柴油机燃烧室结构小结.doc

柴油机燃烧室结构小结

精品文档
v 直喷式柴油机的燃烧室有很多种形状，目前常用的有球型、U型、四角型、花瓣型、W型和哑铃型。
v W型燃烧室是通过切向进气道或螺旋进气道造成进气涡流，在压缩行程中使大部分有涡流的空气进入燃烧室内增强涡流，促进混合气的形成和燃烧。这种燃烧室又可分为浅W型、深W型和缩口W型三类。
v 浅W型, 优点是结构简单、易于制造、热损失小、经济性好，缺点是工作噪声大，对车速的适应性差，加速时烟度很大，NOx排放较差，所以一般用于农用柴油机和船用柴油机。
v 深W型, 更加注重利用空气涡流运动，这样可以增强燃烧室内涡流强度，促进油气的混合，在一定程度上改善了性能和排放。另外，它的结构简单、易于制造、动力性好。但是仍然存在着噪声大、烟度高的缺点。
v 缩口型, 缩口的作用是相对无缩口型增强了绕气缸中心线旋转的进气涡流和压缩涡流，在燃烧室内形成了沿z轴竖直平面内的挤压涡流(上止点前)和逆挤压涡流(上止点后)，加快了油气的混合，亦加快了燃烧速度它的缺点是结构工艺性差，缩口处的热负荷大，容易产生烧蚀和热裂。
v 对于W型燃烧室，主要的结构参数有：燃烧室口径比、径深比、是否缩口及凹坑位置 ，中央凸台高度等。

1、 口径比D/DB：燃烧室吼口直径与汽缸直径之比。该值要取得合适，太大太小都不好，要与油束射程配合。
2、 径深比（D/H）：燃烧室吼口直径与燃烧室深度值之比。
3、 缩口率d/D：燃烧室最大腔径直径d与吼口直径D之比
4、 面容比A/V：燃烧室表面积A与燃烧室容积V之比，
5、 相对容积比V/VC:燃烧室容积与压缩容积之比。
浅盆型W型燃烧室缸内并不组织涡流，混合气形成主要依靠燃油的喷散雾化，对喷雾要求高，为此采用多嘴喷孔，一般为6—12个，喷孔直径很小（最小达0.12mm），针阀开启压力高（20-40MPa），喷孔小容易堵塞。要求油束与燃烧室形状相配合，燃油要尽可能分布到整个燃烧空间，避免油束直接接触缸壁。（D/DB为0.72-0.88，D/H为5-7， V/VC 为0.60-0.68）
深坑型燃烧室，燃烧室内存在涡流运动，与浅盆型燃烧室相比，其在活塞顶上的凹坑加深，凹坑口径缩小。（ D/DB为0.4到0.6， D/H为1.5-3.5，0.75-0.85 ）深坑型燃烧室对燃油系统要求降低，可以采用4-6孔的多孔喷油器，喷孔直径较大（一般为0.2-0.35mm）。一方面利用一定的喷雾质量，一方面组织进气涡流及形成挤流促进混合气的形成和燃烧。
采用缩口W型燃烧室的原因：挤流强度间接体现燃烧室形成纵向涡流的能力，纵向涡流对燃烧室油气混合及对混合气和火焰的输运起重大作用。挤流强度与燃烧室口径近似成反比例关系。（燃烧室口径不能过大）。缩口型更有利于形成强烈的纵向涡流。
缩口燃烧室具有较大的挤流强度，较长的涡流持续期，较合理的涡流分布，更有利于混合气的形成，可以进一步加速扩散燃烧，产生较高的缸内压力和温度，具有最好的性能。
v 对于增压柴油机，主要采用高压缩比，中间带大凸台的缩口型燃烧室，燃烧室要尽量靠近汽缸中心线。
中央大凸台的实现：燃烧室内的涡流运动是周边处线速度最大，中心处线速度最小，所以中心处的燃油少，而且涡流紊流也弱，油气混合差。因此增加凸台高度体积可以充分利用凸台的导流作用，形成所要求的挤流和逆挤流，促进油气混合。
v 中央大凸台对燃烧室的影响：
中央凸台夹角大，燃烧室表面积增大，喷油期间，燃烧室内压缩温度升高。但燃烧室便面积增加使得散热面积增加，延缓了温度的升高，使得着火延迟角增大，始燃点滞后，压缩阶段压力上升更慢，同时还使得燃烧期间的散热损失增加，故排气温度较高。
v 燃烧室偏置的影响：
由于结构的制约，燃烧室通常都有一定的偏置，偏置带来的影响，以向右偏置为例。活塞偏心情况下与活塞对称时的缸内流场有很大不同。在活塞对称时，如果不考虑进气等因素的话，缸内的流场及其他参数如压力、温度、密度等都是对称分布 所以对喷雾过程的处理就比较容易，只要各喷孔对称分布，喷孔参数相同就能达到油气的均匀混合。在燃烧室偏心的情况下，缸内流场分布与对称燃烧室的不同处有两点 ：(1)流场非对称分布， 在上止点时是右侧流场强，左侧流场弱；(2)缸内流场在上止点前后分布不同。在上止点前，右侧气流强 左侧弱；在上止点后则相反，左侧气流强而右侧弱 。
由于燃烧室偏心的存在，要使油气达到均匀混合就更为复杂。为此燃烧室的布置应尽可能靠近汽缸中心，一般都要将燃烧室中心布置在喷油嘴中心和汽缸中心之间。
直喷式柴油机燃烧室设计:平均有效压力与容积比V/Vc成正比，挤流强度随着V/VC值的增大而提高（ V/Vc ），而改变Vk/Vc值的主要措施是减小余隙高度，在不同负荷下，燃油消耗率与排气烟度随着余隙高度的减小而降低，负荷高时尤为突出。而余隙高度与压缩比密切相关必须认真分析与试验，选择一个最佳折衷的压缩比值。而且， V/Vc的增加，使燃烧室的相对散热面积减小，挤流增强，有利于混合气的形成和燃烧。
v 另外一个燃烧室的重要参数是直径比dk/D，理想的直径比值在50%一60%之间，过大则不足以使气和燃油在轴向很好地混合，过小则不能在径向很好地混合，而径深比与挤流或逆挤流的大小有关，理想值应在3.0一3.5之间。从降低机械负荷和机械噪声来讲，燃烧室最好深一点，但如果太深，燃烧室中废气不易排除，影响燃烧过程和零件的可靠性。
v 燃烧室的布置：一般将燃烧室布置在活塞头部，这样燃烧室表面不与坑缺水直接接触，可以减少散热损失。燃烧室，喷油器，气缸在同一轴线上（燃烧室尽量位于喷油器和气缸中心之间），这样布置使得热流气流都较均匀，油束贯穿度与喷孔到燃烧室壁面之间的距离易于优化匹配，有利于提高发动机性能和降低排放。
v 燃烧室尺寸、油束射程及涡流强度的之间的配合。
v 喷油器伸出气缸盖的距离，影响油束与燃烧室及气流的配合，伸出距离过小，燃油喷在燃烧室上方，油束可能落在活塞顶面。伸出距离过大，则油束落在燃烧室底部，并且喷油器在喉口处寿炽热燃气冲刷，热负荷较高，容易烧坏卡死。通常伸出距离取3mm左右为最佳。
1、提高喷油率缩短喷油持续期，可以增强混合气的形成速率。

v 欧Ⅰ：燃烧室浅盆型-深坑型
v 欧Ⅱ：缩口结构，有适当凸台（凸台要求圆弧表面，凸台与底角之间圆弧过渡），圆弧有利于面容比的增加，也有利于增大相对容积比。
v 欧Ⅲ：缩口结构，中央大凸台（为了匹配增压系统）。
v 欧Ⅳ：浅而平的缩口形式燃烧室（匹配共轨系统）。

收集于网络，如有侵权请联系管理员删除