柴油发动机燃烧室的设计

柴油发动机燃烧室的设计 

在柴油发动机燃烧过程中，必须加以控制，以避免气缸 压力过高和压力上升速率过快。同时整个燃烧过程应在瞬间 完成，以便让所有的燃料基本上能在膨胀行程的初期燃尽。 为了达到这些目的，可将柴油机燃烧室分为两种类型： 

(i)开式或直接喷射式柴油机燃烧室 (D.I.):

(ii) 分隔室式，预燃室式或间接喷射式发动凯燃烧室 

与开式燃烧室的设让结构不同，预烧室式柴油机燃烧室 分成两腔或更多腔，各腔之间有喉管状节流通道，通道非常 小，以致在燃烧过程中，腔与腔之间产生相当大的压力差。 

1.4.1 直接喷射式 (D.I.) 发动机骤烧室 

在D.I. 的燃烧过程中，燃料和空气混合完全取决于喷 雾性能以及空气运动，而不太受燃烧过程本身的影附。这种类型的发动机对于喷雾性能十分敏感，必须仔细调整以保证 能迅速混合，通常要求喷束细分和高喷射压力。喷雾与空气 的混合一般依靠涡流(与进气成切线所产生的)或挤压，它 们是在活塞顶部一个微小空间中产生的一种空气运动。 

开式燃烧室的高速柴油机要求用高发火性燃料。如果不 改善燃料的发火性，则在高转速下会增大发火延迟角。 

图1-9所示为德国奥格斯堡一纽伦堡机器制造厂 (M●A。 No) 的 M型壁面燃烧系统，经优选后能提供更大的旋流和 混合以确保完全燃烧。它的基本原理是：在进气行程期间， 螺旋式进气口使空气在气缸内产生高速旋转运动，燃油碰击在燃烧室的壁上，并在该处散 开，形成一层薄膜，这层薄膜 将在可控条件下汽化。燃烧室 内的热空气形成火焰旋风。扫 过燃油薄膜，逐渐把它从壁上 一层一层剥下，并完全燃烧， 一束供冷却用的机油喷注射向 燃烧室背面，以保持整个循环 期间的可控状态。

1.4.2 间接喷射式(1.D.1.) 发动机燃烧室 

这类燃烧室主要用于高速、小型发动机，因为它们能克 服开式燃烧室的某些缺点。主要有下列特性： 

(i) 预燃室空间的旋流速度极高(通过节流通道),能 保证高速混合； 

(ii)能迫使燃烧的第一阶段和第二阶段在预燃室里进 行，因预燃室结构刚度很高，以至在这个空间里能够承受的 压力和升压速率，远比在活寒上方的空间里所允许的高；

(iii)燃烧过程的初期阶段可使混合过程大大加快。由 于空气不足，在高燃空比情况下，预燃室里燃烧不完全。燃 烧初期产生的高压把尚未燃烧的燃料喷出，连同初期燃烧的 产物一起，以非常快的速度进入燃烧室主腔。这样就在活塞 上方的空间里与空气产生快速混合；

(iv) 预燃室的壁通常很热，这样就人大缩短了(发火) 延迟期； 

(v) 由于上述原因，发火性差的燃料也能使用； 

(vi) 单孔式喷嘴也能使用； 

(vii) 能使用高燃空比而不冒烟。 

本森 (Benson) 和怀特豪斯 (Whitehouse) 把直接喷 射式发动机 (D.I.) 和间接喷射式发动机 (I.D.I。) 燃 烧 室特性概括如表1-1: