柴油机混合气形成与汽油机的差异及其体现

　　柴油机在混合气形成上与汽油机有较大差异，这些差异在工作过程、结构性能等方面的体现相当显著。　　由不同的喷雾及气流组织形式组成了各种混合气形成方式，其基本形式可分为空间雾化混合和油膜蒸发混合。空间雾化混合方式将燃油喷射到气缸空间，依靠燃油与空气的相互碰撞、打碎、蒸发汽化与空气混合，要求喷雾尽量喷得细，可以使细小油滴更快蒸发，有利于动力性和经济性的提高。混合气的形成主要取决于喷雾特性，当然，气流运动也起重要的辅助作用。油膜蒸发混合方式为燃油直接喷射到燃烧室表面(活塞顶)，利用空气强烈的涡流作用使燃油表面展开形成较薄油膜层，然后受热后层层蒸发成油气，进而扩散与空气混合。这种混合方式应用于小型半开式燃烧室的高速机。　　在车用柴油机中，两种混合气形成方式均有，但以空间雾化混合为主。只有采用球形燃烧室的柴油机，才以油膜蒸发混合方式为主。两种方式对比见表1-2。

表1-2 柴油机两种混合气形成方式对比

　　由于柴油不易蒸发及柴油机混合气形成时间极短的缘故，要形成柴油机混合气一般都需要组织缸内气流，因而柴油机混合气形成要依靠三方面的相互作用：①燃烧室的结构；②燃料的喷雾；③缸内适当的空气运动。　　缸内空气气流组织形式存在如下几种类型，它们的设计依据都是促进或配合混合气形成和燃烧。　　(1)进气涡流 在空气进入气缸的过程中借助于它所具有的动能形成绕气缸中心线旋转的运动称为进气涡流。四冲程发动机常采用带导气屏的进气阀、切向进气道、螺旋进气道；二冲程发动机采用具有切向倾斜角的进气口。　　螺旋进气道的气道在气门座上方呈螺旋状，偏离气缸中心，气流形成绕气门中心的旋转运动。切向进气道的气道母线与气缸相切，气流进入气缸后形成涡流。　　(2)挤压涡流 利用活塞顶部的特殊形状，在压缩行程中和膨胀行程初期，使空气在燃烧室中产生强烈的旋转，出现在上止点附近，持续时间短。活塞上行时，产生挤压涡流，如图1-5a所示；活塞下行时，燃烧室的气体又会形成向外的涡流，称为逆挤压涡流，如图1-5b所示。转速越高涡流越强，对油束的吹散作用越大。空气涡流能加速火焰的传播，使燃烧速率提高。

图1-5 挤压涡流

　　(3)压缩涡流 在压缩行程中，气缸中空气被活塞挤压经过通道进入涡流室中，形成强烈的有规律的旋转运动，称为压缩涡流(图1-6)。其燃烧室(涡流室式燃烧室)分主、副(涡流室)两室。　　(4)燃烧涡流 利用在预燃室中部分燃油燃烧产生的能量，使预燃室中的混合气高速喷入主燃室，造成主燃室空气的强烈涡动称为燃烧涡流(图1-7)。其燃烧室(预燃室式燃烧室)分为主、副(预燃室)两室。(www.xing528.com)

图1-6 涡流室压缩涡流的产生

图1-7 预燃室燃烧涡流的产生

　　由上可以看到缸内气流的各种组织形式均与柴油机本身，尤其是燃烧室的构造有关，燃烧室的类型和形状必须与喷油和缸内气流相互配合。