点燃式内燃机燃烧室

1、点燃式内燃机的燃烧室分层充量及缸内直喷燃烧系统燃烧室设计的一般要求燃烧室设计要点典型燃烧室分层燃烧典型缸内直喷燃烧系统简介经济性高一般用指示效率i 或指示燃油消耗率 bi或相对效率r 表示。是指示效率i与等容循环理论热效率t 之比，即 r=i/t 。对点燃式发动机而言，压缩比的选取对经济性起着特别显著的作用，在常用的c=911范围内，每增加一个单位， i 的改善为35。由实测的示功图可以方便地求出已燃质量白分比曲线， 以及质量燃烧率 曲线，其中有两个参数十分重要： 1) 的数值及其出现的相应曲轴转角位置，它越靠近上止点越好。 2) 曲线下的面积形心的位置，当然也是离上止点越近越好。 bxf /

2、bdxdfmax(/)bdxd /bdxdf平均指示压力 的循环变动mip10%mioimepmipC Vp把燃烧持续期控制在60 (CA)之内，过分缩短燃烧持续期没有必要。试验表明，燃烧持续期从100 (CA)减小到6 0 (CA) (相当于从缓燃变到具有合适燃烧速度的燃烧)，be可下降4，但持续期继续从60 (CA)减小到20 (CA)，be仅降低1.5%。上述要求中有些是相互促进的，有些是相互矛盾的。50年代以前，燃烧室的设计主要着眼于提高发动机经济性和动力性；60年代后，由于公害问题开始提出，追求达到排气法规指标成为压倒一切的要求；近年来，由于排气净化研究的进展，再加上节约能源问题的提

3、出，因此更着眼于提高经济性并同时减少大气污染。燃烧室的设计要点燃烧室的优化途径压缩比燃烧室面容比火花塞位置与性能燃烧室内气流运动影响汽油机性能指标最重要的结构参数是压缩比，提高压缩比可以提高汽油机的功率与经济性，但提高压缩比受爆燃的限制，因此提高抗爆性就成为提高压缩比的关键。为既提高压缩比又不促使爆燃的发生，燃烧室设计应从以下几方面考虑： 1) 缩短火焰传播距离，除设计紧凑的燃烧室外，也与火花塞位置有关。 2) 利用适当强度的湍流，加快火焰传播速度。 3) 在离火花塞较远的区域设计适当的冷却面积，降低边缘区域可燃混合气温度。 4) 燃烧室内没有易受高温影响而产生的热点和表面沉积物。从提高功率和

4、经济性考虑，提高压缩比是有利的，但过高的压缩比将使压力升高比增加 ，发动机的噪声与振动较大，这是不允许的。此外，提高压缩比对大气污染也是不利的，因为： 1) 压缩比增加，燃烧室的狭缝、润滑油膜和沉积物处生成的未燃HC增加。 2) 压缩比增加，燃烧室表面积与体积之比即面容比增加，相对增加了激冷面积，增加HC排放量。此因素在发动机稳定工况时对未燃HC排放影响较小，在冷起动、怠速和暖机时对末燃HC排放影响较大。 3) 压缩比高，膨胀比也大，膨胀后期燃气温度下降，HC氧化速率下降，使更多的燃料以未燃HC的形式排出(图520a)。 4) 压缩比高，排气温度低，使壁面温度降低(图520b)，粘附在壁面上的

5、液态燃料难以汽化，增加了HC排放(图520c)，但过高的壁面温度会加热终燃混合气，诱发爆燃，也是不利的。 5) 压缩比高，使最高燃烧温度增加，NOx增加。火花塞的位置直接影响火焰传播距离的长短，从而影响抗爆性，也影响火焰面积扩展速率和燃烧速率。在特制形状的燃烧弹中的试验结果表明(图522)，圆锥形底部点火时，开始燃烧速率大，后期缓慢；圆锥形顶部点火时正好相反，开始缓慢，后期快速燃烧；圆柱形介于两者之间。楔形燃烧室与圆锥形底部点火类似，浴盆形燃烧室与圆柱形类似。 1) 火花塞应靠近排气门处，使受炽热表面加热的混合气能及早燃烧，从而不致发展为爆燃。 2) 火花塞间隙处的残余废气应能充分清扫，使混合

6、气容易着火，这对暖机和低负荷性能作用较大。但不希望有过强的气流在点火瞬间直接吹向火花塞间隙，从而吹散火核，增加缸内压力的循环变动率，甚至导致失火。 燃烧室内形成适当强度的气流运动的有利之处： 1) 增加火焰传播速度。 2) 扩大混合气的着火界限。 3) 降低循环变动率。 4) 降低HC排放。 不利之处：过强的气流将使热损失增加，还可能吹熄火核而失火，使HC排放增加，也是不利的。 火花塞位置尽量移到靠近燃烧室中心，以尽可能缩短火焰传播距离，降低对燃料辛烷值的要求。 为改善燃油、空气和EGR混合的均匀性，燃烧室中应组织适当的空气运动，减少燃烧过程中的循环变动率，保证较高的燃烧速率。为满足燃烧过程的

7、快速性、可重复性以及高充量系数、低热损失、适当的燃料辛烷值等诸项指标，燃烧室设计应遵循下列原则： 1）在最大火焰前锋面积、最小面容积比、最大气门尺寸(或发展多气门)等设计参数限制范围内，优化燃烧室几何形状。 2） 改善混合气的分布和均匀性，减少燃烧循环变动率，减少各缸的不均匀性。 这是车用汽油机采用比较广泛的燃烧室(图525)。它布置在缸盖上，火花塞在楔形高处的进、排气门之间，因此火焰距离较长。一般设置挤气面积，气门稍倾斜( )使气道转弯较少，减少进气阻力，提高充量系数，压缩比也可以有较高值，达910；这种燃烧室有较高的动力性和经济性。但由于混合气过分集中在火花塞处，使初期燃烧速率和压力升高比

8、大，工作显得粗暴一些。6 30燃烧室形状如图526所示。这种燃烧室高度是相同的，宽度允许略超出气缸范围来加大气门直径。从气流运动考虑，希望在气门头部外径与燃烧室壁面之间保持56.5mm的壁距，这样使气门尺寸所受的限制比楔形大。浴盆形燃烧室有挤气面积，但由于燃烧室的形状，使挤气的效果比较差，火焰传播距离也较长，燃烧速率比较低，燃烧时间长，压力升高比低。试验证明，适当增加挤气面积比，可以改善发动机的性能。6105汽油机原挤气面积比是25%，燃烧时间较长，压力升高比只有0.18MPa( )(CA)，燃烧压力循环变动率达11%。采用挤气面积比增大到32.6%及其他措施后，性能指标得到了改善，功率提高了

9、6.2%，转矩提高了1.5%，燃油消耗率降低了0.8%(见表52和表53)。浴盆形燃烧室的FV较大，对HC排放是不利的，但压力升高比低，工作柔和，NOx排放低。燃烧室在活塞顶内使活塞的高度与质量增加，但与普通平顶活塞相比，增加量在10%以内，由于F/V较大，散热增加。碗形燃烧室要有恰当的SD与压缩比之间的比例。若压缩比低而用大的SD，将使燃烧室凹人活塞内深度大；如用高压缩比小的SD，那么燃烧室变得很浅，这些都是不适宜的。较合适的比例是：c= 9，SD1；c=7；SD0.7；c=11，SD1.25。总之，碗形燃烧室要有适当的口径、深度和顶隙。这些参数对挤流强度有较大影响。 在燃烧室中设置副室，并

10、在喷孔部位配置火花塞(图529)，混合气被点燃后流入副室，在压缩过程中，一边对火花塞间隙进行扫气，一边使混合气产生适当的流速。副室内的压力随着火焰传播而升高，然后喷入主燃烧室，产生湍流，促进主燃烧室的燃烧。其燃烧特性见图530和图531。 燃烧室为半球屋顶形，借助于滚流运动形成火花塞周围的浓混合气，火花塞至燃烧室空间形成由浓至稀的混合气分层现象在部分负荷时，燃油在压缩行程后期喷向半球形的活塞凹坑，喷到凹坑的燃油向火花塞方向运动，在缸内滚流的帮助下在火花塞附近形成浓混合气，燃烧室空间为整体较稀的分层混合气，稳定运转的空燃比可达40：1，燃油消耗率大幅度降低。图537是一个油滴置于静止热空气中的着

11、火情况。空气的温度为T0 ，油滴受空气加热本身温度升高，同时表面开始蒸发，并向四周扩散，与空气混合。1) 在形成的可燃混合气中，燃料蒸气与空气的比例要在一定的范围内，这个范围称作(或着火界限)。着火界限可用表示(也可用局部地区的过量空气系数表示)。由于混合气过浓，氧分子少，混合气过稀，则燃料分子少，这两种情况的氧化反应速度都不够，因此。着火界限不是成不变的，分子运动速度增加，反应速度加快，。 2) 可燃混合气必须加热到某一临界温度。低于这一温度，燃料就不能着火，我们把燃料不用外部点燃而能自己着火的最低温度称为。对于不同的燃料，其自燃性能是不同的。着火温度在一定程度上反映燃料的自燃性能，但并不是

12、燃料本身所固有的物理常数。它与介质压力、加热条件及测试方法等因素有关。例如，(图538)。 首先着火的地方不在最小油粒的地方，而油束核心部分浓度过高也不会首先着火，。由于在气缸内形成合适浓度的混合气及温度条件相同的地方不止一个，因此，而是几处同时着火，而且柴油机各个循环中喷油情况与温度状况不可能完全相同，从而使各个循环的火核形成地点也不一定相同。火核形成后开始火焰传播，在火焰传播过程中如果遇不到合适的可燃混合气如混合气过浓或过稀，火焰传播将中断。同时，由于其他油粒混合气形成与准备的完成，又有新的火焰核心和火焰前锋形成。典型的示功图如图540所示，曲线ABCDE表示气缸中进行正常燃烧的压力曲线，

13、表示气缸内不进行燃烧时的纯压缩膨胀曲线，图中还画出了。根据燃烧过程进行的实际特征，一般把燃烧过程划分为四个阶段。/dp dCBCBppdpd/dp d第III阶段从压力急剧升高的终点(C点)到压力开始急剧下降的D点为止，称为。这一阶段的燃烧是在气缸容积不断增加的情况下进行的，所以燃烧必须很快才能使气缸压力稍有上升或几乎保持不变。有些发动机在缓燃期内燃料仍在继续喷射，如果所喷入的燃料是处在高温废气区域，则燃料得不到氧气，容易裂解而形成碳烟；如果燃料喷到有氧气的地方，则此时由于气缸中温度很高，化学反应很快，滞燃期很短，喷人燃料很快着火燃烧，但这时如果氧气渗透不充分，过浓的混合气也容易裂解形成碳烟。

14、因此，在缓燃期内如果加强空气运动，加速混合气形成，对保证在上止点附近迅速而完全燃烧有重要作用。第III阶段结束时，燃气温度可高达17002000。第IV阶段从缓燃期的终点(D点)到燃料基本上完全燃烧时(E点)为止，称为。在柴油机中，由于燃烧瞬间短促，燃料和空气的混合又不均匀，总有一些燃料不能及时烧完，拖到膨胀线上继续燃烧，特别是在高速、高负荷时，由于过量空气少，后燃现象比较严重，有时甚至一直继续到排气过程之中。在后燃期，因活塞正处在下行运动，燃料在较低的膨胀比下放热，所放出的热量不能有效利用，并增加了散往冷却水的热损失，使柴油机经济性下降。此外，后燃增加活塞组的热负荷以及使排气温度增高，所以应

15、尽量减少过后燃烧。 根据燃料和空气混合气形成的特点，柴油机燃烧过程又可分成以下两个阶段：预混燃烧阶段和扩散燃烧阶段。在预混燃烧阶段，放热速率较快，其大小取决于滞燃期中燃油与空气的混合数量；在扩散燃烧阶段，放热速率一般比预混燃烧慢。主要是因为这时燃烧放热速率由空气和燃料形成可燃混合气的速率控制。 图54l是各种非增压直喷高速柴油机的最高燃烧压力和最大压力升高比与滞燃期的关系。由图可知，因此为了能控制燃烧过程，降低柴油机的机械负荷并使之运转平稳，应该设法缩短滞燃期，但是，若。 影响滞燃期的因素很多，在正常运转情况下，是影响滞燃期的主要因素。此外，等对滞燃期也有较大影响。 压缩温度和压力对滞燃期影响

16、的试验结果如图542所示，纵坐标为滞燃期的对数，横坐标是压缩温度。从图542还可以看出，十六烷值为5055的柴油与着火性好的燃料(十六烷值为70)，在较高的压缩温度和压力的情况下，它们的滞燃期差别较小，随着压缩温度下降，差别增大。十六烷值高的燃料滞燃期较小，而汽油(其十六烷值为15)的着火性能较差，所以滞燃期大得多。 如果喷油早，即燃料进入气缸时的空气温度和压力较低，使滞燃期长；如果喷油迟，虽然初始温度和压力升高，但作用的时间缩短，可能着火前活塞已开始下行，使空气温度和压力降低，也使滞燃期增加。因此，存在一个使滞燃期最短的喷油提前角。试验发发现，对应于最短滞燃期的喷泊提前角，在高转速时位于上止

17、点前1015 (CA)之间(图543)，而在怠速的情况下为上止点前5 10 (CA)。为了保证有较好的功率和经济指标，一般希望在上止点前5 10 (CA)开始着火燃烧，以保证燃烧在上止点附近完成。因此，获得较好功率和经济指标的最佳喷油提前角与对应于最短滞燃期的喷油提前角并不一致，通常 时，由于通过活塞环的漏气损失及散热损失减小，使压缩温度、压力增高；会使喷油压力有所提高，使燃油雾化得到改善，促使着火准备过程加快；使燃烧室中的空气扰动加速，促使燃料蒸发，不过在正常运转条件下，空气扰动对滞燃期只有次要的影响。，随着转速增加，滞燃期i (以s计)缩短；如以曲轴转角计，则滞燃期=6ni ，视i减小的程

18、度可能随转速升高而增加，也可能随转速的升高而减小。 图545是增压压力对滞燃期的影响。由图可见，随着增压压力提高，滞燃期显著缩短。当增压比为2时，不使用中冷器进气温度约为100，但高增压一般采用中间冷却，将进气温度冷却到4060。在这个温度范围内，进气温度变化对缩短滞燃期的影响较小(图546)。一般来说，增压后使滞燃期缩短，减缓初期燃烧速度，使压力升高比有所降低，但燃烧持续时间要拉长一些。例如135柴油机，增压压力从0.162MPa增加到0.225MPa时，由于滞燃期缩短，使压力升高比由0.332 MPa( )(CA)下降到0.216 MPa( )(CA)。 在柴油机中，燃料燃烧放出的热量一部

19、分传给工质(气缸中的气体)，使工质的内能增加并对外做功，一部分传到燃烧室壁上，根据热力学第一定律，有:式中，QB为燃料燃烧放出的热量；Q为工质吸收的热量；QW为传给气缸壁面的热量；U为工质内能的变化；W为工质对活塞所作的机械功。BWWQQQUWQ (5-29)WWBd mudQdQdQdQdVpdddddd(5-30) 图547是根据实测示功图进行数值计算而得到的燃烧放热规律，图中瞬时累积放热是用百分比x画出的，x=QB/QB0 ，QB0为每循环燃料燃烧的放热量。从理论上讲，燃烧前，QB=0 ，x=0 ；燃烧结束时， QB =QB0 ，x=1 。如果x的计算结果不符合这一条件，那意味着某些计算

20、和测量误差较大。 对放热率计算精度影响最大的因素有：压力测量精度，上止点位置精度，压缩比测量精度，燃油质量流量和空气质量流量测量精度以及所采用的示功图曲线的光顺方法等。由于传热部分所占的比例很小，所以也可用加热规律分析燃烧过程的进展情况。由式(5-30)知 WBd mudQdQdQdVpddddd（5-31） 在燃烧期间，工质质量m变化很小，假定m不变，并忽略工质成分对比内能的影响即工质的比内能仅是温度的函数，则Vm d um c d T（5-32） 应用理想气体的状态方程， 及 和p Vm R TpVRccpVcc等关系式，代入式(5-30)就可导出气缸压力的变化率为1d pd Qp d V

21、dVdVd（5-33） 以及气缸压力对曲轴转角的二阶导数2222222222111dpd QdVpdVp d VdVdVdVdVd（5-34） 式中，为比热比； 为比定压热容； 为比定容热容。由式(5-33)、式(5-34)可知，当发动机结构参数确定后，气缸压力变化特性主要由燃烧规律(或加热规律)所决定。从而燃烧放热规律强烈影响平均有效压力、燃油消耗率、最高燃烧压力、燃烧噪声等性能指标。pcVc实际柴油机的放热规律是很复杂的，为了便于分析，假定四个简单的放热规律进行分析计算，计算结果如图548所示。四种放热规律都是在上止点开始放热，而在上止点后40 (CA)结束，即燃烧持续时间为40(CA)。

22、 以上分析和试验研究使人们认识到，是燃烧过程的三个主要要素，它们对性能的影响主要表现在两个方面； 降低 p/ ，就意味着较多的燃料不在上止点附近燃烧，其结果使燃烧拉长，柴油机热效率下降，燃油消耗率增加。因此，降低燃烧噪声(使柴油机工作平稳)与提高经济性(使柴油机经济运行)之间往往发生矛盾。 柴油机在滞燃期内喷入气缸的燃料，其滞燃期不一样，先喷入的燃料滞燃期较长，随后喷入的燃料滞燃期较短(因气缸中空气压力、温度不断升高)，因此往往是多处着火，一旦着火，就有较多的燃料参加燃烧，燃烧是冲击性的，使燃烧初期的压力急剧升高。急剧升高的压力直接使燃烧室壁面及活塞曲轴零件产生强烈振动，并通过气缸壁面传至外部

23、，从而形成燃烧噪声。 ，如果压力升高比过大，则产生强烈的震音，我们称这种现象为柴油机的工作粗暴(或敲缸)。一般当压力升高比在0.5MPa( )(CA)以上，就明显感到有强烈的震音。为了保证柴油机稳静运转，希望压力升高比控制在0.4MPa( )(CA)以下。此外，压力升高比过大，使柴油机运动零件受到强烈的冲击负荷，从而降低使用寿命。 图549给出了发动机噪声实测值的例子。由图可知，对中等排量(5L)的涡流式车用柴油机，燃烧噪声所占的比例显著地表现在低速范围，在高速范围主要是机械噪声的影响，但对较大排量(13.5L)的直喷式柴油机，燃烧噪声在整个转速范围内的影响都是很大的。 实践证明，要使柴油机顺

24、利起动，必须满足以下条件： 1) ，即 。 为在气缸内某种燃料有可能开始着火的最低临界温度； 为燃料的自燃温度。minsttmintst 2) 。燃料本身的蒸发性对起动时可燃混合气的形成起看决定性的作用。试验表明，在低温起动时，由于燃料雾化情况极差，柴油在燃烧室壁上形成油膜，而靠油膜表面的蒸发形成混合气，因此，若把起动转速定得很低，则 ，低，但蒸发时间增长；相反，若把起动转速定得太高，虽然 高了，但蒸发时间缩短了。因此，对任一柴油机均有一最佳的最低起动转速存在，此时起动功率消耗最少，又能保证顺利起动：对图5-53的直喷式高速柴油机，要在-10-20的环境下顺利起动，相应的起动转速大约在1752

25、00 rmin之间；对于缸径较小 的Vh=1-2L的柴油机，相应的起动转速要提高到200300rmin左右。同样，增加每循环供油量，从而使燃料蒸发的数量增加，也会改善起动性能，图上曲线1表示全供油量的情况，曲线2表示增大每循环供油量的情况。 cpctcp 由于低温起动时首先着火的燃料主要是柴油中的轻馏分部分，再加上，pc、Tc均低，因此滞燃期很长，使起动时的最高爆发压力和压力升高比要比全负荷时的值还高(图5-54)。整个燃烧室是由气缸盖底平面、活塞顶面及气缸壁所形成的统一容积，如图5-55所示。图5-55a为大型二冲程柴油机用的燃烧室，因为二冲程柴油机的气缸盖上无气门，所以在缸盖底面可形成凹坑

26、；图5-55b、c为中型四冲程柴油机的燃烧室。燃油直接喷人气缸，混合气形成是空间混合。0.72 0.88;0.60 0.68;5 7KKcKdDVVdh 如图所示，将活塞顶上的凹坑加深，凹坑口径缩小，这样燃烧室基本上分成两个空间：活塞中的燃烧室容积及活塞顶上的余隙容积，采用46孔的多孔喷油器，喷孔的直径较大(0.35mm左右)。混合气形成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形成和燃烧。深坑形燃烧室对燃油系统的要求较低。由于利用进气涡流加强混合气的形成，使空气利用率大大提高，一般过量空气系数为1.31.5，并保持燃油消耗率低和起动容易的优点，所以在小型高速柴油机上获得

27、广泛应用。有的燃烧室做成平底(如图5-61c)，以便于加工。图561d为椭圆形燃烧室，主要用于小缸径的农用柴油机上，其喉口直径 较小以加强挤流作用，混合气形成主要靠挤流，可以使用单孔轴针式喷油嘴。燃烧室主要结构尺寸是喉燃烧室主要结构尺寸是喉口直径口直径d dk k及深度及深度h h。d dk k与与h h基本上决定了燃烧室的容基本上决定了燃烧室的容积积VkVk。对性能影响较大的。对性能影响较大的结构参数是相对容积比结构参数是相对容积比Vk/Vc (VcVk/Vc (Vc为压缩室容积为压缩室容积) )及喉口直径与气缸直径之及喉口直径与气缸直径之比比 dk/Ddk/Ddk/D要合适，要与油束射程配

28、合。要合适，要与油束射程配合。一般一般dk/D0.40.6，dk/h1.53.5。油束与燃烧室壁的碰撞程度可用所谓的表示，即=L/L式中，L为计算着火时刻的油束射程； L为喷油嘴喷孔至燃烧室壁面的直线距离。为了增加油束射程，可将喷孔直径加大，喷孔数目减少。深坑形燃烧室一般采用46个喷孔，其中采用4孔喷油嘴最多，喷射角度在140 160 之间。喷孔数目减少，油束间的间隔增大，但在涡流作用下保证迅速混合，油束间的空气仍能充分利用。图5-64是稳流试验所得的平均涡流强度对性能的影响。图中1%、2%的损失是因涡流不足或涡流过强而使燃油消耗率增高的百分数。如果涡流过弱，混合气形成和燃烧不好，性能下降；如

29、果涡流过强，一方面增加热损失，另一方面使相邻油束之间发生干扰，即从涡流上游方向吹来的燃烧产物会妨碍位于下游的油束充分燃烧，也要使性能下降，因此对于每一工况有一最佳涡流强度。最佳涡流强度随发动机转速升高而降低。对于车用发动机，转速变化范围较大，涡流强度的选择也要顾及部分工况的性能。根据经验，对于铸造的进气道，最佳拆衷的平均涡流比在2.53.5之间。一般以单位气缸工作容积每度曲轴转角的供油量 表示，等因素相配合。对于穿透率适当的深坑形燃烧室，采用提高喷油率缩短喷油持续时间，可以增强混合气形成速率。为此，全负荷时喷油持续期不应大于25 ，一般取为1520 ，将燃烧持续期控制在40 内。如果穿透率过大

30、，油束个的液体燃料与燃烧室壁相碰，一部分燃油滞留在燃烧室壁上，此时若增加喷油率，只是增加油膜厚度而己。在这种情况下，只有适当加大涡流比，才能有效地增加混合气形成速率。一般可采用增大柱塞直径，改变油泵凸轮廓线形状或合理选择凸轮表面工作段等措施来提高喷油率。 33/mmcmCACACACA图5-67a是其结构示意图，凹坑的上部为四角形，下部为圆形，上下部连接处经切削加工，过渡圆滑。设计的主要目的是利用湍流来增加扩散燃烧阶段的混合速率，以便推迟喷油提前角，使预混合燃烧阶段的放热尖峰减小，NOx下降，使燃油消耗率和NOx的矛盾得到解决。在燃烧室的纵剖面上，四角形凹坑和圆形凹坑的交界面上，一方面燃烧室底

31、部的气流旋转速度高(原因是先进入气缸的空气流速最大，在压缩过程中来不及均匀混合，使燃烧室上、下部存在速度差)；另一方面，燃烧室上部气流旋转受到四角形的阻碍，使旋转速度下降，因而在交界面上也存在着气流速度差，这又是一个湍流源。燃油油束对着交界面喷射，它最先通过低速大涡流区，然后通过湍流区，最后到达下部高速大涡流区。由于油束直接喷向交界面，所以通过湍流区的时间最长、油气混合最好，加上这种燃烧室内到处存在涡流，空气运动充分，能保证获得较高的燃烧效率。与常规深坑形燃烧室相比，燃油消耗率下降，烟度下降，在低速时性能的改善尤为明显。将燃油顺气流方向沿燃烧室壁面喷射，在强烈的进气涡流作用下，将燃油摊布在燃烧

32、室壁上，形成一层很薄的油膜。燃烧室壁温控制在200350，使喷到壁面上的燃料在比较低的温度下蒸发，以控制燃料的裂解反应。蒸发的油气与空气混合形成均匀混合气，从油束中分散出来的一小部分燃料是极细的油雾，在炽热的空气中首先完成着火准备，形成火核，然后靠此火核点燃从壁面巳蒸发形成的可燃混合气。随着燃烧进行，大量热量辐射在油膜上，使油膜加速蒸发，不断提供新鲜混合气，保证迅速地燃烧。混合气的形成 球形燃烧室采用油膜蒸发混合最显著的效果是：发动机工作柔和，燃烧噪声小，排烟少，性能指标好。目前非增压的球形油膜燃烧室发动机平均有效压力 可达0.880.98MPa，过量空气系数己降低到1.1，燃油消耗率可达 最

33、高燃烧压力 与平均有效压力 之比 6。此外，球形油膜燃烧室便于使用轻质燃料，从柴油机到汽油机都能平稳运转。mep217/()gkw hzp/zmepp 1) 冷起动比较困难，这是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，对起动不利。 2) 对负荷突变反应慢，主要是空气涡流跟不上。 3) 低负荷时冒蓝烟，HC大量增加。 4) 高、低速性能差别大。 5) 对增压适应性差，因每循环供油量增大将使油膜变厚，影响混合气形成的速率。 6) 在大缸径上应用困难。因为当缸径增大时，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。目前球形燃烧室应用的缸径在75130mm范围内，主要应用在小型高速柴油机上。1.2 1.3,0.7 0.8amepMPa 图5-70是三种有代表性的涡流室形状，5-70a为球形，5-70b和c的上半部是半球形，下半部为圆锥形底面和圆柱平底形，其中以圆柱平底形的镶块最简单，为一圆盘，最易加工；涡流室的形状和尺寸及连接通道的形状、尺寸和位置等，影响涡流室气流运动的形态和强度。不同形状的涡流室，所产生的压缩涡流强度不一样。如图5-71所示，球形涡流室中涡流强