柴油發電機燃燒室的工作條件和影響因素
發布時間：2023-10-15 點擊：139
柴油發電機燃燒室的工作條件和影響因素
在柴油發電機燃燒物理學中有四種守恒方程，即總質量守恒、動量守恒、能量守恒及組分守恒方程。活塞到達上止點后其頂部與汽缸蓋之間的空間，燃料即在此室燃燒。當活塞位于上止點時，活塞頂面以上、氣缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室。而由于在柴油發電機氣缸蓋底面通常鑄有形狀各異的凹坑，習慣上稱這些凹坑為燃燒室。
一、工作條件
不適宜在以下環境中工作
① 燃燒室在高溫、大負荷下工作
② 燃燒室在變工況下工作
③ 燃燒室在具有腐蝕性的環境下工作
④ 燃燒室內的燃燒過程是一個極其復雜的物理化學過程
⑤ 燃燒室中的燃燒在高速氣流及貧油混合氣情況下進行 （“空氣分股”、“減速擴壓”、“反向回流”）
二、影響因素
柴油發電機運行時，燃燒室在寬廣的工況范圍內工作。在柴油發電機工作情況的過程中，燃燒室進口的空氣流量、溫度、壓力、速度以及燃油消耗量都會發生變化，這些變化反過來又會影響整臺柴油發電機的性能。所以，弄清燃燒室的變工情況特性，對整臺柴油發電機的變工況運行有積極地意義。
擴散燃燒：燃料與助燃劑邊混合邊燃燒的過程，燃燒快慢由擴散快慢決定。
動力燃燒：燃料與助燃劑先混合后然后燃燒的過程。燃燒快慢由可燃混合物的化學動力學因素決定。
差異：動力燃燒——燃燒之前混合均勻
擴散燃燒——燃燒之前不混合
三、燃燒室類型
由于柴油發電機可燃混合氣的形成和燃燒主要是在燃燒室內進行的，所以燃燒室的形狀對可燃混合氣的形成和燃燒有著直接的影響。柴油發電機燃燒室按結構形式分為兩大類：統一式燃燒室和分隔式燃燒室。
1、統一式燃燒室
統一式燃燒室又稱直接噴射燃燒室。其結構特點是只有一個燃燒室，位于活塞頂面與氣缸蓋底面之間，噴油器直接向燃燒室內噴射15～30mpa的高壓柴油，借助油束形狀與燃燒室形狀的合理匹配，以及空氣的渦流運動，迅速形成可燃混合氣燃燒，故這種燃燒室又稱為直噴式燃燒室。統一式燃燒室主要集中在活塞頂的凹坑內，如圖1所示。統一式燃燒室要求燃油的噴射壓力高，一般與孔式噴油器配合使用。
圖1 統一式燃燒室
2、分隔式燃燒室
分隔式燃燒室由兩部分組成，即主燃燒室和副燃燒室。主燃燒室位于活塞頂與氣缸蓋底面之間，副燃燒室位于氣缸蓋內。主、副燃燒室之間用一個或幾個直徑較小的通道相連。燃油則是噴人副燃燒室內的。分隔式燃燒室常見的結構形式有渦流室式和預燃室式兩種。
（1）預燃室式燃燒室
預燃室式燃燒室（圖2右圖）的副燃燒室多是長體結構，連通預燃室與主燃燒室的通道面積較小。燃料通過噴油器噴人預燃室，預燃室著火后溫度、壓力迅速上升，利用這部分燃料的燃燒能量將集中于下部通道口附近已預熱的燃油高速噴向主燃燒室。預燃室式燃燒室要求的噴射壓力比統一式燃燒低，一般也與軸針式噴油器配合使用，柴油發電機啟動時一般需要電熱塞先預熱。
圖2 分隔式燃燒室
（2）渦流室式燃燒室
渦流室式燃燒室（圖2左圖）的副燃燒室多為球形或錐形。渦流室與主燃燒室用一個或數個通道連通。在壓縮行程中，空氣從氣缸內被擠人渦流室時，形成強烈的有規則的渦流運動，噴人渦流室內的燃油，在強烈的空氣渦流作用下迅速與空氣混合形成可燃混合氣。著火后大部分柴油在渦流室內燃燒，未燃燒的部分燃油在做功行程初期與高壓燃氣一起通過通道噴人主燃燒室，形成二次渦流，使之進一步與空氣混合燃燒。渦流室式燃燒室的優點是能形成強烈的渦流運動，對柴油噴霧質量要求低，可以采用噴油壓力較低的軸針式噴油器。為了保證冷機起動，一般設置電熱塞等起動輔助裝置。
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一、工作條件
不適宜在以下環境中工作
① 燃燒室在高溫、大負荷下工作
② 燃燒室在變工況下工作
③ 燃燒室在具有腐蝕性的環境下工作
④ 燃燒室內的燃燒過程是一個極其復雜的物理化學過程
⑤ 燃燒室中的燃燒在高速氣流及貧油混合氣情況下進行 （“空氣分股”、“減速擴壓”、“反向回流”）
二、影響因素
柴油發電機運行時，燃燒室在寬廣的工況范圍內工作。在柴油發電機工作情況的過程中，燃燒室進口的空氣流量、溫度、壓力、速度以及燃油消耗量都會發生變化，這些變化反過來又會影響整臺柴油發電機的性能。所以，弄清燃燒室的變工情況特性，對整臺柴油發電機的變工況運行有積極地意義。
擴散燃燒：燃料與助燃劑邊混合邊燃燒的過程，燃燒快慢由擴散快慢決定。
動力燃燒：燃料與助燃劑先混合后然后燃燒的過程。燃燒快慢由可燃混合物的化學動力學因素決定。
差異：動力燃燒——燃燒之前混合均勻
擴散燃燒——燃燒之前不混合
三、燃燒室類型
由于柴油發電機可燃混合氣的形成和燃燒主要是在燃燒室內進行的，所以燃燒室的形狀對可燃混合氣的形成和燃燒有著直接的影響。柴油發電機燃燒室按結構形式分為兩大類：統一式燃燒室和分隔式燃燒室。
1、統一式燃燒室
統一式燃燒室又稱直接噴射燃燒室。其結構特點是只有一個燃燒室，位于活塞頂面與氣缸蓋底面之間，噴油器直接向燃燒室內噴射15～30mpa的高壓柴油，借助油束形狀與燃燒室形狀的合理匹配，以及空氣的渦流運動，迅速形成可燃混合氣燃燒，故這種燃燒室又稱為直噴式燃燒室。統一式燃燒室主要集中在活塞頂的凹坑內，如圖1所示。統一式燃燒室要求燃油的噴射壓力高，一般與孔式噴油器配合使用。
圖1 統一式燃燒室
2、分隔式燃燒室
分隔式燃燒室由兩部分組成，即主燃燒室和副燃燒室。主燃燒室位于活塞頂與氣缸蓋底面之間，副燃燒室位于氣缸蓋內。主、副燃燒室之間用一個或幾個直徑較小的通道相連。燃油則是噴人副燃燒室內的。分隔式燃燒室常見的結構形式有渦流室式和預燃室式兩種。
（1）預燃室式燃燒室
預燃室式燃燒室（圖2右圖）的副燃燒室多是長體結構，連通預燃室與主燃燒室的通道面積較小。燃料通過噴油器噴人預燃室，預燃室著火后溫度、壓力迅速上升，利用這部分燃料的燃燒能量將集中于下部通道口附近已預熱的燃油高速噴向主燃燒室。預燃室式燃燒室要求的噴射壓力比統一式燃燒低，一般也與軸針式噴油器配合使用，柴油發電機啟動時一般需要電熱塞先預熱。
圖2 分隔式燃燒室
（2）渦流室式燃燒室
渦流室式燃燒室（圖2左圖）的副燃燒室多為球形或錐形。渦流室與主燃燒室用一個或數個通道連通。在壓縮行程中，空氣從氣缸內被擠人渦流室時，形成強烈的有規則的渦流運動，噴人渦流室內的燃油，在強烈的空氣渦流作用下迅速與空氣混合形成可燃混合氣。著火后大部分柴油在渦流室內燃燒，未燃燒的部分燃油在做功行程初期與高壓燃氣一起通過通道噴人主燃燒室，形成二次渦流，使之進一步與空氣混合燃燒。渦流室式燃燒室的優點是能形成強烈的渦流運動，對柴油噴霧質量要求低，可以采用噴油壓力較低的軸針式噴油器。為了保證冷機起動，一般設置電熱塞等起動輔助裝置。
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