柴油机燃烧室：汽车发动机构造与检修技术

燃烧室是柴油机的燃烧场所。它对燃烧有重要影响，其结构形形色色，基本分为直喷式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。

1.直喷式燃烧室

直喷式燃烧室的特点是只有一个燃烧室，位于活塞顶面和气缸盖底平面之间，燃料直接喷入该燃烧室中与空气进行混合燃烧。

图5-5a所示为ω形燃烧室，其凹坑较浅，底部较平，空气压缩涡流小，主要靠喷油嘴高压喷油到燃烧室空间与空气混合，属于空间雾化混合为主的方式。ω形燃烧室的优点是结构简单、紧凑，由于空间小，传热少，动力性、经济性与起动性都较好。因此在一些中小型高速柴油机上得到了广泛应用，如解放CA6110系列、CA6DE系列和CA6DF系列及上海柴油机厂生产的6135Q型柴油机等，均使用这类型燃烧室。其主要缺点是对喷油系统要求高，需要较高的喷油压力，喷油嘴的喷孔也要求小而多，工作起来也比较粗暴。

图5-5 直喷式燃烧室

a）ω形 b）球形 1—燃烧室 2—喷油器 3—活塞 4—气缸体 5—气门

图5-5b所示为球形燃烧室，其凹坑呈球状，较深，同时产生较强的空气涡流，喷油嘴顺气流喷射，在强涡流气流的带动下，燃油被涂布到球形燃烧室壁面上，形成一层油膜，属于油膜蒸发为主的混合方式。由于空气的强烈涡流，空气利用率较高；燃料燃烧是逐层蒸发燃烧，所以工作起来比较柔和。它对燃油系统要求不高，可以使用单喷孔喷油嘴，喷油压力也较低。但它的起动性能不好，因为起动时机体温度低，油膜较难蒸发燃烧，低速性能也不好。目前球形燃烧室使用比较少，仅有国产90系列和6120Q型柴油机使用。

2.分隔式燃烧室

分隔式燃烧室的结构特点是燃烧室被分隔为主、副两个燃烧室，二者用一个或数个通道相通。副燃烧室在气缸盖内，容积占总压缩容积的50%～80%，主燃烧室在缸盖底平面与活塞顶面之间。燃料先喷入气缸盖中的副燃烧室进行预燃烧，再经过通道喷到活塞顶上的主燃烧室进一步燃烧。

分隔式燃烧室根据结构原理的不同可以分为涡流室式和预燃室式两种，如图5-6所示。

（1）涡流室式燃烧室 涡流室式燃烧室如图5-6a所示，其副燃烧室的形状有球形（图5-7a）、吊钟形（图5-7b）和组合形（如图5-7c所示，由一段球形、一段柱形和一段锥形组成）等；主燃烧室的活塞顶也有不同凹坑，如双涡流凹坑（图5-8a）、铲形凹坑（图5-8b）等。(www.xing528.com)

涡流室式燃烧室的工作特点是在压缩行程中，气缸中的空气被活塞挤压，经过通道流入涡流室形成有序的强烈涡流。接近压缩上止点时，喷油器开始顺气流喷油，在强涡流气流带动下，燃油被涂布到燃烧室壁面上，形成油膜。同时有少部分油雾分散在燃烧室空间，着火形成火源，并点燃从壁面蒸发出来的可燃混合气，迅速燃烧，高温、高压气体经通道喷入主燃烧室，形成二次涡流，与主燃烧室内的空气进一步混合燃烧。

图5-6 分隔式燃烧室

a）涡流室式燃烧室 b）预燃室式燃烧室

图5-7 涡流室式燃烧室的副燃烧室

图5-8 涡流室式燃烧室的主燃烧室

由于采取强烈有序的气体二次涡流，空气利用率高，对喷雾质量要求不高，可采用单喷孔喷油嘴，喷油压力较低，喷油嘴故障少，调整方便，工作比较柔和。缺点是副燃烧室相对散热面积大，又直接与冷却液接触，加上主、副燃烧室之间的通道节流，使热利用率减低，经济性较差，起动也较困难。

为了改善起动性能，有的增加了副喷孔（起动喷孔），使得在起动时，由于空气涡流不强，从喷油嘴喷出的燃油可通过副喷孔，直接喷入活塞顶的主燃烧室温度较高处，燃料容易着火燃烧。

（2）预燃室式燃烧室 预燃室式燃烧室如图5-6b所示，其副燃烧室与主燃烧室的通道截面较小，而且方向与喷油方向相对。其工作特点是压缩时，空气经通道被压向副燃烧室，形成强烈的紊流，燃料逆气流方向喷射，与空气相撞混合，并着火预燃烧，所以副燃烧室也称预燃室。随后不完全燃烧的混合气经通道到主燃烧室，与主燃烧室内的空气进一步混合燃烧。这种燃烧室工作比涡流室式燃烧室更柔和，而且可以燃用多种燃料，但它的节流损失比涡流室式更大，所以经济性能较差。