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chapter 4 燃油喷射与燃烧 chapter 4 燃油喷射与燃烧 4-2 《船舶柴油机》Marine diesel engine 主讲：余永华 Email:yyhua@whut.edu.cn 4.3 喷油泵及喷油器 三、回油阀式喷油泵(特点） 优点： 密封性好：柱塞与套筒之间的距离大，密封好，压力大。 耐磨性好：无钭槽，不承受侧推力，磨损均匀，寿命长。 缺点： 体积大：只适用于大型低速机 结构复杂：造价高，管理麻烦 Chapter 4 燃油喷射与燃烧 4.1 燃油与燃油添加剂 4.2 燃油的喷射 4.3 喷油泵及喷油器 4.4 混合气的形成和燃烧 4.5 故障与维护管理 4.4 混合气的形成和燃烧 一、燃油的雾化 二、混合气的形成 三、燃烧室 四、柴油机对燃烧过程的要求 五、燃烧过程 六、影响燃烧过程的因素 七、控制燃烧过程的措施 4.4 混合气的形成和燃烧 一、燃油的雾化 1、油雾的形成 2、喷雾特性 雾化质量 雾化细度：油粒平均直径 雾化均匀度 ：直径差 几何形状 锥角β：油束的扩散能力和紧密程度 射程L ：油束的贯穿距离 4.4 混合气的形成和燃烧 3、影响雾化的主要因素 喷油压力：喷油压力增大时，雾化质量提高 喷孔直径：增大，雾化细度和均匀度下降，但L增大而β减小 喷孔孔数：总通流面积不变时，喷孔越多，其直径越小。雾化细度和均匀性提高、 β增大，但L下降 燃油粘度：粘度增加时，流动性差，分裂较困难，故雾化不良 喷射背压：喷射背压增加雾化质量提高，β变大L缩短 4.4 混合气的形成和燃烧 一、燃油的雾化 二、混合气的形成 三、燃烧室 四、柴油机对燃烧过程的要求 五、燃烧过程 六、影响燃烧过程的因素 七、控制燃烧过程的措施 4.4 混合气的形成和燃烧 二、混合气的形成 1．对混合气形成的要求 在极短时间内，燃气混合。 要适当减少着火前的供油量，避免工作粗暴。同时加速中、后期的混合和燃烧速度。 要充分利用燃烧室内的一切空气，使活塞顶隙、气阀坑等的空间尽量小，以提高实际的过量空气系数。 充分利用进气涡流，尽量组织挤压涡流，要喷油，气流和燃烧室三者配合。 4.4 混合气的形成和燃烧 2.混合气形成的方式与特点 1)空间混合型/雾化混合型： 压力高，孔多直径小，油找气 不组织进气涡流，因而柴油机的经济性较好 供油设备要求高，故障较多 发动机工作易粗暴 2)油膜混合型 气找油 工作柔和，燃烧压力和最高燃烧温度不高，NOx排放较低 对喷射系统的要求较低，故喷射系统故障较少 受油和气变动的影响大，燃烧稳定性差，冷起动困难 对活塞壁面的温度控制要求较高 3)雾化油膜混合型 4.4 混合气的形成和燃烧 3．影响混合气形成的因素 （1）燃油的雾化质量 （2）燃烧室空气涡流 （3）喷油器喷孔数目及孔径 （4）压缩终点的缸内热状态 （5）燃烧室类型 4.4 混合气的形成和燃烧 一、燃油的雾化 二、混合气的形成 三、燃烧室 四、柴油机对燃烧过程的要求 五、燃烧过程 六、影响燃烧过程的因素 七、控制燃烧过程的措施 4.4 混合气的形成和燃烧 三、燃烧室 1、燃烧室(combustion chamber) 4.4 混合气的形成和燃烧 开式燃烧室 主要靠空间雾化混合，靠燃油的喷射 喷注形状与燃烧室要很好配合 不组织进气涡流或组织弱进气涡流 滞燃期可燃混合气较多，因此工作较粗暴，机械负荷大 过量空气系数α必须较大 经济性好 对燃油品质及转速较敏感 起动性能好。相对散热面积F/V小，易起动 4.4 混合气的形成和燃烧 半开式燃烧室 组织空气涡流 对燃油喷射系统的要求较低 球型燃烧室（油膜蒸发混合）特点： 工作柔和、无烟、性能指标好。 空气利用率高，过量空气系数较低，已降至1.1。 冷起动比较困难。 对增压适应性差。因增压后供油量大油膜厚，影响混合气形成 在大缸径柴油机上应用困难。 4.4 混合气的形成和燃烧 2．分隔式燃烧室 4.4 混合气的形成和燃烧 涡流室式燃烧室 对喷油系统要求更低 适应高转速 过量空气系数α很小 柴油机工作平稳柔和 相对散热面积大，节流损失大，燃油消耗率高 起动性能差，往往用电热塞帮助起动 4.4 混合气的形成和燃烧 分隔式燃烧室的特点： 因空气流速高，燃油与空气混合良好，空气利用率高，因此过量空气系数小，烟色较好。 主燃烧室内压力升高率较低，因此工作平稳，噪音较低。 对转速与燃油品质不敏感。 散热损失，节流损失均较大，因而其经济性差，冷起动困难。 4.4 混合气的形成和燃烧 一、燃油的雾化 二、混合气的形成 三、燃烧室 四、柴油机对燃烧过程的要求 五、燃烧过程 六、影响燃烧过程的因素 七、控制燃烧过程的措施 4.4 混合气的形成和燃烧 四、柴油机对燃烧过程的要求 燃烧完全 燃烧迅速及时