内燃机中燃料与空气进行混合、燃烧及放热的场所。它直接影响内燃机的动力性、燃油经济性、排放物成分(Co、烃类、NOx、碳烟等)及整机振动、噪声和使用寿命等,燃烧室按燃料与空气的混合方式可分为气缸外混式和气缸内混式两种型式。气缸外混合方式通过化油器或混合器使燃料和空气在气缸外混合,然后进入气缸,用于汽油机和煤气机。燃烧室的形状按有利于火焰快速传播、避免爆震的原则设计。
内燃机中燃料与空气进行混合、燃烧及放热的场所。它直接影响内燃机的动力性、燃油经济性、排放物成分(Co、烃类、NOx、碳烟等)及整机振动、噪声和使用寿命等,燃烧室按燃料与空气的混合方式可分为气缸外混式和气缸内混式两种型式。
通过化油器或混合器使燃料和空气在气缸外混合,然后进入气缸,用于汽油机和煤气机。燃烧室的形状按有利于火焰快速传播、避免爆震的原则设计。有楔形、盆形、半球形、L形多种,还有利用气体射流、涡流的特殊形状燃烧室。图1为中国农用小型二冲程汽油机的典型燃烧室。
图1 小型二冲程汽油机的典型燃烧室
在接近压缩行程上止点时,将燃料喷入燃烧室内,利用喷射能量及气流运动实现燃料与空气的混合,主要用于柴油机。为达到理想的混合及燃烧效果,燃烧室的形状应与所选择的喷油系统及气流组织方式相匹配。这类燃烧室型式有:
燃烧室分成辅燃室和主燃室两部分,以通道相连。在辅燃室中,利用活塞压缩形成的强烈空气涡流与适宜方向的喷油来实现油、气的混合及燃烧,所形成的高温高压燃气及部分未燃燃油经通道喷至活塞顶上的主燃室内进行二次燃烧。辅燃室按作用方式的不同又分涡流室、空气室、预燃室三种。中国农用柴油机应用较多的是涡流室,典型的有钟罩型[图2(a)]及彗星V型[图2(b)]。辅燃室布置在气缸盖内,周围有冷却水,表面散热损失大,且有狭细通道的节流损失,致使油耗偏高,起动性能较差。因此,多缸发动机常装有电热塞帮助起动。分隔式燃烧室的优点是工作比较柔和,能适应高转速,对供油系统的要求较低,排放污染较少,多用于小型及高速柴油机。
图2 典型涡流室燃烧室
燃油直接喷入活塞顶部的燃烧室中燃烧,简称直喷式燃烧室。因没有狭细通道的节流,表面散热损失小,燃油消耗率比分隔式燃烧室低10%左右。直喷式燃烧室在20世纪70年代以后发展很快,型式很多。中国农用柴油机常用的有:球形燃烧室[图3(a)],它要求有较强的进气涡流,油束顺气流方向喷入燃烧室内,在强涡流作用下以油膜形式布满球壁,部分喷散在空间的燃料首先着火,接着由壁面蒸发的油气逐渐燃烧。其优点是工作柔和,缺点是起动性差,轻负荷时有蓝烟。盆形燃烧室,多呈ω形[图3(b)],它结合引入适当强度的进气涡流,既改善工作粗暴的缺点,又保持经济性、起动性好的优点。进气涡流利用切向进气道或螺旋进气道产生。
图3 典型直喷式燃烧室
80年代以来,测试新技术如高速摄影、激光全息摄影、热线及激光多普勒测速仪、燃烧分析仪、排放物快速分析仪等的使用,使燃烧过程的研究由宏观进入到微观,为进一步改进燃烧室和提高热能利用率提供了条件。
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