混合气
（一）可燃混合气的特点
（1） 混合空间小、时间短。
混合气不均匀、燃烧室内过量空气 （2） 系数α值变化范围很大。
可燃混合气的形成和燃烧过程是同时、
（3） 连续、重叠进行的，即边喷射、边混合、边
（4）
燃烧，成分不断变化。
柴油黏度大，不易挥发，必须以雾状喷入。
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（二）可燃混合气形成方法
图1-5 油膜蒸发混合方式
3. 复合式
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复合式燃烧室，即空间雾 化混合和油膜蒸发混合二者兼 而有之，低速以前者为主，高 速以后者为主。
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（三）可燃混合气的形成与燃烧过程
可燃混合气的形 成与燃烧大体分为4个 时期，如图1-6所示。
图1-6 可燃混合气的形成与燃烧
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（3）
经济性好，容易起动。
工作粗暴，燃烧噪声大。
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2. 球形油膜燃烧室
1)结构特点
球形油膜燃烧室如 图1-8所示。
图1-8 球形油膜燃烧室
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（1）球形油膜燃烧室位于活塞顶部 中央，形状大于半个球，与喷油器相对 的位置，开有缺口与球面相切，燃油从 这里顺气流方向喷在室壁上形成油膜。
喷油质量应与燃烧室形 状相适应，形成均匀的混合气。
喷油时刻要准确，混合气形 成的规律应合适。
必须要有足够的空气 量和适当的柴油量。
（五）燃烧室
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1. ω形燃烧室
1)结构特点
由平的气缸盖底面和活 塞顶内的ω形凹坑及气缸壁组 成，属于直接喷射燃烧室和 空间雾化混合方式。ω形燃烧 室如图1-7所示。
（2）采用强涡流螺旋进气道。
（3）燃烧室底壁较薄，其背 面由来自飞溅和从连杆小头喷油 孔喷出的润滑油加以冷却。
（4）采用单孔喷嘴或双孔喷嘴。
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2)混合气形成特点
燃油顺气流沿球面切线方向喷入时，约95 （1） %被喷涂均布在室壁上，形成一层薄的油膜，5
%散布在燃烧室空间形成火源，点燃混合气。
（2） 油膜逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃 烧，形成燃气涡流。
（4）
喷油压力较高，油耗率较低，能适应
（3）
多种不同着火性能的燃料。
进气管上多安装加热装置，如火焰加热器等。
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3. 预燃室式燃烧室
1)结构特点
预燃室式燃烧室如 图1-9所示。
图1-9 预燃室式燃烧室
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2)混合气形成特点
（1）使进气产生涡流。 利用弱涡流切向进气道或强 涡流螺旋进气道，可以在进 气冲程中使空气绕气缸轴线 旋转运动，如图1-3所示。
图1-3 进气涡流的产生 （a）切向进气道 （b）螺旋进气道
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（2）产生挤压涡流。利 用活塞顶部的特殊形状，在压 缩过程中和膨胀冲程开始时， 使空气在燃烧室中产生强烈的 旋转运动，它存在于上止点附 近，持续时间较短，如图1-4 所示。
1. 备燃期
备燃期指从喷油始点A到燃烧始点B之间所对应的曲轴转 角。喷入气缸中的雾状柴油并不能马上着火燃烧，气缸中的气 体温度虽然已高于柴油的自燃点，但柴油的温度不能马上升高 到自燃点，要经过一段时间物理和化学的准备过程。随着柴油 温度升高，少量的柴油分子首先分解，并与空气中的氧分子进 行化学反应，具备着火条件而着火，形成了火源中心，为燃烧 做好了准备。这一时期很短，一般仅为0.000 7~0.003 s。
1. 空间雾化混合方式
1)油雾形成
燃料以高压、高速从喷油器以圆锥形的油束喷出，如 图1-2所示。
喷雾锥角β表示油束的扩散程度，β越大扩散越好。 射程L表示油束的穿透能力。 雾化质量表示油束喷散雾化的程度，喷散的越细、越 均匀，则雾化质量越好。
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图1-2 油雾的形成
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2)空气运动促进混合
图1-7 ω形燃烧室
2)混合气形成特点
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（1） 主要是依靠多孔喷雾(多为4孔)，利用油 束和燃烧室的吻合，在空间形成混合气。
喷孔直径小，多在0.25~0.4 mm， （2） 喷孔轴线夹角为140°~160°,喷油压力较
高，一般为20 MPa左右。
（4）
结构紧凑，热损失小，故热效率高，
（1）利用压缩紊流先预燃。
（2）利用强烈的燃烧涡流，促 使燃料完全燃烧。 （3）对喷油的雾化质量要求不高，可采用不 易堵塞的大直径单孔喷嘴，喷油压力较低 (8~12 MPa），有适应大转速范围和不同着火 性能燃料的能力。 （4）运转平顺，燃烧噪声小，但经济性 较差。热损较大，起动性能差，必须加 装电热塞。
2. 速燃期
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速燃期指燃烧始点B到气缸产生最大压力点C之间所对 应的曲轴转角。火源中心已经形成，已准备好的混合气迅速 燃烧，在这一阶段由于喷入的柴油几乎同时着火燃烧，而且 是在活塞接近上止点，气缸工作容积很小的情况下进行燃烧 的，因此，气缸内的压力p迅速增加，温度升高很快。
3. 缓燃期
图1-4 (a)挤压流动 (b)
A—环形空间
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2. 油膜蒸发混合方式
油膜蒸发混合方式如图1-5所示，它 是将柴油喷向球形油膜燃烧室的壁面，在 强烈的空气涡流作用下，燃油的大部分 (95%)形成油膜。由于油束贯穿空气和室 壁的反射，有少量油粒(5%)悬浮在空间， 形成着火源。油膜在空间火源的热能作用 下，逐层蒸发、逐层卷走、逐层燃烧，产 生燃气涡流，其燃烧速度前期慢、后期快 ，燃烧过程加速进行到终点。
4. 后燃期
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后燃期指从最高温度点D到燃烧终点E为止所对应的曲 轴转角。这一时期，虽然不喷油，但仍有一少部分柴油没有 燃烧，随着活塞下行继续燃烧。后燃期没有明显的界线，有 时甚至延长到排气行程还在燃烧。
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（四）对混合气形成的要求
（1）
（2）
（4）
（3）
气流的搅动适当， 燃料的物理性能合适。
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缓燃期指从最高压力点C到最高温度点D为止所对应的 曲轴转角。这一阶段喷油器继续喷油，由于燃烧室内的温度 和压力都高，柴油的物理和化学准备时间很短，燃烧速度逐 渐减慢，几乎是边喷射边燃烧。但因为气缸中氧气减少，废 气增多，气缸容积增大。所以气缸内压力略有下降，温度达 到最高值，通常喷油器已结束喷油。
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4. 涡流室式燃烧室
1)结构特点
涡流室式燃烧室如 图1-10所示。