柴油机燃烧室
柴油机的燃烧室
柴油机的燃烧室根据混合气形成方式及燃烧室的结构特点，柴油机的燃烧室可分为两大类，即直接喷射式燃烧室和间接喷射式(或称分开式)燃烧室。
其中直接喷射式燃烧室又可分为开式燃烧室和半开式燃烧室;分开式(或分隔式)燃烧室可分为涡流室燃烧室和预燃室燃烧室。
l.直接喷射式燃烧室直接喷射式(简称直喷式)燃烧室是因燃油直接喷射在燃烧室内而得名的。
这种燃烧室的结构主要取决于活塞顶上的凹坑形状。
通常根据燃烧室深浅又划分为开式燃烧室(燃烧室口径与气缸直径之比dk/D=0.8以上)和半开式燃烧室(燃烧室口径与气缸直径之比dk/D=0.35~0.65)两类。
(1)开式燃烧室。
开式燃烧室是一种由活塞顶面及气缸盖底面之间形成的、中间没有明显分隔的燃烧室。
这种燃烧室的结构特点是，活塞顶上的凹坑直径较大、深度较浅、没有缩口、呈浅盆形或浅ω形，以适应油束的形状。
与燃烧室相匹配的多孔喷油器装置在气缸盖中央，喷孔数为6~12个，孔径为0.25~0.80mm，喷油角度为140°~160°，喷油压力较高，一般为20~40MPa，最高喷油压力甚至高达l00MPa以上。
这种燃烧室内一般不组织空气涡流运动，其混合气体的形成主要靠燃油的喷散雾化，对燃油雾化质量要求较高。
开式燃烧室的特点是形状简单、结构紧凑、散热面积小、无节流损失，因而燃油消耗率低，而且起动较容易。
由于这种燃烧室是均匀的空间混合，在滞燃期内形成的可燃混合气体数量较多，因而最高燃烧压力Pz和平均压力升高率△P/△ρ较高，柴油机工作比较粗暴。
而且易冒黑烟，排气中NOx的生成量较高，对转速和燃油品质较敏感，且对燃油系统的要求较高。
柴油机所使用的多孔喷油嘴孔径小，容易堵塞。
由于上述特点，开式燃烧室适用于大型中低速柴油机。
(2)半开式燃烧室。
这种燃烧室在某种程度上被分为两部分，其中一部分由设置在活塞顶部或气缸盖底面上的凹坑组成，另一部分由活塞顶面到气缸盖底面之间的空间组成，两者间有较大的喉口相连通。
柴油机的工作原理与燃烧室
柴油机的工作原理与燃烧室柴油机是一种内燃机，它使用柴油作为燃料进行燃烧来驱动发动机的运转。
与汽油机相比，柴油机的工作原理和燃烧室结构有所不同。
首先是进气过程。
柴油机的进气是通过进气阀（气门）控制的。
当活塞向下运动时，气门打开，气门下方的气缸内产生负压，使空气通过进气门进入气缸。
接下来是压缩过程。
在活塞向上运动的过程中，气门关闭，气缸内的空气被压缩。
柴油机通过提高活塞的压缩比（即气缸内气体体积的最小值与最大值之比）来提高燃料的压力，从而提高其热效率。
然后是燃烧过程。
在活塞接近顶部位置时，柴油喷射器将燃油喷入高温高压的气缸中。
柴油燃料由于压力和温度的升高而迅速蒸发，并与气缸内的空气混合。
然后，通过自燃现象（即空气中的氧气与柴油燃料的混合物发生自发燃烧），使混合物燃烧并释放出巨大的能量。
最后是排气过程。
在燃烧完毕后，活塞再次向下运动，废气通过排气阀（气门）排出气缸。
然后，新的进气过程开始。
柴油机的燃烧室结构与汽油机有所不同。
常见的柴油机燃烧室结构有块式燃烧室、球形燃烧室和梨形燃烧室。
块式燃烧室是最早也是最简单的燃烧室结构。
它与汽油机类似，燃烧室位于活塞顶部。
燃油通过喷嘴喷入燃烧室，并与空气混合并燃烧。
块式燃烧室具有简单、易于制造和维护的特点，但其燃烧效率较低。
球形燃烧室是一种改进的燃烧室结构。
它具有球形的形状，能够使空气与燃油充分混合，并使燃烧产生的高温高压气体扩散均匀，从而提高燃烧效率。
梨形燃烧室是目前柴油机常用的燃烧室结构。
它的形状如同一个倒置的梨，燃油喷入燃烧室的顶部，空气经过预燃室和倒角部位混合并燃烧。
梨形燃烧室具有良好的燃烧效果和低污染排放的特点。
总的来说，柴油机的工作原理是通过进气、压缩、燃烧和排气这四个基本过程来实现。
而不同的柴油机燃烧室结构则影响着燃烧效率和排放性能，因此燃烧室结构的设计对柴油机的性能具有重要影响。
柴油机燃烧室结构特点分析
柴油机燃烧室结构特点分析柴油机燃烧室是柴油机的关键部件之一，它的结构特点直接影响着柴油机的性能和燃烧效率。
以下是对柴油机燃烧室结构特点的分析。
第一，燃烧室形状多样。
柴油机燃烧室的形状根据柴油机的用途和工作特点而定，常见的燃烧室形状有椭圆形、半球形、旋流室和瓶型等，每种形状都有其独特的优点。
椭圆形燃烧室可以提高燃烧效率，半球形燃烧室可以减少燃烧室壁面对柴油喷雾的阻碍，旋流室可以提高燃烧的均匀性和稳定性，瓶型燃烧室可以增加柴油喷雾的湍流运动，改善燃烧过程。
第二，喷油器位置合理。
喷油器的位置对燃烧室的燃烧效率和排放性能有重要影响。
一般来说，喷油器应位于燃烧室的中心位置，以保证柴油喷雾充分混合和燃烧。
喷油器的喷油角度和喷雾形状也应与燃烧室结构相匹配，以达到最佳燃烧效果。
预室和主燃烧室的结合紧密。
柴油机燃烧室一般由预室和主燃烧室组成。
预室起着混合和预燃的作用，主燃烧室则完成主要的燃烧过程。
预室和主燃烧室之间的连接方式影响着柴油喷雾的进入和混合。
一般来说，预室和主燃烧室之间存在一定的互通面积，以保证柴油喷雾能够顺利进入主燃烧室，同时避免过多的柴油喷雾进入预室，以减少柴油的损失和排放。
第四，燃烧室壁面设计合理。
燃烧室壁面对柴油喷雾和燃烧过程有一定的影响。
过厚的燃烧室壁面会导致燃烧室容积减小，热损失增加，燃烧效率下降。
过薄的燃烧室壁面则会增加燃烧室的散热量，降低燃烧温度，影响燃烧的充分性。
燃烧室壁面的厚度应根据柴油机的工作温度和热特性来确定，以保证燃烧室的热负荷和散热效果。
柴油机燃烧室结构的设计和优化对柴油机的燃烧效率和性能有着重要的影响。
合理设计燃烧室的形状、喷油器位置、预室和主燃烧室的结合方式以及燃烧室壁面的厚度，可以提高柴油机的燃烧效率、降低排放、减少能量损失，从而提高柴油机的整体性能。
柴油机燃烧室结构特点分析
柴油机燃烧室结构特点分析柴油机燃烧室是指将柴油喷入燃烧室内，与空气混合后燃烧形成高温高压气体，并将其转化为能量的空间。
燃烧室的设计直接影响柴油机的性能和效率，因此燃烧室的结构设计具有重要的理论和实际意义。
那么，以下将从几个角度分析柴油机燃烧室结构的特点。
一、燃烧室的形状燃烧室的形状是柴油机燃烧室设计的基础，决定了其燃烧效率和能量转化率。
通常根据燃烧室形状的不同，燃烧室可分为圆形、口袋形、散花式、V型等形状。
其中V型燃烧室多用于大功率柴油机，可以减小缸盖宽度，提高燃烧效率，降低振动。
燃烧室的大小是决定柴油机功率和效率的重要因素。
通常情况下，燃烧室越大可获得更高的功率，但同时也会消耗更多的燃料。
因此，在设计柴油机燃烧室时，需要在满足功率输出要求的前提下，兼顾燃油的经济性，尽可能缩小燃烧室的大小。
三、喷油器位置喷油器的位置是在燃烧室内部，燃油的混合组合方式不同，形成了喷油器位置的不同设计。
目前常见的喷油器位置有中心式、边缘式、壁式等位置。
在这些不同的位置设计中，中心式喷油器位置能形成较好的混合，因此被广泛应用于柴油机的燃烧室设计。
四、喷油角度喷油角度决定了喷油的方式，因为柴油喷射的方式不同，混合和燃烧的效率也会发生变化。
通常情况下，较大喷油角度可提高混合气体的混合效率，从而提高燃烧效率。
但是，过大的喷油角度也可能导致燃料过早燃烧，增加噪音和震动。
五、缸壁倾角柴油机燃烧室的缸壁倾角是指缸底和缸头间的倾斜角度。
缸壁倾角的变化会影响燃烧室的形状和喷油器位置的选择。
通常情况下，缸壁倾角越大，燃料的混合效率越高。
但是，对于缸径较小的柴油机而言，缸壁倾角过大会导致喷射和混合的效率不稳定，从而导致燃油经济性和燃烧效率的下降。
综上，设计正确的燃烧室不仅能够提高柴油机的性能和效率，还可以降低污染物的排放，达到环保的效果。
因此，需要在满足功率输出和经济性的前提下，根据不同的工况需求和实际情况，综合考虑以上几个方面的因素来科学设计燃烧室的结构。
柴油机燃烧室结构特点分析
柴油机燃烧室结构特点分析
柴油机燃烧室是指柴油机内部的一个重要部件，是进行燃烧过程的地方。
柴油机燃烧室的结构特点决定了其燃烧效率和性能，下面就柴油机燃烧室的结构特点进行分析，主要从室内空间、喷油系统和气缸内壁形式等方面展开。
柴油机燃烧室的室内空间对燃烧效率有着重要的影响。
柴油机燃烧室一般采用的是进气压缩式燃烧室，其结构为活塞形式。
燃烧室的室内空间一般较小，这是因为柴油机的燃烧过程需要高压和高温，室内空间小可以提高进气气流速度和气流旋转，增加燃油与空气的混合程度，有利于燃烧效果的提高。
喷油系统对柴油机燃烧室的燃烧效果也有着重要的影响。
柴油机喷油系统一般采用的是直接喷射式，其喷油器直接将燃料喷射到燃烧室内。
在直接喷射系统中，喷嘴的位置和角度的选择对燃料的喷射效果和燃烧室的结构特点有着直接的影响。
合理的喷嘴位置和角度可以使燃料更好地与空气混合，提高燃烧效率。
燃烧室的气缸内壁形式也是影响柴油机燃烧室结构特点的重要因素。
气缸内壁的形式一般分为直接喷射壁和间接喷射壁两种。
直接喷射壁是指喷油器直接喷射到气缸壁上的结构方式，该结构方式可以使燃料更加均匀地分布在燃烧室中，提高燃烧效果；间接喷射壁是指喷油器喷射到预燃室或喷油腔中，再通过喷孔将燃料喷入气缸内的结构方式，该结构方式可以使燃料在喷入气缸前进行预燃，提高燃烧效率。
柴油机燃烧室的结构特点主要体现在室内空间、喷油系统和气缸内壁形式等方面。
合理选择室内空间、喷油系统和气缸内壁形式可以提高柴油机的燃烧效率和性能，使其具有更好的经济性和环保性。
柴油机燃烧室的特点
柴油机燃烧室的特点?柴油机是用柴油作燃料的内燃机。
柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。
柴油在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700℃的高温。
然后燃油以雾状喷入高温空气中，与空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。
燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。
法国出生的德裔工程师狄塞尔，在1897年研制成功可供实用的四冲程柴油机。
由于它明显地提高了热效率而引起人们的重视。
起初，柴油机用空气喷射燃料，附属装置庞大笨重，只用于固定作业。
二十世纪初，开始用于船舶，1905年制成第一台船用二冲程柴油机。
1922年，德国的博施发明机械喷射装置，逐渐替代了空气喷射。
二十世纪20年代后期出现了高速柴油机，并开始用于汽车。
到了50年代，一些结构性能更加完善的新型系列化、通用化的柴油机发展起来，从此柴油机进入了专业化大量生产阶段。
特别是在采用了废气涡轮增压技术以后，柴油机已成为现代动力机械中最重要的部分。
柴油机可按不同特征分类：按转速分为高速、中速和低速柴油机；按燃烧室的型式分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机等；按气缸进气方式分为增压和非增压柴油机；按气体压力作用方式分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等；按用途分为船用柴油机、机车柴油机等。
柴油机燃料主要是柴油，通常高速柴油机用轻柴油；中、低速柴油机用轻柴油或重柴油。
柴油机用喷油泵和喷油器将燃油以高压喷入气缸，喷入的燃油呈雾状，与空气混合燃烧。
因此柴油机可用挥发性较差的重质燃料或劣质燃料，如原油和渣油等。
在燃用原油和渣油时，除须滤除杂质和水分外，还要对供油系统进行预热保温，降低粘度，以便输送和喷射。
柴油机如采用某种合适的燃烧室也可燃用乙醇、汽油和甲醇等轻质燃料。
为了改善轻质燃料的着火性，可加入添加剂提高十六烷值，或与柴油混合使用。
一些气体燃料，如天然气、液化石油气、沼气和发生炉煤气等也可作为柴油机的燃料，但这时通常以气体燃料为主，以少量柴油引燃，这种发动机称为双燃料内燃机。
柴油机燃烧室结构特点分析
柴油机燃烧室结构特点分析柴油机燃烧室是柴油机内最重要的部件之一，是燃烧柴油产生动力的地方。
燃烧室结构的设计和特点直接影响着柴油机的燃烧效率、动力输出和排放性能。
下面对柴油机燃烧室的结构特点进行分析。
柴油机燃烧室一般由燃烧室壁、活塞顶部、缸盖和喷油器组成。
燃烧室壁一般采用铸造的方式制成，具有一定的形状和结构，以保证燃烧室的密封性和耐热性。
活塞顶部是接触燃烧室内高温和高压气体的部分，经常受到爆震的冲击，因此需要具有较高的强度和耐热性。
缸盖则起到了密封燃烧室的作用，同时也是连接柴油机其他部件的重要连接件。
喷油器是燃油喷入燃烧室的部件，其结构和工作原理直接影响着柴油机的喷油量、喷油角度和燃油雾化效果。
柴油机燃烧室的结构特点主要表现在以下几个方面。
1. 燃烧室形状的特点。
根据燃烧室形状的不同，可以将其分为球形燃烧室、碗状燃烧室和无壁燃烧室等几种不同类型。
不同形状的燃烧室可以实现不同的燃烧效果和动力输出，因此在柴油机设计中需要根据具体使用要求选择合适的燃烧室形状。
2. 燃烧室壁的特点。
燃烧室壁一般由铸铁或铝合金制成，具有较高的导热性和耐热性。
燃烧室壁上的凹槽和凹段可以增加燃油的混合和气体的湍流，有利于燃烧和增强动力输出。
3. 活塞顶部的特点。
活塞顶部一般采用碟形结构，碟形活塞顶可以增加燃烧室的压缩比，提高燃烧效率和动力输出。
碟形顶部还可以增加预混合空气和燃油的湍流，并起到导向燃烧的作用。
4. 缸盖的特点。
缸盖是连接燃烧室和缸体的关键部件，其结构需要保证燃烧室的密封性和耐热性。
缸盖上还需要设置喷油器和气门等部件的安装孔和通道，以保证柴油机的正常工作。
柴油机燃烧室的结构特点主要表现在燃烧室形状、燃烧室壁、活塞顶部和缸盖等方面。
合理设计和优化燃烧室结构可以提高柴油机的燃烧效率、动力输出和排放性能，使其更加节能环保和可靠。
柴油机原理之 预燃室式燃烧室的平面图示
柴油机原理之-预燃室式燃烧室的平面图示
newmaker
预燃室式燃烧室由预燃室和主燃烧室两部分组成。
预燃室在气缸盖内，占压缩容积的25～40％，有一个或数个通孔与主燃烧室连通。
燃料喷入预燃室中，着火后部分燃料燃烧，将未燃的混合物高速喷入主燃烧室，与空气进一步混合燃烧。
这种燃烧室适用于中小功率柴油机。
①结构特点
．整个燃烧室分两部分，预燃室位于气缸盖内为总燃烧室容积的25％～40％，活塞上方为主燃室。
．喷油嘴安装在预燃室中心线附近，为便于冷起动，多装有电热塞。
．预燃室用耐热钢单独制成，装入气缸盖不和冷却水直接接触。
．大部分燃料是在主燃烧室中混合燃烧，是属于空间混合方式。
②混合气形成特点
．利用压缩紊流先预燃。
．利用强烈的燃烧涡流，促使完全燃烧。
．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（8MPa～12MPa），有适应大转速范围和不同着火性能燃料的能力。
．运转平顺，燃烧噪声小，但经济性较差。
热量损失较大，起动性能差，须加装电热塞。
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柴油机燃烧室
柴油机在进气过程中进入燃烧室的是纯空气，在压缩过程接近终了时柴油才被喷入，经一定准备后即自行着火燃烧。
由于柴油机的混合气形成的时间比汽油机短促的多，而且柴油的蒸发性和流动性都较汽油差，使得柴油在燃烧前难以彻底雾化蒸发并与空气混合，因而柴油机所形成的可燃混合气的品质较汽油机差。
因此，柴油机采用较大的过量空气系数，使吸入燃烧室的柴油能够燃烧的比较完全。
雾化混合
利用燃油与空气的相对运动形成混合气。
雾化质量越高，混合气形成越快，混合越均匀。
空间雾化形成的混合气，包括完全气相和极其细小油滴。
空间雾化混合
雾化→蒸发→扩散混合油膜蒸发混合
利用燃烧室壁面高温使其表面的燃油油膜蒸发形成混合气。
燃烧室壁温越高，混合气形成越快。
油膜蒸发形成的混合气是完全气相的。
油膜蒸发混合
蒸发→扩散混合
因此，油膜蒸发混合必须组织空气运动。
直喷式燃烧室柴油机的性能特点：
球形燃烧室的缺点：
（1）冷起动比较困难。
因为空间雾化燃料少，起动时燃烧室壁温低，壁面蒸发混合少。
（2）加速性能较差，空气涡流跟不上，容易冒黑烟；
（3）低负荷时冒蓝烟，HC排放增加；
（4）高、低速性能差别大；
（5）增压适应性差，循环供油量大油膜变厚，影响混合气形成速率。
（6）在大缸径上应用困难。
当缸径增大时，每循环供油量增多，而燃烧室的相对表面积减小，使油膜变厚，影响混合气形成速率。
涡流室燃烧室主要特点(1) 混合气形成和燃烧主要是利用有组织的强烈压缩涡流；对喷雾质量要求不高，采用轴针式喷油嘴，喷油压力低，降低对燃油系统的要求，减少喷孔堵塞。
(2) 混合气形成质量对转速变化不敏感；由于压缩涡流随转速升高而加强，在高转速时仍能保证较好的混合质量，另外进气门直径大，高转速仍可获得较高的充气效率。
(3) 强烈的压缩涡流使空气利用率高，过量空气系数小，平均有效压力高。
(4) 压力升高率较小，运转平稳；初期燃烧在涡流室内进行，不是直接作用在活塞上。
(5) 节流损失和散热损失大，冷起动困难，燃油消耗率较高；相对散热面积较大，同时直接与冷却水接触；气体经过通道造成节流损失。
油耗比直喷柴油机高出10%-15%。
(6) 燃烧室最高温度相对较低，NO x、HC和微粒排放比直喷式柴油机低。
(3) 活塞顶部形状
(4 ) 喷油方向
逆气流喷射，着火后火焰局限在涡流室中心，涡流室外围的空气与中央的燃气无从交换，难以形成热力混合，涡流室外围的空气未参与涡流室中的燃烧就首先被喷出，造成涡流室中混合气较浓，严重冒烟，经济性下降。
顺流喷射可以形成良好的热力混合，消除涡流室中心混合气过浓的现象，冒烟减少，经济性改善。
3、改善燃烧性能的途径柴油机许多性能指标的好坏取决于燃烧过程的完善程度，在柴油机的发展过程中，燃烧问题始终是一个核心问题，改善燃烧过程的质量一直是提高柴油机经济性能的动力性能的重要途径。
进气系统、供油系统和燃烧室结构三者之间的综合配合是影响性能的关键。
由于燃烧过程受到许多内外因素错综复杂的影响，目前还没有完整的燃烧理论可以比较有把握地用来进行燃烧系统的设计，燃烧过程的改进在很大程度上还依赖于大量的试验。
5. 5 柴油机燃烧过程的影响因素1 燃油的十六烷值是衡量燃油的自然性，对燃烧过程也有影响。
十六烷值高，着火延迟期短，在相同喷油规律的条件下，最高燃烧压力和压力升高率较低，燃烧噪声和NOx排放较低。
2 供油提前角
燃烧室的温度和压力对燃油滞燃期有显著的影响。
供油提前角大，燃油喷入压力和温度都相对较低的空气中，滞燃期长，同时着火后，活塞有可能还在上行，导致最高燃烧压力和压力升高率都较高，工作粗暴；NOx排放随燃烧温度的升高而增大，同时，早燃会增加压缩负功，降低动力性和经济性。
供油提前角过小，燃油不能在上止点附近及时燃烧，动力性和经济性降低；微粒排放会增大；排气温度升高，散热损失增大。
转速增大，由于喷油延迟角增大和燃烧过程所占的曲轴转角可能增大，为保证燃油在上止点附近及时燃烧，需加大供油提前角；负荷增大，循环供油量增大，燃烧过程变长，也需适当加大供油提前角。
3 工况
负荷增大，循环供油量增大，过量空气系数减小，单位容积混合气燃烧放出的热量增大，滞燃期缩短。
但燃烧过程延长，可能降低燃烧效率。
转速升高，活塞的漏气损失和散热损失减小，压缩终点的压力和温度升高；同时，喷油压力升高，改善了燃油的雾化，使以秒计的滞燃期缩短，但以曲轴转角计则可能延长也可能缩短。
转速降低，空气运动减弱，喷油压力下降，混合气的雾化质量变差，转速升高，燃烧过程所占的曲轴转角增大，充气效率降低，都可能会使燃烧效率下降。
4 EGR
将一部分已燃的废气再次引入燃烧室内参加燃烧。
主要作用是降低燃烧过程中的工质温度，控制NOx的生成，降低NOx的排放。
但由于过量空气系数减小，会造成碳烟排放升高，经济性变差，特别在高速、高负荷情况下。