1.柴油機(jī)混合氣體形成的特點(diǎn)
柴油機(jī)使用的燃料主要是柴油。由于柴油的粘度大,蒸發(fā)性差,故不可能通過化油器在氣缸外部與空氣形成混合氣體,而需采用高壓噴射的方法,在壓縮過程接近結(jié)束時,通過高壓將柴油噴入燃燒室,直接在氣缸內(nèi)部與空氣混合,形成可燃的混合氣體。被噴散的柴袖在燃燒室內(nèi)與高溫高壓的空氣混合,經(jīng)過一系列物理化學(xué)準(zhǔn)備過程,形成濃度合適的混合氣體,并達(dá)到自燃溫度,即自行著火燃燒。
由于在壓縮接近結(jié)束時才噴油,因而使柴油機(jī)的混合氣體形成時間很短(只有15~35℃A),燃油來不及與空氣很好地混合并在燃燒室中均勻分布,所以形成的混合氣體質(zhì)量較差。而燃油也不可能在一瞬間內(nèi)全部噴入燃燒室,隨著燃油的不斷噴入,氣缸內(nèi)的混合氣體濃度也是不斷變化的。在混合氣體濃(燃油多)的地方,燃油因缺乏氧氣而燃燒遲緩,甚至燃燒不完全面引起排氣冒黑煙;在混合氣體稀(空氣多)的地方,空氣卻得不到充分的利用。
因此,目前柴油機(jī)都是在過量空氣系數(shù)α>l的情況下工作的,這就使氣缸工作容積的利用率降低。在α>l的情況下就已經(jīng)出現(xiàn)燃油燃燒不完全的跡象。如要提高柴油機(jī)的性能,就必須在保證充燃燒量盡可能大的情況下提高空氣利用率,也就是說,要保證在盡可能小的過量空氣系數(shù)下燃燒完全,并在上止點(diǎn)附近燃燒完畢。所以,柴油機(jī)的混合氣體形成與燃燒是決定柴油機(jī)動力性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。
柴油機(jī)可燃混合氣體形成和燃燒的時間極短,噴油持續(xù)角一般為15°~35°曲軸轉(zhuǎn)角,對于轉(zhuǎn)速為1500r/min的柴油機(jī)而言,此轉(zhuǎn)角僅相當(dāng)于0.0017~0.004s。因此,在這樣短的一瞬間,要獲得均勻的可燃混合氣體并進(jìn)行良好的燃燒,就必須要有適應(yīng)的混合氣體形成方式。柴油機(jī)可燃混合氣體的形成方式有空間霧化混合和油膜蒸發(fā)混合兩種。
2.柴油機(jī)混合氣體形成的方式
(1)空間霧化混合?臻g霧化混合是直接將燃油噴向燃燒室空間并與空氣混合,形成可燃燒的霧狀混合物。為了便混合迅速而均勻,要求噴出的油束與燃燒室形狀相配合,并利用燃燒室內(nèi)的空氣運(yùn)動來促進(jìn)混合。
在空間霧化混合中,燃油的霧化質(zhì)量對混合氣體的形成起著決定性的作用。所以,應(yīng)采用霧化質(zhì)量好的多孔式噴油器。
(2)油膜蒸發(fā)混合。油膜蒸發(fā)混合是將大部分燃油噴射到燃燒室壁面上,形成一層油膜。油膜受熱汽化蒸發(fā),在燃燒室中強(qiáng)烈旋轉(zhuǎn)的氣流作用下,燃油蒸汽與空氣形成均勻的混合氣體。少量燃油噴人燃燒室空間作為發(fā)火源。燃燒室壁面溫度和空氣渦流在此起主要作用。
在中、小型高速柴油機(jī)中,燃油總是或多或少地噴到燃燒室壁面上,所以兩種混合方式都兼而有之,只是多少與主次各不相同。目前多數(shù)柴油機(jī)仍以空間霧化混合為主。
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