可燃混合气的形成与燃烧室形式
第三章第4节 可燃混合气的形成

分隔式
涡流室 复杂
空间雾化 为主
预燃室 复杂
空间雾化
压缩涡流
要求较低 轴针式 10~15 大 难 16~20 低 <5000 <100
燃烧涡流
要求低 轴针式 8~13
最大 最难 18~22
低 <3500 160~200
要求高 多孔6~12
20~40 小
容易 12~15
高 <1500 >200
半开式
一般 空间雾化 为主(进气
涡流) 进气涡流
较强 要求较高 多孔4~6 18~25
较小 较易
16~18
高 <4000 <150
球形 一般
油膜蒸发
进气涡流 最强 一般
单孔或双孔 17~19 较小 难 17~19 较低 <2500 90~130
室壁面上,靠强烈的进气涡流将燃油在燃烧室壁面上摊布成
一层很薄的油膜,油膜受热逐层蒸发并与空气混合。
优点:燃烧柔和、无烟。
但是对空气涡流要求较高,适用于半开式(或球形)燃烧
室的小型高速柴油机。
2
二、影响混合气形成的因素
燃油 雾化质量
影响可燃混合 气形成的因素
燃烧室内空气 涡动情况
压缩终点 气缸热状态
优点:工作柔和,燃烧噪声
小,排烟少,过量空气系数
小,对燃油品质适应性强。
缺点:起动性能差(燃油雾
化差),变负荷性能差,高
低速运转性能差别大,在大
缸径上应用困难。
仅限于某些小型高速柴油机。
14
4、涡流室式燃烧室(主、副燃烧室)
燃油全部喷入副燃烧室, 空气沿通道进入副燃烧室, 形成可燃混合气并燃烧。
发动机原理第六章柴油机混合气形成与燃烧

2.对柴油机燃烧室的要求:
① α小,但应燃烧完全及时; ② 适度的ΔP/ΔΦ和Pz值;以保证工作柔和,
平稳,可靠; ③ 排气品质好; ④ 变工况适应好;应在负荷、转速变化时,
柴油机性能稳定; ⑤ 冷起动性好; ⑥ 制造、维修方便。
3、直喷式燃烧室的空气涡流运动
空气涡流运动是加速混合气形成的 有效手段;也是保证完善燃烧的重 要条件。
3.影响喷注质量的主要因素:
喷注结构,喷油压力,气缸内空气的压力,柴油
的粘度等。
二、空气运动对混合气形成的影响
缸内空气的涡流运动能加速雾化的油滴与 周围空气的混合,促进燃烧过程的进行。
但涡流过强,会使燃烧产物与邻近的喷注重叠; 涡流过强也使进气阻力加大,充量系数下降。
三、典型燃烧室结构分析
1.燃烧室分为两大类:直喷式和分开式。 直喷式燃烧室:燃油直接喷入由活塞顶和缸盖形成的
汽油机:提高火焰传播速度。 柴油机:保证及时形成较均匀的混合气。
第一节 混合气形成与燃烧过程
一、燃烧方式--油滴扩散燃烧
柴油机是在压缩过程中活塞接近上止点时,借助喷 油设备将燃油在高压下成雾状喷入燃烧室,以便 与空气形成可燃混合气。
油滴的着火要满足两个条件: (1)混合气的温度要高于着火临界温度。 (2)混合气的浓度要适当,即混合气的浓度要在
不变)
面容比大,经济性较差,启动性差(传热和流动损失大,装电热塞)
涡流室式燃烧室
1)预燃室式燃烧室
混合气形成:空间雾化混合为主。一般采用轴针 式喷油器。
主要特点:
喷雾质量要求不高(预燃室形成强的紊流和二次喷射的燃
烧涡流形成混合气)。
ΔP/ΔΦ较小,工作柔和。 空气利用率高,α值可较小。 变工况适应性好,对转速不敏感。 NOx排放低 启动性差,面容比较大,经济性差 低速噪声(惰转噪声)大(预燃室气体速度低,油束贯穿力大,
第七章 柴油机燃料供给系

第七章柴油机燃料供给系1、教学目的:了解柴油机混合器形成、燃烧室结构特点;掌握喷油器的作用机理,喷油泵柱塞副、出油阀副的结构;掌握调速器的作用原理及分类。
2、教学内容:(1)概述(2)燃烧室(3)喷油器(4)喷油泵(5)调速器3、教学方法:课堂教学、作业练习、课后答疑4、教学过程:一、柴油机燃油系统组成及燃料1、作用柴油机供给系根据柴油机不同工作情况的要求,将一定量的燃油(柴油)压力适当提高,并按规定时间以一定的规律喷入气缸,使之与空气混合形成良好的可燃混合气,在高温下自行燃烧、作功,而后将废气排出。
2、组成与工作原理柴油机燃料系由供油装置、进排气装置和燃烧室等部分组成。
供油装置由柴油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、喷油泵、高压油管、喷油器和回油管等组成,如图7-1所示。
柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。
输油泵通过进油管将柴油从油箱中吸出,并提高到一定的压力送往柴油滤清器,柴油滤清器滤去杂质后流进喷油泵的低压油腔。
喷油泵工作时,燃油从低压油腔进入高压泵腔内并提高压力,打开出油阀经高压油管和喷油器,以一定的压力喷入燃烧室与空气混合形成可燃混合气而燃烧作功。
整个供油系统可分为两条油路。
一条是从柴油箱到喷油泵入口,这段油路中的油压一般为 0.15 ~0.3MPa,称为低压油路。
低压油路用以向喷油泵提供清洁的柴油。
为保证喷油泵有充分的燃料供应,要求输油泵的供油量大于喷油泵供油量,所以始终有多余的燃油从喷油泵回油管流回油箱。
另一条是从喷油泵到喷油器,其油压一般在 10MPa以上(现在有的柴油机喷油压力高到 20MPa以上),这段油路称为高压油路。
其作用是增大柴油压力,使柴油通过喷油器呈雾状喷入燃烧室,与空气混合形成可燃混合气。
由喷油器针阀偶件的缝隙渗漏的燃油经回油管流回油箱。
为了在发动机起动时排除整个油路中的空气,将柴油充满喷油泵的低压油腔,在输油泵上装有手动输油泵(有的柴油机还装有电动燃油泵)。
发动机的活塞位于上止点时,其顶部与气缸盖底面的空间构成燃烧室。
【学习】第五章柴油机混合气形成和燃烧

fp — 柱塞面积 [ mm ];
Wp — 柱塞速度 [ ml/degPA ]。
几何供油规律与喷油规律不同。
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供油规律和喷油规律
两产定者生义的差:差 异异 的: 原因:
喷燃供油始的规点可律滞压:后缩单于性位供时油间始内点喷 油喷系泵油统的持内供续产油时生量间压随较力时长波间的的传变播化 关最高系大压。喷油油管速的率弹较性低变形 油曲器喷线喷油的入规形燃律状烧:有室单一内位定的时的燃间变油内化量喷 随时间的变化关系。
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三 气流运动对混合气形成的影响
(一) 气流运动的作用
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(二) 气流运动
1、 进气涡流 使进气气流相对于气缸中心产生一个力,形成涡流。 (1) 切向气道 特点: 气道母线与气缸相切。 优点: 结构简单,气流阻力小 缺点: 涡流强度对进气口位置敏感。 (2) 螺旋气道 特点: 进气道呈螺旋型。 优点: 能产生强烈的进气涡流。 缺点: 工艺要求高,制造、调试难度较高
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50
油 束 射 程m m
(a)
10 0
油 束 射 程m m 50
(b)
2
3
3 .3
3.5 m s
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(四) 喷油规律
单位时间(或曲轴转角)的喷油量随时间(或曲轴转角) 的变化规律。
1 、喷油延迟角 喷油提前角 — 开始喷油 上止点的曲轴转角。 ’ — 上止点 停止喷油的曲轴转角。 喷油延迟角’ — 开始喷油 停止喷油的曲
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二 、喷油泵速度 特性及其校正
(一) 节流作用 1 理论上 (不存在节流) 2 实际上 (存在节流) 所以,实际供油比理
论供油时间长,供油量 大。
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柴油机燃料系

第五章柴油机燃料供给系的构造与维修学习目标1了解柴油机可燃混合气的形成与燃烧过程;2了解柴油的使用性能;3掌握柴油机燃料供给系的功用、组成、各主要机件的构造和工作原理;4理解柴油机燃料供给系中的喷油泵、喷油器、输油泵和滤清器的检修方法;5理解柴油机喷油泵、调速器和喷油器的调试方法;6掌握柴油机常见油路故障的现象、原因及诊断排除方法。
柴油机使用的燃料是柴油。
与汽油相比,柴油粘度大、蒸发性差,一般来说不可能通过化油器在气缸外部与空气形成均匀的混合气,故采用高压喷射的方法。
在压缩行程接近终了时把柴油喷入气缸,直接在气缸内部形成混合气,并借助缸内空气的高温自行发火燃烧。
第一节柴油机燃料供给系的组成柴油机燃料供给系由燃油供给、空气供给、混合气形成和废气排出四套装置组成。
是常见的一种汽车柴油机供给系示意图。
l燃油供给装置柴油供给装置由柴油箱、输油泵、低压油管、柴油滤清器、喷油泵(包括调速器)、高压油管。
喷油器和回油管组成。
柴油箱贮有经过沉淀和滤清的柴油。
柴油从柴油箱被吸入输油泵并泵出,经柴油滤清器滤去杂质后,进入喷油泵。
自喷油泵输出的高压柴油经高压油管、喷油器、喷入燃烧室。
由于输油泵的供油量比喷油泵供油量大得多,过量的柴油便经回油管回到输油泵。
从柴油箱到喷油泵人口的这段油路中的油压是由输油泵建立的,而输油泵的出油压力一般为0.15MPa-0.3MPa,放这段油路称为低压油路。
低压油路是向喷油泵供给滤清的燃油。
从喷油泵到喷油器这段油路中的油压是由喷油泵建立的,一般在10MP以上,故称此段油路为高压油路。
高压柴油通过喷油器呈雾状喷入燃烧室,与空气混合形成可燃混合气。
为了在柴油机起动时将柴油充满喷油泵,排除整个油路中的空气,在输油泵上装有手动输油泵。
2、空气供给装置它由空气滤清器、进气管和气缸盖内的进气道组成。
3混合气形成装置混合气形成装置,即是燃烧室。
4废气排出装置废气排出装置是由气缸盖内的排气道、排气管和消声器组成。
柴油机与汽油机在可燃混合气形成方式和点火方式上有何不同

柴油机与汽油机在可燃混合气形成方式和点火方式上有何不同精选文档TTMS system office room 【TTMS16H-TTMS2A-TTMS8Q8-柴油机与汽油机在可燃混合气形成方式和点火方式上有何不同A: 一般汽油机进气会形成滚流,而柴油机进气一般都形成涡流。
在燃烧方式上,汽油机是点燃式的,燃料在汽缸内靠电火花塞点燃;而柴油机是压燃式的,燃料依靠汽缸内空气压缩产生的热量引燃,也就是空气压缩会升高温度,当压缩空气的温度高于柴油的燃点时柴油就会燃烧。
汽油机的汽缸压缩比较低,通常在10以下,现在随着技术的发展,像增压汽油机会到达10以上,而柴油机的汽缸压缩比较高,一般都在14以上柴油机是靠活塞压缩产热将雾化的柴油点燃汽油机则靠火花塞点燃雾化汽油和空气的混合气体柴油机靠压缩所以压缩比高柴油机:柴油是靠压燃的。
因为柴油的暴燃点比较低,可以靠压力使其燃烧。
汽油机:汽油是靠火花塞点燃的。
因为汽油的爆燃点比较高,不容易压燃。
压缩比大了以后能提高汽缸内的压力,四冲程汽油机和柴油机在总体构造上有何异同柴油机和汽油机的共同点和区别:首先都是内燃机,都有两大机构,以及冷却系、启动系、润滑系、燃料供给系。
不同点:燃料不同,汽油机烧汽油柴油机烧柴油,柴油机无点火系,汽油机是靠火花塞电子点火,柴油机是靠气缸活塞做功压燃。
柴油机的燃料供给系向气缸提供的是纯空气,汽油机向气缸提供的是可燃混合气。
汽油机是以电子点火点燃汽油来使其在燃烧室中爆炸工作的柴油机是以喷射柴油进入高温高压的燃烧室自然爆炸工作的构造上1、汽油机的压缩比普遍较底(一般不超过11:1) 2、启动比较容易但是行驶中必须依靠电瓶(一般电瓶为12V) 3、转速比较高(一般都能达到6000转以上)4、扭力比较低 5、加速比较好(转速的幅度大所以能在多个点进行档位的切换)1、柴油机的压缩比普遍较高(一般不低于12:1)2、启动比较困难但是行驶中不必依靠电瓶(一般电瓶为24V)3、转速比较低(一般都保持在4000转以下)4、扭力比较高5、比较节能(百公里的油耗小)。
第五章 柴油机混合气的形成与燃烧

1、燃烧过程概述
燃烧过程
缓燃期:从最大压力点(c点)到最高温度点D点)。
特点:一般喷射过程在缓燃期都已结束、随着燃烧过 程的进行。空气逐渐减少而燃烧产物不断增多,燃烧 的进行也渐趋缓慢。柴油机燃烧室内的最高温度可达 2000K左右,一般在上止点后20°~35°曲轴转角处出 现。
3、柴油机的有害排放物和噪声振动
燃烧过程
波透回空气中,一部分又反射回材料内部,声波的这种 反复传播的过程,就是能量不断转化耗散的过程,如此 反复,直到平衡,这样,材料就吸收了部分声音。
3、柴油机的有害排放物和噪声振动
燃烧过程
c、噪声控制
(一)、被动控制:消声控制、隔声控制
(二)、主动控制:降低声源的振动能量
一、吸声技术
1、吸声材料的分类和吸声特性
1)吸声材料的分类
在噪声控制工程设计中,常用吸声材料和吸声结 构来降低室内噪声,尤其在体积较大,混响时间较长 的室内空间,应用相当普遍。吸声材料按其吸声机理 来分类,可以分成多孔性吸声材料及共振吸声结构两 大类。
温度、压力升高较大,产生许多化学反应的活性中心, 出现蓝火焰。混合气稀得多,略小于1。
柴油机-低温多级自燃
t1+t2+t3 时间后-第三级反应 活性中心剧增,化学反应加速,热积累剧烈,发生爆
炸,出现热火焰。混合气更稀, 1。 t1+t2+t3 -着火延迟期
1、燃烧过程概述
速燃:从压力脱离压缩线开始急剧上升(B点)至达到最大压力 (C点)。
补燃:从最高温度点(D点)至燃油基本燃烧完(E点)。补 燃期内燃油的燃烧可称为后燃,由于燃烧时间短促,混 合气又不太均匀,总有少量燃油拖延到膨胀过程中继续 燃烧。特别在高速、高负荷工况下,因过量空气系数小, 混合气形成和燃烧的时间更短.这种后燃现象就更为严 重。
6柴油机的混合气形成与燃烧

① 提高过量空气系数 ② 组织气缸内气体运动
二、燃烧过程存在的问题
2.燃烧噪声
产生原因
柴油机的压缩比高,混合气几乎同时燃烧,急 剧升高的压力,直接使燃烧室壁面及活塞、曲 轴等机件受冲击,产生强烈振动,并通过气缸 壁传到外部,从而形成燃烧噪声。
解决措施
缩短滞燃期,减少滞燃期的喷油量,抑 制滞燃期中混合气的形成,是减轻噪声的主 要途径。
柴油机均在α>1的条件下工作,使柴油机容积利用 率这是其比质量,升功率不如汽油机的原因之一。
4、补燃期
定义:是从气缸内出现最高燃烧温度起,到燃烧
基本结束为止的一段时间,以曲轴转角表示。
特点:
时间短促,混合气不太均,对经济性不利。 后燃还增加了有关零部件的热负荷。 补燃期的终点很难准确地确定。
造成二者区别的原因: I. ①燃油的可压缩性,使系统内产生压
力波的传播;高压油管的弹性变形引 起容积的变化; II. ②压力波的往复反射和叠加的作用。
三、不正常喷射现象和穴蚀
(l)二次喷射现象:既在喷射终了喷油器
针阀落座以后,在压力波动的影响下再次升起 喷油的现象。
危害:
①压力低雾化不良,燃烧不完全,碳 烟增多,易引起喷孔堵塞;
图4-1 空气运动对混合气形成的影响
(1)空间雾化混合
说明:
喷注着火后,旋转的气流将燃烧产物吹 走,并及时向未燃烧完的油滴提供新鲜 空气,提高空气利用率,加速混合气的 形成和燃烧。
气缸内的涡流运动并非越强越好。涡流 过强,过强会使燃烧产物与相邻的喷注 重叠,从而影响燃烧,同时使进气阻力 加大,充量系数下降。
4.有害的废气成分
NOx是柴油机废气中主要有害成分。其生成 量 应取进决行于时反的应温物度N,2以、及02反、应O进、行N的的浓时度间,长反短。 因此,为降低NOx 生成量,必须降低火焰 高峰温度、缩短空气在高温下停留的时间, 减少过量空气系数等。
第四节可燃混合气的形成资料.

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
(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。
(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
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。
(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
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
(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。
柴油机可燃混合气的形成与燃烧室

4)、预燃烧室式燃烧室 容积约为燃烧室总面积的25%--
45% 主、副燃烧室之间用一个或几个小孔相连
5)、分隔式燃烧室特点: 靠强烈的空气运动形成混合气,对喷油系统
要求不高,运转平稳,废气排放少,但油耗 大,起动性差,近来有被直喷式取代的趋势
3、可燃混合气形成和燃烧的四个阶段 1)、备燃期 2)、速燃期 3)、缓燃期 4)、后燃期
4、影响燃烧过程的因素,主要有: 燃料性质、压缩比、混合气的形成,燃 烧室结构、喷油规律与喷油提前角等
5、为了改善混合气形成条件 1)、选用十六烷值较高的柴油 2)、采用较高的压缩比,促进柴油蒸发 3)、可燃混合气的浓度要求较稀 φa一般在1.15---2.2之间 4)、喷油压力要高,一般在10— 12Mpa以上 5)、在燃烧室内组织强烈的空气运动, 促进柴油和空气混合
缺点:喷油压力高(17—22Mpa),
偶合件加工精度高,喷油器ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ径小,易堵塞 工作粗暴 4)、球型燃烧室
优点:工作柔和,有较高的动力性和经济性 喷油器压力较低
缺点:不易起动 5)、由于热损失少,结构紧凑、简单,经济
性好等原因,直喷式燃烧室应用的越来越多
2、分隔式燃烧室
1)、分隔室式燃烧室由主、副两部分燃烧室 组成在气缸盖中的部分为副燃烧室
二、燃烧室 可燃气的形成品质和燃烧性能与燃烧室
结构密切相关 车用柴油机燃烧室可分为两大类:直接
喷射式燃烧室和分隔式燃烧室
1、直接喷射式燃烧室 1)、特点:凹形活塞顶与气缸盖底面包围的
空间几乎全部燃烧室容积都在活塞顶面上 2)、按活塞顶面形状不同,可分为W型和
球型 3)、W型燃烧室
优点:形状简单,易加工,结构紧凑,热 效率高,起动性能
《可燃混合气》课件

腐蚀性
部分可燃混合气可能含有 腐蚀性成分,对设备、管 道等造成腐蚀破坏。
可燃混合气的安全措施
防爆措施
采取防爆设备、防爆电器 等措施,防止产生电火花 等引燃源。
通风排气
保持作业场所通风良好, 及时排除可燃混合气,防 止聚集引发事故。
密闭管理
对可燃混合气的储存、输 送、使等环节进行密闭 管理,防止气体泄漏。
内燃机具有效率高、适用范围 广等优点,广泛应用于汽车、 摩托车、拖拉机等领域。
常见的内燃机类型包括汽油机 、柴油机等。
04
可燃混合气的安全性
可燃混合气的危险性
01
02
03
易燃易爆
可燃混合气具有高度易燃 易爆的特性,一旦遇到火 源或高温,极易引发燃烧 或爆炸。
毒性
可燃混合气中可能含有有 毒成分,如一氧化碳、氮 氧化物等,对人体健康造 成危害。
05
可燃混合气的发展趋势
可燃混合气技术的进步
高效燃烧技术
通过优化燃烧室结构和燃料喷射 系统,提高燃烧效率,降低污染
物排放。
新型燃料配方
研发更环保、高效的燃料配方, 以满足日益严格的环保标准。
智能控制技术
利用先进的传感器和控制系统, 实现可燃混合气的精准控制和优
化管理。
可燃混合气在新能源领域的应用
《可燃混合气》PPT 课件
contents
目录
• 可燃混合气概述 • 可燃混合气的燃烧 • 可燃混合气的应用 • 可燃混合气的安全性 • 可燃混合气的发展趋势
01
可燃混合气概述
可燃混合气的定义
总结词:基本概念
详细描述:可燃混合气是指由两种或两种以上的气体混合而成的气体,其中至少 有一种气体具有可燃性。
第二节柴油机可燃混合气的形成与燃烧室

分隔式燃烧室
预燃室式燃烧室
ω型
球型
涡流室式燃烧室
(1)直接喷射式燃烧室 ) 直接喷射式燃烧室是由凹顶活塞顶与气缸盖底 面所包围的空间组成,也称为统一式燃烧室。 面所包围的空间组成,也称为统一式燃烧室。 分类(根据活塞顶面的形状不同) 分类(根据活塞顶面的形状不同) ω型燃烧室 型燃烧室 球形燃烧室
构造:缸盖底面是平的,活塞顶部 下凹(ω型,球型) ω型燃烧室: 柴油直接喷射在活塞顶的浅凹坑内 ,喷射的柴油雾化要好,而且要均匀 地分布在空气中。要求喷射压力高, 一般 17~22MPa ,要求雾化质量高, 因此,采用多孔喷咀,孔数一般为 6 ~12 个。 优点:形状简单,结构紧凑,燃烧 室与水套接触面积小,散热少,可减 少热损失,热效率高,经济性较好。 缺点:工作粗暴,喷射压力高,制 造困难。
喷油压力必须足够高, 10( 2 )喷油压力必须足够高,一般在 10的以上,以利于柴油雾化; 12MPa 的以上,以利于柴油雾化; 在燃烧室内组织强烈的空气运动, ( 3 )在燃烧室内组织强烈的空气运动,促 进柴油和空气的混合。 进柴油和空气的混合。
二、燃烧室
1、定义:当活塞到达上止点时,气缸盖和活塞顶组成的 定义:当活塞到达上止点时, 密闭空间称为燃烧室。 密闭空间称为燃烧室。 分类:统一式燃烧室;分隔式燃烧室两大类。 2、分类:统一式燃烧室;分隔式燃烧室两大类。
(4)后燃期Ⅳ 后燃期Ⅳ
缓燃期以后的燃烧曲轴转角。 缓燃期以后的燃烧曲轴转角。 这一时期,虽然不喷油, 这一时期,虽然不喷油,但仍有一少部 分柴油没有燃烧完, 分柴油没有燃烧完,随着活塞下行继续燃 后燃期没有明显的界限, 烧。后燃期没有明显的界限,有时甚至延 长到排气冲程还在燃烧。 长到排气冲程还在燃烧。后燃期放出的热 量不能充分利用来作功, 量不能充分利用来作功,很大一部分热量 将通过缸壁散至冷却水中, 将通过缸壁散至冷却水中,或随废气排出 使发动机过热,排气温度升高, ,使发动机过热,排气温度升高,造成发 动机动力性下降,经济性下降。 动机动力性下降,经济性下降。 因此,要尽可能地缩短后燃期。 因此,要尽可能地缩短后燃期。
柴油机可燃混合气的形成方法

柴油机可燃混合气的形成方法柴油机是一种燃烧内燃机,其燃烧过程是在高压下进行的。
在柴油机中,燃油和空气是分开进入燃烧室的,这就要求燃烧室内的空气和燃油能够进行充分的混合,形成可燃的混合气体。
而柴油机的燃油是通过高压喷射进入气缸内的,因此如何让燃油和空气充分混合是非常关键的。
1. 喷油嘴的喷油方式柴油机采用高压喷油的方式将燃油喷入燃烧室,为了使燃油和空气充分混合,喷油嘴的工作方式显得尤为重要。
通常情况下,柴油机采用喷雾式喷油嘴,喷油嘴的内部结构影响喷油的质量和形状。
喷油嘴的孔径、喷嘴形状、嘴孔数量等参数的优化,可以改善燃油喷雾的品质,使其更加均匀细密,有利于燃油和空气混合。
2. 空气进气方式为了使燃油和空气在燃烧室内更充分地混合,柴油机的进气系统也需要进行优化。
空气的进气方式对于可燃混合气的形成起到了决定性的作用。
通常情况下,柴油机采用中冷或者涡轮增压的方式增加空气量,克服空气进入不足的问题。
在进气系统中加入进气道膜片、进气道加热等装置,也可以提高空气的进气速度和进气流量,使得空气能够更快更加均匀地进入燃烧室,加强混合。
3. 活塞结构和形态柴油机的活塞结构和形态也会影响可燃混合气的形成。
为了提高燃烧室内空气的流动性,柴油机的活塞通常采用凹形设计,这可以使空气在进入燃烧室之前形成漩涡,从而增加空气和燃油的接触面积。
活塞的头部也可以加工成不同的形状,如切角、圆弧等,以改善空气流动的连续性和流速分布状态,从而提高混合气的质量和完整度。
4. 点火系统要使混合气在燃烧室内完全燃烧,必须采用合理的点火系统。
点火系统不仅需要能够在恰当的时机引燃混合气,还需要能够使燃烧在较短的时间内完成。
目前柴油机采用的点火系统主要有两种:机械式点火和电控式点火。
机械式点火通常采用压电式喷嘴,将燃油喷入燃烧室后即可引燃;而电控式点火则采用电子控制系统,能够对点火时间和点火能量进行精确的控制,以确保混合气的燃烧质量。
柴油机可燃混合气的形成方法包括喷油嘴的喷油方式、空气进气方式、活塞结构和形态、点火系统等多方面的因素。
项目一 传统柴油机燃油供给系统的构造与检修

(a)
图5-2
(b) (c) 直接喷射式燃烧室结构
3.U形燃烧室。 U形燃烧室的活塞凹项剖面轮廓呈U形,如图5-2c。 与球形燃烧室一样,其主要是借助高速空气涡流把 燃料均匀地分布在燃烧室壁面形成油膜,然后蒸发 而形成混合气。不同之处在于其燃料喷射方向基本 垂直于气流方向,由气流将燃料甩到燃烧室壁上形 成均匀的油膜。其中有一部分细小油膜没有被甩到 燃烧室壁上而留在高温空气中,首先形成火源,起 引燃作用。在低速时,空气涡流弱,甩到燃烧室壁 面上的油量少,而留在空间的油量多,提高了柴油 机的起动性。 U形燃烧室多采用单孔轴针式喷油器,其喷孔直 径较大,不易堵塞,喷油压力较低(12MPa)。
图5-5
柴油滤清器
3.输油泵 柴油机输油泵的作用是用以克服滤清器及管路 阻力,将足够数量的柴油自油箱输送到喷油泵。为 了便于排除低压油路中的空气,输油泵上常装有手 油泵。柴油机输油泵主要有活塞式、膜片式、滑片 式及齿轮式等,用得较多的是活塞式输油泵。 活塞式输油泵的结构如图5-6所示。
图5-6
输油泵的构造
任务二 柴油机燃油供给系统的结构认识
【任务目标】 1.掌握柴油机燃油供给系统的作用 2.认识柴油机燃油供给系统的组成 3.掌握柴油机燃料供给系各主要机件的构造、 工作原理和检修方法;
【必备知识】 一、柴油机燃油供给系统的作用与组成 柴油机燃油供给系统用于燃料的储存、滤清和 输送工作,并按柴油机各种不同工况的要求,定时、 定量、定压并以一定的喷油质量喷入燃烧室,使其 与空气迅速且良好地混合和燃烧,最后将废气排入 大气。图5-4 燃油系统组成 柴油机燃油供给系统由油箱、柴油滤清器、输 油泵、喷油泵、高压油管、喷油器及低压油管等组 成,如图5-4所示。
1.ω 形燃烧室 ω 形燃烧室的活塞凹顶剖面轮廓呈ω 形,如图5-2a。这种燃烧室喷 入的柴油一部分分布在燃烧室空间内,另一部分被空气涡流甩到燃 烧室壁面上,形成油膜。混合气形成以空间混合为主,喷油压力较 高,一般为17MPa—22MPa,并采用小孔径的多孔喷油器,以使喷柱 形状与燃烧室形状大致相符。 ω 形燃烧室,形状简单,易于加工;结构紧凑,热效率高;起动性 较好。但ω 形燃烧室喷油压力要求高,配合偶件加工精度要求也高; 喷油器的喷孔直径小,易于堵塞;着火准备期内形成的混合气较多, 导致发动机工作比较粗暴。 2.球形燃烧室 球形燃烧室的活塞凹顶剖面轮廓呈球形,如图5-2b。利用螺旋进气 道产生强烈的空气涡流,采用单孔或双孔喷油器将燃油在高压下顺 气流接近于燃烧室的切线方向喷入燃烧室内。燃油绝大部分布于燃 烧室壁上,形成较均匀的油膜,油膜从燃烧室壁上吸热逐层蒸发, 强烈的空气涡流加速了油膜的蒸发并使混合气更为均匀。少量喷射 在燃烧室空间的雾状燃油首先着火,成为火源。球形燃烧室的混合 气形成主要靠油膜逐层蒸发来完成。 球形燃烧室混合气形成速度开始较慢,燃烧初期压力升高和缓,发 动机工作柔和,但起动较困难;形成着火点后混合气形成速度愈来 愈快,燃烧不会拖延,柴油机有较高的动力性和经济性;球形燃烧 室要求燃料喷出时尽量不分散,必须具有较高的喷油压力。
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第7章柴油机的燃油系统7.1第七章说明燃油系统在柴油机中有很重要的地位,所以课件第7章很重要,该章各系统比较复杂,用媒体表现比较复杂,需要多种软件综合运用。
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7.2燃油系统的功用及组成7.2.1功用根据柴油机运转工况的需要,将适量的清洁燃油,在一定的时间内,以适当的雾化状态喷入燃烧室,造成混合气体形成与燃烧的有利条件。
7.2.2组成输油泵、滤清器、喷油泵、出油阀、喷油器、燃烧室。
7.3可燃混合气的形成与燃烧室形式7.3.1可燃混合气的形成1.形成方式柴油机中由于燃烧室型式不同,混合气形成的方法也不同,大致可分为:空间混合气形成,油膜混合气形成,复合式混合气形成。
2.要求可燃混合气的质量对燃烧过程起决定性作用。
1)喷入汽缸的应雾化良好,并具有一定的射程。
即油粒微小并充满整个燃烧室空间。
2)燃料的喷射形状应与燃烧室形状相适应,以形成良好的混合气。
3)在燃烧室造成强烈的空气涡流促使在燃烧室间形成良好混合。
7.3.2燃烧室的形式1.概述1)根据混合气形成的方法不同,大致可分为:空气混合气形成、油膜混合气形成和复合式混合气形成。
2)燃烧室分类(1)直接喷射式燃烧室:直接喷射式燃烧室设在活塞顶上,是一个统一的空间。
主要靠喷射油束与燃烧室形状相互配合,使燃油与空气均匀地混合。
a.统一式:形状简单、结构紧凑、容易启动;对燃油喷射系统要求高;最高燃烧压力和压力升高率较高,曲柄连杆受力较大;对转速和燃料质量特别敏感。
b.复合式:兼有球型油膜与半分开式燃烧室的特点。
把空间雾化与油膜蒸发结合到一起,改善了冷机启动性能,可适应多种燃料,对燃油系统要求低。
c.半分开式:活塞上的凹坑与活塞顶部的余隙构成靠喷雾质量与挤压涡流形成可燃混合气,对燃油系统要求较低。
油耗低,启动方便,工作比较柔和。
d.球型油膜式:工作柔和燃烧噪音小,排烟好,性能指标好,可使用多种燃料,冷车启动困难,适用于小型高速机。
(2)分开式燃烧室:分开式燃烧室被明显隔成两部分,其一部分由活塞顶面及气缸盖底面组成;另一部分在气缸盖或气缸体中,两者以一条或数条通道相联接。
a.涡流室式:对燃油系统要求不高,工作稳定,燃油消耗率高,冷车启动困难,对转速敏感,散热损失大。
b.预燃室式:预燃室容积占总燃烧室容积的20-40%,运转平稳,对燃油系统要求不高,对转速,燃油品质敏感性较小,燃油消耗率高,启动困难。
喷嘴受高温作用,易损坏。
2.直喷式燃烧室1)统一式燃烧室如图7-1@图7-1统一式燃烧室 @图7-2 半分开式燃烧室汽缸盖底面,活塞顶面和缸壁形成统一的容积。
涡流运动很微弱,活塞顶做成浅凹状。
(1)特点a.形状简单,结构紧凑,散热面积小,散热损失少,容易起动,燃油消耗率最低。
因此广泛应用于大中小高中低速柴油机;b.对燃油喷射系统要求高,高喷射压力和多孔喷油器;c.最高燃烧压力PZ和压力升高比λ=PZ/PC都较高,使曲柄连杆机构受力较大;d.对柴油机转速变化及燃油质量特别敏感。
(2)改善方法如果在向气缸冲入新鲜的空气时,造成空气涡流,就能改善统一式燃烧室内的混合气形成。
四冲程柴油机中可以采用螺旋形气道或进气阀上做成导气屏,二冲程柴油机可采用进气孔按切线方向布置,实现切向扫气。
2) 半分开式燃烧室如图7-2特点:a.靠喷雾质量及压缩过程中空气在活塞顶的深凹坑内产生挤压窝流这两方面作用,促使燃油与空气均匀混合;b.对燃油系统要求低,但仍保持燃油消耗率低、起动方便的优点,并使柴油机柴油机工作柔和;c.分成两部分:较深的凹坑、活塞顶部余隙。
但没有明显分开。
3)球形油膜式燃烧室如图7-3@图7-3球形油膜式燃烧室 @图7-4 复合式燃烧室特点:严格地讲,属于半分开式的一种,但工作过程不同,油膜蒸发形成混合气。
顺气流方向喷油,形成油膜,逐渐地蒸发、燃烧,其中一小部分先雾化完成点火准备形成火源,再点燃大部分蒸发形成的可燃气体。
工作柔和,噪声小,排烟少,能使用多种燃料,冷起动困难。
4)复合式燃烧室如图7-4(1)特点介于球型油膜与半分开式燃烧室之间,顶部有一“U”字型凹坑。
能适应多种燃料(柴油,煤油,汽油,重油),对燃油系统要求低。
(2)混合气形成空间雾化和油膜蒸发相结合。
一部分形成油膜,一部分进行空间雾化。
比例与柴油机工况有关:a.转速高时,气流运动增强,油膜形成增多,具有油膜燃烧特点。
b.转速低时,气流速度低,空间雾化增多,空间燃烧,改善了冷起动性能。
2.分开式燃烧室1)涡流室式燃烧室如图7-5@图7-5涡流室式燃烧室 @图7-6预燃室式燃烧室(1)结构特点涡流室和主燃烧室,两者之间有通道相连,且通道与活塞顶倾斜一角度,与涡流室相切,涡流室容积占整个容积的60-80%,喷油器安装在涡流室内,燃油顺着涡流方向喷射。
压缩冲程在涡流室产生涡流,喷油被冲散形成可燃混合气。
膨胀开始后,未燃混合气和燃气一起冲入主燃烧室,与主燃烧室空气进一步混合燃烧。
(2)优点1.对燃油系统要求不高,涡流强,不需高喷射压力;2.柴油机工作平稳。
压力升高率较小;3.对柴油机转速变化不敏感。
(3)缺点1.相对散热面积大,涡流室直接与冷却水接触,散热损失加大;2.节流损失较大,故冷起动困难,燃油消耗率高。
2)预燃室式燃烧室如图7-6(1)结构特点连接通道不相切于内部空间,气流不会产生涡流,而是产生强大的紊流,混合燃烧进入主燃烧室后,产生强烈的气体扰动,大部分燃料混合燃烧,预燃室容积占总燃烧室容积的20-40%。
(2)优点a.柴油机运转平稳;b.对燃油系统要求不高;c.对转速,燃油品质敏感性较小。
(2)缺点a.燃油消耗率高;b.启动困难;c.预燃室喷嘴在高温环境工作,容易损坏。
7.4喷油泵7.4.1.喷油泵功用1.作用喷油泵又称高压油泵又,其作用是提高燃油压力,并根据柴油机工况的要求,将一定量的燃油在准确时间内喷入燃烧室。
2.要求(1)根据燃烧室形式和混合气形成方法不同,喷油泵必须提高压力足够高的燃油,以保证良好的雾化质量;(2)供油量可调节,且各缸供油量相等;(3)保证各缸供油提前角相同,供油急速开始,停油迅速利落。
7.4.2喷油泵的结构分为两种:单体泵与合成泵(整体泵)单泵体主要由一个柱赛和柱赛套构成,本身不带凸轮轴,有的甚至不带滚轮传动部件,由于这种单体泵便于布置在靠近汽缸盖的部位,使高压油管大大缩短,目前应用在缸径为200mm以上的大功率中、低速柴油机上。
如图 7-7(a) 合成泵是在同一泵体内安装与汽缸数相同的柱赛偶件,每缸一组喷油元件,由泵体内凸轮轴的各对应凸轮驱动。
合成泵可作为柴油机的一个整体附件通过法兰或底部支座安装在柴油机上,并进行单独校准与维修。
小型高速柴油机大多采用这种合成泵。
如图7-7(b)3@a **b图7-7 喷油泵的基本结构图7.4.3喷油泵的工作原理1.压油和吸油过程,图7-81)预行程:从柱塞开始想上运动到油孔被柱塞上端面挡住前为止。
2)理论供油始点:柱塞套上的进油孔被柱塞上端面完全挡住的时刻。
3)理论供油终点:柱塞套上的回油孔被柱塞上斜边打开的时刻。
2.油量调节:1)供油量随负荷的要求在最大供油量与零之间。
2)三种调节方法:a.终点调节:转速不变的柴油机上。
b.始点调节:直接带动螺旋桨的柴油机。
c.同时调节:适用于高增压及转速和负荷均变化。
3)柱塞的另一种形式:拔叉式4)柱赛的斜槽形状:螺旋线型、直线型。
(见动画演示)7.4.4调整1.供油定时调整多缸柴油机各缸开始供油时间应相等。
当偏差较大时,利用滚轮体上的调节螺钉来调整。
2.供油量均匀性的调整实质:在相同的曲轴转角时,柱塞的高度和斜边位置相同,以保证供油始点与柱塞的有效行程相等。
7.5出油阀位于喷油泵上端,柱塞压油时开启,不压油时在出油阀弹簧和油管压力下关闭,属精密偶件。
7.5.1作用1.隔断柱塞套内腔和高压油管,防止柱塞下行时,将高压油管中燃油吸回。
2.使高压油管中保持一定残余压力,以便于下次开启时,管内燃油压力可以很快升高。
3.在喷油泵供油结束时,能使高压油管中油压迅速下降,以保证断油干脆,消除喷油器的滴油现象。
7.5.2构造及工作原理1.等容式出油阀(1)锥面上置式结构及原理如图7-8@@图7-8 工作原理 @@图7-9改进型工作原理(2)卸载容积在卸载凸缘回位进入出油阀座的开始,相当于一个吸油过程,高压油管容积增加πd2γ/4,压力下降,喷油停止,防止了漏油。
卸载容积愈大,高压油管中残余压力愈小,引起喷油开始时间滞后。
(3)新式等容出油阀如图7-9整个组件容易更换,落座时受到缓冲,不会发生冲击,磨损小,寿命长。
(4)封锥面下置式出油阀a.封住部分πd2γ/4油经间隙流出,节流作用,缓冲了落座时的冲击。
b.燃油压力作用在出油阀上的面积小,提高了开启压力和开启速度。
2.等压式出油阀如图 7-10@图7-10等压式出油阀关启时,内部小球被压紧,与出油阀一起运动;关闭后,若高压油管中压力较高,则小球打开,保证了油压的一致,主要防止了压力波的反射和二次喷射及不齐喷射。
7.6喷油器7.6.1作用安装在汽缸盖上,将燃料雾化成极细的微粒,喷入汽缸,对雾化质量的要求,主要取决于燃烧室形式。
结构:喷油器和喷油嘴两部分。
按喷油嘴形式分为:开试和闭式7.6.2分类1.开式喷油器如图7-11开式喷油器的主要特点是喷油器喷油管内腔始终与燃烧室相通。
由于它没有关闭喷孔的针阀,故称为开式喷油器。
优点:结构简单,无精密配合的运动件。
缺点:容易产生滴油,无明显的压力界限,故供油开始时,在压力不足的情况下有可能漏油,在断油时由于油管和燃料的膨胀也可能产生滴油。
2.闭式喷油器主要用于直喷式燃烧室,喷孔数目1-8个,最多可达10个,孔径0.15-1.0mm。
3@图7-11开式喷油器①喷油器体②固定针阀③轴向孔④两个固定互成90º的孔⑤沟槽⑥喷孔喷孔数目和方向决定于不同燃烧室对喷雾质量的要求以及喷油器在燃烧室布置。
喷油嘴针阀的上面压弹簧,使针阀紧压在针阀体座面上,当喷油泵输送的高压油作用在锥面上时,才能使针阀抬起开始喷射。
(1)喷孔式:直接喷射式燃烧。
如图7-123@图7-12 喷孔式(2)轴针式:用于分开式燃烧室,即预燃室和涡流室中。
在轴针式喷油嘴中可将轴针头部做成不同形状来适应燃烧室对喷油雾化的要求。
如图7-13a轴针式圆柱 b轴针式截锥形 c轴针式节流形3@图7-13 轴针式(3)几种特殊类型a.长型孔式喷油嘴: 其针阀导向部分远离热区这样可以防止针阀导向区因过热而发生卡住粘着现象。
目前,在高速强化柴油机上广泛采用这种喷油嘴。