05aa4,第六章,05aa4,第六章,05aa4,第六章,第一节 燃料喷射与雾化 第二节 柴油机的燃烧过程 第三节 可燃混合气的形成与燃烧室 第四节 影响燃烧过程的运转因素分析 第五节 影响燃烧过程的结构因素 第六节 工程应用实例(文摘),05aa4,第一节 燃料喷射与雾化,一、喷油泵速度特性及其校正 二、燃料喷射过程 三、供油规律和喷油规律 四、喷油的雾化及油束特性,05aa4,一、喷油泵速度特性及其校正,(一)出油阀校正 (二)弹簧校正,05aa4,一、喷油泵速度特性及其校正,图- 柱塞式喷油泵速度特性 、不同油量调节拉杆位置,05aa4,一、喷油泵速度特性及其校正,图- 按冒烟特性确定的最佳油泵速度特性,05aa4,(一)出油阀校正,1.可变减压容积 2.可变的减压作用 3.出油阀节流,05aa4,1.可变减压容积,图- 校正出油阀,05aa4,1.可变减压容积,图- 可变减压容积出油阀的供油 速度特性(应用轴针式喷油器) 可变减压容积出油阀 -标准出油阀,05aa4,2.可变的减压作用,图- 可变减压作用出油阀在不同 间隙时的供油速度特性 正常间隙 间隙. 间隙 间隙,05aa4,3.出油阀节流,图-表示在出油阀中开节流小孔，若不计出油阀的惯性，出油阀处于某一升程时，应满足以下静力平衡的条件：出油阀弹簧力等于流体动力阻力。,05aa4,(二)弹簧校正,图- 弹簧校正器工作原理 油量调节拉杆 推力盘 托板 油量调整螺钉 固定螺母 挡头 校正弹簧座 校正弹簧,05aa4,(二)弹簧校正,图- 弹簧校正器作用 -装校正弹簧 未装校正弹簧,05aa4,二、燃料喷射过程,(1)喷油延迟阶段 从喷油泵压出燃油(供油始点)到喷油器针阀开始抬起(喷油始点)为止，这一阶段称为喷油延迟阶段。 (2)主喷射阶段 从喷油始点到喷油器端压力开始急剧下降时为止，这一阶段称为主喷射阶段。 (3)滴漏阶段 从喷油器端压力开始急剧下降到针阀完全落座(喷油终点)为止，这一阶段称为滴漏阶段。,05aa4,二、燃料喷射过程,图- 喷油过程 喷油泵柱塞 进、回油孔 出油阀 出油阀弹簧 、压力传感器 高压油管 针阀弹簧 喷油器针阀,05aa4,(1)喷油延迟阶段,从喷油泵压出燃油(供油始点)到喷油器针阀开始抬起(喷油始点)为止，这一阶段称为喷油延迟阶段。,05aa4,(2)主喷射阶段,从喷油始点到喷油器端压力开始急剧下降时为止，这一阶段称为主喷射阶段。,05aa4,(3)滴漏阶段,从喷油器端压力开始急剧下降到针阀完全落座(喷油终点)为止，这一阶段称为滴漏阶段。,05aa4,三、供油规律和喷油规律,图- 供油规律和喷油规律的比较 喷油嘴 ,05aa4,四、喷油的雾化及油束特性,1.油束的形成及特性 2.影响油束特性的因素,05aa4,1.油束的形成及特性,(1)喷雾锥角 喷雾锥角与喷油器结构有很大的关系。 (2)油束射程L 即油束的贯穿距离，亦称贯穿力。 (3)雾化质量(雾化特性) 表示燃料喷散雾化的程度，一般是指喷散的细度和喷散的均匀度。,05aa4,1.油束的形成及特性,图-10 油束形状,05aa4,(1)喷雾锥角,喷雾锥角与喷油器结构有很大的关系。对相同的喷油器结构，一般用来标志油束的紧密程度。大说明油束松散，小说明油束紧密。,05aa4,(2)油束射程L,即油束的贯穿距离，亦称贯穿力。L大小对燃料在燃烧室中的分布有很大影响。如果燃烧室尺寸小而射程大，就有较多的燃油喷到燃烧室壁上；反之，如果L过小，则燃料不能很好地分布到燃烧室空间，燃烧室中的空气得不到充分利用。因此，油束射程必须根据混合气形成方式的不同要求与燃烧室相互配合。,05aa4,(3)雾化质量(雾化特性),图-11 雾化特性曲线,05aa4,(3)雾化质量(雾化特性),图-12 各种喷油器的结构 )多孔喷油器 )顺型的轴针式喷油器 )圆柱型的轴针式喷油器 )倒锥型的轴针式喷油器,05aa4,2.影响油束特性的因素,(1)喷油器结构 喷油器的结构不同，引起油束形成的内部扰动也不同，从而就产生不同形式的油束。 (2)喷油压力 燃油的喷射压力越大，则燃油喷出的初速度就越大，在喷孔中燃油扰动程度及喷出喷孔后所受到的介质阻力也越大，从而使雾化的细度和均匀度提高，即雾化质量好(见图-)。 (3)介质反压力 反压力增加，使介质密度增大，引起作用在油束上的空气阻力增加，因此燃料雾化有所改善，喷雾锥角增加，并使射程减小(见图-)。 (4)喷油泵凸轮外形及转速 当凸轮形状较陡或凸轮转速较高时，均使喷油泵的柱塞供油速度加快。,05aa4,(1)喷油器结构,图-13 喷孔直径对雾化特性的影响 喷孔直径. 喷孔直径. 喷孔直径.，喷射压力.， 背压.，喷油泵凸轮转速,05aa4,(2)喷油压力,图-14 喷油压力对雾化特性的影响 . .,05aa4,(3)介质反压力,图-15 不同喷油压力和反压力下， 油束射程随时间的变化关系,05aa4,(4)喷油泵凸轮外形及转速,当凸轮形状较陡或凸轮转速较高时，均使喷油泵的柱塞供油速度加快。,05aa4,第二节 柴油机的燃烧过程,一、燃烧过程 二、燃烧放热规律,05aa4,一、燃烧过程,图-16 柴油机的燃烧过程示功图,05aa4,二、燃烧放热规律,图-17 柴油机放热规律的三个阶段,05aa4,二、燃烧放热规律,图-18 不同放热规律对性能的影响,05aa4,第三节 可燃混合气的形成与燃烧室,一、直喷式燃烧室 二、分隔式燃烧室,05aa4,一、直喷式燃烧室,(一)半开式燃烧室的空气涡流运动 (二)以型为代表的半开式燃烧室 (三)其他形式半开式燃烧室,05aa4,一、直喷式燃烧室,图-19 直喷式燃烧室 a)开式 b)、c)半开式,05aa4,(一)半开式燃烧室的空气涡流运动,1.进气涡流 2.挤流,05aa4,1.进气涡流,图-20 切向气道,05aa4,1.进气涡流,图-21 螺旋气道,05aa4,2.挤流,图-22 挤气涡流 )无进气涡流或涡流不强时的挤流 )进气涡流强时的挤流 )逆挤流,05aa4,(二)以型为代表的半开式燃烧室,图-23 型半开式燃烧室 a)浅坑型半开式燃烧室 b)深坑型半开式燃烧室,05aa4,(三)其他形式半开式燃烧室,1.球形油膜燃烧室 2.复合式燃烧室,05aa4,1.球形油膜燃烧室,图-24 球形燃烧室,05aa4,1.球形油膜燃烧室,图-25 M燃烧过程放热率 直喷式 M燃烧,05aa4,1.球形油膜燃烧室,图-26 105系列燃烧室 a)105系列复合燃烧室 b)FL413斜柱形 c)6VD12.5过程,05aa4,2.复合式燃烧室,这类燃烧室.，采用中等或强的进气涡流及孔的喷油器，将大部分燃油喷在壁面附近形成混合气层，为空间油膜混合。我国105系列柴油机即是这种类型，如图-所示。燃烧室位于活塞顶上正中心，形状如“”字形，采用ZS4S1型轴针式喷油器，喷油方向基本上与空气涡流运动方向垂直，只有一个很小的角度()的顺气流趋向，配有螺旋进气道。,05aa4,二、分隔式燃烧室,(一)涡流室燃烧室 (二)预燃室燃烧室,05aa4,(一)涡流室燃烧室,1.混合气形成 2.结构特点 3.主要优缺点,05aa4,(一)涡流室燃烧室,图-27 彗星涡流燃烧室,05aa4,1.混合气形成,在压缩过程中，活塞迫使空气经过通道流入涡流室，形成强烈的、有组织的压缩涡流运动。这种涡流运动伴随着柴油机转速的提高，其强度也增加。当燃油顺涡流方向喷入燃烧室时，在气流作用下，燃油被带向燃烧室外围。其中部分燃油分布在壁面上，在通道口附近靠近壁面处着火。在强烈的涡流作用下，由于燃烧产物的密度比空气小，所以被卷向涡流室中央，而把在中央较重的新鲜空气不断压向四周形成良好的“热混合”。当涡流室中燃油着火后，涡流室中的气体压力、温度迅速升高，室内燃气带着未燃的燃油、空气一起经通道高速流到主燃烧室中，而且壁面附近的过浓混合气首先从涡流中喷出。,05aa4,2.结构特点,图-28 涡流室形状 ) )锥形平底( ) )柱形平底,05aa4,2.结构特点,图-29 涡流室主燃烧室形状 )双涡流主燃烧室 )铲形主燃烧室 导流槽 双涡流凹坑,05aa4,3.主要优缺点,由于强烈的空气涡流运动，保证了较好的混合气质量，空气得到较充分的利用。因此，过量空气系数较小，平均有效压力较高。一般.，最低可到1.1。 这种燃烧室对喷雾质量要求不高，可用单孔轴针式喷油器，孔径为左右；针阀开启压力较低，约为，降低了对燃油供给系统的要求，减少喷油器堵塞现象。 这种燃烧室对转速变化不敏感。转速升高，气流的涡流运动也加强，因此高速性好，最高转速可达。广泛应用于小型高速柴油机上。由于利用的是压缩涡流和二次涡流，故对进气道没有特殊要求与限制，对减小进气阻力、提高充气系数有利。 这种燃烧室的和较低，运转平稳；排气污染小；易于调试；使用性能稳定。 相对散热表面积较大，而且直接与冷却水接触，致使散热损失较大。气体二次经过通道节流，流动损失也较大。因此，这种燃烧室的耗油率较高，经济性不如直喷式燃烧室。 采用这种燃烧室的发动机冷起动困难，除要求较高的压缩比外，还需要起动辅助装置。一般压缩比为，缸径越小，转速越高，选取的压缩比越大。 涡流室通道经常有高温燃气流动，通道口热负荷很高，容易引起热裂等毛病，影响柴油机工作可靠性。,05aa4,(二)预燃室燃烧室,1.混合气形成 2.主要优缺点,05aa4,(二)预燃室燃烧室,图-30 预燃室燃烧室 喷油器 预燃室 油束 通道 主燃烧室,05aa4,(二)预燃室燃烧室,图-31 由主燃烧室及预燃室测定的示功图 主燃烧室的压力 预燃室的压力,05aa4,1.混合气形成,压缩过程中气缸内部分空气被压入预燃室，由于连接通道截面积很小，且不与预燃室相切，所以在预燃室中形成强烈的无组织的紊流。,05aa4,2.主要优缺点,由于预燃室与主燃烧室连接通孔的截面积小，气体二次通过产生强烈的节流。使主燃室压力上升缓慢，值低，非增压柴油机一般.5，在相同功率下比直喷式小，所以工作柔合，噪声小。 预燃室燃烧室混合气形成主要依靠燃烧涡流，故对燃油系统的要求低，对转速及燃油品质不敏感，均用轴针式单孔喷嘴，针阀开启压力约为.。所以燃油系统工作比较可靠，喷油器寿命较长，有适应多种燃料的能力。,05aa4,第四节 影响燃烧过程的运转因素分析,一、燃料性质的影响 二、负荷的影响 三、转速的影响 四、供油提前角的影响,05aa4,一、燃料性质的影响,图-32 负荷对着火延迟期的影响,05aa4,二、负荷的影响,当负荷增加时，循环供油量增加(空气量基本不变)，过量空气系数减小，单位容积内混和气燃烧放出的热量增加，引起缸内温度上升，缩短着火延迟期，使柴油机工作柔和。图-为负荷对着火延迟期的影响。但是，由于循环供油量加大，以及喷油延续角增加，使总的燃烧过程加长，并且减小，不完全燃烧现象也会增加，均引起效率降低。负荷过大，值太小，因空气不能满足需要，燃烧恶化，排气冒黑烟，柴油机经济性会进一步下降。,05aa4,三、转速的影响,图-33 6120型柴油机的供油提前角 调整特性(),