汽車節能技術新第五章第一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日一、燃燒過程1)燃燒過程概述著火延遲期速燃期緩燃期補燃期燃燒過程人為劃分四個階段：A-B段為滯燃期B-C段為速燃期C-D段為緩燃期D-E段為補燃期第二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、燃燒過程概述

著火延遲期

從燃油開始噴入燃燒室內(A點)至由于開始燃燒而引起壓力升高使壓力脫離壓縮線開始急劇上升(B點)。

特點：溫度越高、壓力越高、柴油十六烷值越高著火延遲期越短。時間一般為：0.0003～0.0007秒。

燃燒過程第三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日柴油機－低溫多級自燃

t1階段－混合階段在壓縮過程終了時，燃料噴入汽缸內形成可燃混合氣。燃料遇到溫度較高的空氣，開始氧化，但速度緩慢，示功圖上的壓縮線沒有明顯的變化。混合階段，為著火做準備。

t2階段－第一級反應燃燒的實質是燃料的氧化反應，當反應速度很快時，火焰就會出現。經過t1時間后，反應加劇，出現冷火焰，缸內壓力超過壓縮壓力。在這一階段，反應生成醛類、過氧化物和一氧化碳等中間產物。要求混合氣較濃，

=0.4～0.5。

t3階段－第二級反應溫度、壓力升高較大，產生許多化學反應的活性中心，出現藍火焰?；旌蠚庀〉枚?，略小于1。第四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日柴油機－低溫多級自燃t1+t2+t3時間后－第三級反應活性中心劇增，化學反應加速，熱積累劇烈，發生爆炸，出現熱火焰。混合氣更稀，

1。t1+t2+t3－著火延遲期第五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日速燃:從壓力脫離壓縮線開始急劇上升(B點)至達到最大壓力(C點)。

特點：速燃期內，在著火延遲期內準備好的混合氣幾乎同時開始燃燒，使燃燒室內的壓力、溫度急劇上升。燃澆室內的最大壓力(又稱為最大爆發壓力)有可能達到13MPa以上。汽油機的爆燃現象就是終端混合氣的自燃現象,它與柴油機的工作粗暴性,在燃燒本質上是一致的,均是可燃混合氣自燃的結果。但兩者發生的部位不一致。柴油機工作粗暴發生在速燃期的始點.1、燃燒過程概述第六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、燃燒過程概述

緩燃期:從最大壓力點（c點）到最高溫度點D點）。特點：一般噴射過程在緩燃期都已結束、隨著燃燒過程的進行?？諝庵饾u減少而燃燒產物不斷增多，燃燒的進行也漸趨緩慢。柴油機燃燒室內的最高溫度可達2000K左右，一般在上止點后20°～35°曲軸轉角處出現。

由于不可能形成完全均勻的混合氣，所以使柴油機必須在過量空氣系數次α>1的條件下工作，保證基本完全燃燒的最小空氣過量系數的大小隨燃燒室的不同而異，在分隔室燃燒室中最小可達1.2左右。與汽油機相比，柴油機的空氣利用率較低，這也是其升功率和比重量的指標比汽油機差的主要原因。燃燒過程第七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、燃燒過程概述

補燃:從最高溫度點(D點)至燃油基本燃燒完(E點)。補燃期內燃油的燃燒可稱為后燃，由于燃燒時間短促，混合氣又不太均勻，總有少量燃油拖延到膨脹過程中繼續燃燒。特別在高速、高負荷工況下，因過量空氣系數小，混合氣形成和燃燒的時間更短．這種后燃現象就更為嚴重。2)燃燒放熱規律

瞬時放熱速率：是指在燃燒過程中的某一時刻，單位時間內(或1°曲軸轉角內)燃燒的燃油所放出的熱量。

累積放熱百分比：是指從燃燒過程開始至某一時刻為止已經燃燒的燃油與循環供油量的比值。

瞬時放熱速率和累積放熱百分比隨曲軸轉角的變化關系，稱為燃燒放熱規律燃燒過程第八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日２、燃燒放熱規律燃燒過程燃燒起點燃燒放熱規律曲線形狀燃燒持續時間燃燒放熱規律三要素第九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日２、燃燒放熱規律一般來說，較理想的燃燒放熱規律要求有一合適的燃燒起點，同時燃燒應該是先緩后急。在開始放熱階段，不希望燃燒放熱速率上升得過快，以降低壓力升高率，使柴油機的工作粗暴得到控制；然后燃燒應加速進行，使絕大部分燃油在盡可能靠近上止點處完成燃燒，以提高經濟性。燃燒持續時間不宜過長。3)柴油機的有害排放物和噪聲振動(1)有害排放柴油機的主要排放物包括：微粒（PM）、氮氧化合物(NOX)、一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)。其中主要的是氮氧化合物和微粒。

柴油機排氣的黑煙、白煙與藍煙。燃燒過程第十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動黑煙：主要在柴油機大負荷和加速時產生，主要因為燃燒室內缺氧，燃燒不充分而產生的。白煙與藍煙是柴油機冷起動后怠速或低負荷下暖機過程中產生，由于燃燒室內工質溫度低，燃油不能完全蒸發燃燒，未燃燒或部分氧化的燃油以液態微粒的形式隨廢氣排出，冷凝形成白煙與藍煙，白煙與藍煙主要區別是白煙的微粒直徑較大。(2)柴油機的噪聲與振動人可聽頻率范圍為20Hz～20000Hz，噪聲的頻率就在這一范圍中。現代城市中的交通噪聲是環境噪聲的主要部分，可高達城市噪聲的75％左右，這里又以汽車為主，汽車的主要噪聲源是發動機和輪胎（尤其在高速行駛時）。燃燒過程第十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日動力噪聲機械噪聲燃燒噪聲柴油機噪聲３、柴油機的有害排放物和噪聲振動燃燒過程a、柴油機噪聲分類柴油機振動的危害發動機的振動會危害到發動機的使用壽命，造成缸套和活塞受到沖擊，曲軸、凸輪軸斷裂，傳動齒輪磨損等。第十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動當聲波在彈性介質中運動時，使介質中的壓力在穩定壓力P附近增加或減小，這個壓力的變化量，成為聲壓，它表示某一聲波作用在單位面積上的壓力大小。單位時（Pa）。

聲功率是指聲源在單位時間內向外輻射的聲壓大小，即：燃燒過程

聲強是單位時間內通過垂直于聲波傳播方向的單位面積上的能量，通常用I表示，其單位是瓦/米2（W/m2），即：ｂ、噪聲的度量與分析（一）聲壓、聲功率和聲強第十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動式中S－聲波的作用面積（m2）。基準聲壓所對應的聲強為10－12W/m2，稱為聽閥聲強；痛閥聲強聲壓所對應的聲強為1W/m2，稱為痛閥聲強。（二）聲壓級、聲功率級和聲強級聲學中普遍使用對數標度來度量聲壓、聲強、和聲功率等噪聲的客觀量度，稱為聲壓級、聲強級和聲功率級，單位表示為分貝（dB）。

聲壓級定義為：燃燒過程第十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動

式中P為待測聲壓；P0=2×10-5Pa，即基準聲壓（聽閥聲壓）。聽閥聲壓級為0dB,而痛閥的聲壓級為120dB.

聲強級定義為：燃燒過程式中，I為待測聲強;I0=10-12w/m2,即聽閥強。聽閥的聲級為0dB，而痛閥的聲強級為120dB。聲功率級定義為:第十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動式中，W為待測聲功率;W0=10-12W，是基準值。在大多數噪聲測量現場，噪聲源往往不止一個，噪聲的聲級的合成與分解是經常遇到的問題。應注意的是，聲級的單位分貝(dB)是對數單位，因此聲級的求和求差不能按一般的自然數直接進行運算，而應按照疊加的關系進行運算。計算方法在此不加討論。（三）響度和響度級實踐證明，人耳對聲音的感覺不僅與聲壓級有關，而且還與頻率有關。兩個聲壓相等的聲音給人耳的感覺有可能不一樣。例如空氣壓縮機和小轎車的噪聲聲級都90dB，但就人耳的感覺而言，前者的高頻噪聲要比后者的低頻率噪聲響的多。這就說明聲音的響亮程度是由聲壓級和頻率兩個因素決定的。響度級就是一個能把聲壓級和頻率用一個概念統一起來的量，單位是方(phon)。燃燒過程第十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動用響度級表示聲音的大小，可以直接推算出聲響增加或降低的百分數，如某聲源經聲學處理后，響度級降低10方，則相當與響度降低50%;響度級降低20方，相當于響度降低75%;響度級降低30方，相當于響度降低87.5%等等。顯然，用響度級表示聲音的變化是很直觀的。燃燒過程第十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動燃燒過程第十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動

從圖可以看出，人耳最敏感的頻率范圍是2000～5000Hz。頻率最低時，聲壓級最高，也不一定能聽到。響度與響度級的關系是：

燃燒過程即：響度級為40方時，其響度級為1宋。（四）計權聲級聲級計是測量聲音強弱的儀器，聲級計的“輸入”是聲音的客觀存在的物理量度一聲壓和頻率，而它的“輸出”不僅要求是對數關系的聲壓級，而且應該是符合人耳特性的主觀量度一響度級。然而聲壓級沒有反映出頻率的影響，它具有平直的頻率響應。為使聲級計的輸出第十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動

符合人耳的聽覺特性，應通過一套電學的濾波器網絡，對某些頻率成分進行衰減，這種特殊的濾波期叫計權網絡。通過計權網絡測得的聲壓級，已不在是客觀物理量的聲壓級，而是經過聽感修正的聲壓級，叫做計權聲級。通常，聲級計設有A,B,C三種計權網絡，它能對不同頻率的聲音信號進行不同程度的衰減。A計權網絡是效仿40方等響曲線而設計，其特點是對低頻和中頻聲有較大的衰減，即測量儀器對高頻敏感，對低頻不敏感，這與人耳對聲音的感覺比較接近;B計權網絡是仿效70方等響曲線，使被測的聲音通過時，對低頻段有一定的衰減;C計權網絡是仿效100方等響曲線，任何頻率段都沒有衰減，可用C計權網絡測得的讀數代表總聲壓級。燃燒過程第二十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動c、噪聲控制

(一)、被動控制:消聲控制、隔聲控制

(二)、主動控制:降低聲源的振動能量一、吸聲技術

1、吸聲材料的分類和吸聲特性

1）吸聲材料的分類在噪聲控制工程設計中，常用吸聲材料和吸聲結構來降低室內噪聲，尤其在體積較大，混響時間較長的室內空間，應用相當普遍。吸聲材料按其吸聲機理來分類，可以分成多孔性吸聲材料及共振吸聲結構兩大類。燃燒過程第二十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動多孔吸聲材料

多孔性吸聲材料的內部有許多微小細孔直通材料表面，或其內部有許多相互連通的氣泡，具有一定的通氣性能。多孔吸聲材料的種類很多，我國目前生產的大體可分為四大類。

（1）無機纖維材料，如玻璃棉、巖面及其制品。（2）有機纖維材料，如棉麻植物纖維及木質纖維制品(軟質纖維板、木絲板等)。（3）泡沫材料，如泡沫塑料和泡沫玻璃、泡沫混凝土等（4）吸聲建筑材料，如膨脹珍珠巖、微孔吸聲磚等。燃燒過程第二十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動共振吸聲結構

由于共振作用，在系統共振頻率附近對入射聲能具有較大的吸收作用的結構，稱為共振吸聲結構。常見的有穿孔板吸聲結構、微穿孔板吸聲結構、薄板和薄膜吸聲結構等。2）吸聲系數及其測量（1）吸聲系數

吸聲系數定義為材料吸收的聲能與入射到材料上的總聲能之比，可用吸聲系數來描述吸聲材料或吸聲結構的吸聲特性.計算公式為:燃燒過程第二十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動式中:一入射聲能;

一被材料或結構吸收的聲能;

Er一被材料或結構反射的聲能;

r一反射系數。由上公式可見，當入射聲波被完全反射時，a=0，表示無吸聲作用;當入射聲波完全沒有被反射時，a=l，表示完全吸收。一般的材料或結構的吸聲系數在0-1之間，值越大，表示吸聲性能越好，它是臥前表征吸聲性能最常用的參數。為了表示方便，有時還用中心頻率125,250,500,1000,2000,4000六個倍頻程的吸聲系數的平均值，稱為平均吸聲系數a。各種吸聲材料的吸聲系數的大小可查閱相關手冊。燃燒過程第二十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動（2）多孔吸聲材料多孔吸聲材料是目前應用最為廠一泛的吸聲材料。最初的多孔吸聲材料是以麻、棉、毛發、甘蔗渣等天然動植物纖維為主，目前則以玻璃棉、礦渣棉等無機纖維替代。這些材料可以為松散的，也可以加工成棉絮狀或采用適當的粘結劑加工成氈狀或板狀。

a、多孔吸聲材料的吸聲原理多孔材料內部具有無數細微孔隙，孔隙間彼此相通，且通過表面與外界相通，當聲波入射到材料表面時，一部分在材料表面上反射，一部分則透入到材料內部向一前傳播。在傳播過程中，引起孔隙中的空氣運動，與形成孔壁的固體筋絡發生摩擦，由于粘滯性和熱傳導效應，將聲能轉變為熱能而耗散掉。聲波在剛性壁面反射后，經過材料回到其表面時，一部分聲燃燒過程第二十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動

波透回空氣中，一部分又反射回材料內部，聲波的這種反復傳播的過程，就是能量不斷轉化耗散的過程，如此反復，直到平衡，這樣，材料就吸收了部分聲音。由此可見，只有材料的孔隙對表面開口，孔孔相連，且孔隙深入材料內部，才能有效地吸收聲能。有些材料內部雖然也有許多微小氣孔，但氣孔密閉，彼此不相通，當聲波入射到材料表面時，很難進入到材料內部，只是使材料作整體振動，其吸聲機理和吸聲特性與多孔材料不同，不應作為多孔吸聲材料來考慮。如聚笨和部分聚氯乙烯泡沫塑料，內部雖然有大量氣孔，但多數氣孔為單個閉孔，互不相通，它們可以作為隔熱材料，但不能作為吸聲材料。開孔是吸聲材料的基本構造(見圖)。燃燒過程第二十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動燃燒過程第二十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動

在實際工作中，為防止松散的多孔材料飛散，常用透聲織物縫制成袋，再內充吸聲材料，為保持固定的幾何形狀并防止對材料的機械損傷，可在材料間加筋條(龍骨)，材料外表面加穿孔護面板，制成多孔吸聲結構。（3）共振動吸聲結構

a、薄膜與薄板共振吸聲結構薄膜或薄板可與背后封閉的空氣形成共振系統。共振頻率由單位面積薄膜或薄板的質量、薄膜或薄板后空氣層厚度決定。其共振頻率可按下式計算:燃燒過程第二十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動

式中:M—膜的單位面積質量，kg/m2;L—膜與剛性壁之間空氣層的厚度，cm。薄膜吸聲結構的共振頻率通常在200-1000Hz范圍，最大吸聲系數約為，一般把它作為中頻范圍的吸聲材料。當薄膜作為多孔材料的面層時，結構的吸聲特性取決于膜和多孔材料的種類以及安裝方法。一般說來，在整個頻率范圍內吸聲吸數比沒有多孔材料只用薄膜時普遍提高。實用中薄板厚度常取3-6mm，空氣層厚度一般取3-10cm，共振頻率約在80-300Hz,故通常用于低頻率吸聲。常用的薄膜、薄板結構的吸聲系數可查閱相關手冊。燃燒過程第二十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動b、穿孔板共振吸聲結構燃燒過程在板材上，以一定的孔徑和穿孔率打上孔，背后留有一定厚度的空氣層，就成為穿孔板共振吸聲結構，見上圖。這種吸聲結構可以看作是由許多單腔共振吸聲結構并聯而成。其共振頻率是:第三十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動

式中:c一聲速，m/s;L一板后空氣層厚度，m;t一板厚，m;s一孔口末端修正量，m;P一穿孔率，即穿孔面積與總面積之比。由上式可知，板的穿孔面積越大，吸聲頻率越高;空腔越深或板越厚，吸聲的頻率越低。一般穿孔板吸聲結構主要用于吸收低中頻噪聲的峰值。吸聲系數約為。工程上一般取板厚2-5mm，孔徑2-4mm，穿孔率1%-10%，空腔深(即板后空氣層厚度)以10-25cm為宜。尺寸超過以上范圍，多有不良影響，例如穿孔率在20%以上時，幾乎沒有共振吸聲作用，而僅僅成為護面板了。燃燒過程第三十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動在確定穿孔板共振吸聲結構的主要尺寸后，可根據主要尺寸查閱手冊，選擇近似或相近結構的吸聲系數，再按實際需要的減噪量，計算應鋪設吸聲結構的面積。由于穿孔板自身的聲阻很小，這種結構的吸聲頻帶較窄，如在穿孔板背后填充一些多孔的材料或敷上聲阻較大的紡織物等材料，便可改進其吸聲特征。填充吸聲材料時，可以把空腔填滿，也可以只填一部分，關鍵在于控制適當的聲阻率。下圖是填充多孔材料前后吸聲特性的比較。由下圖可見，填充多孔材料后，不僅提高了穿孔板的吸聲系數，而且展寬了有效吸聲頻帶寬度。為擴展吸聲頻帶，還可以采用不同穿孔率、不同腔深的多孔板吸聲結構的組合。燃燒過程第三十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動燃燒過程(1)背后空氣層內填充50厚玻璃棉吸聲材料(2)背后空氣層內填充25厚玻璃棉吸聲材料(3)背后空氣層50，不填吸聲材料(4)背后空氣層25，不填吸聲材料第三十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動二、隔聲技術

隔聲是在噪聲控制中最常用的技術之一。聲波在空氣中傳播時，使聲能在傳播途徑中受到阻擋而不能直接通過的措施，稱為隔聲。隔聲的具體形式有隔聲墻、隔聲罩、隔聲間等。

1、隔聲墻隔聲技術中，常把板狀或墻狀的隔聲構件稱為隔板或隔墻，簡稱墻。僅有一層隔板的稱單層墻;有兩層或多層，層間有空氣或其它材料的，稱為雙層墻或多層墻。通過理論計算可以推出，對于一般的固體材料，如磚墻、木板、鋼板、玻璃等單層隔聲材料，隔聲量為:TL20lgmf-42.5，其中，m是指單位面積燃燒過程第三十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動們墻體的質量，f是指聲波的頻率。這就是關于隔聲的質量定律。它表明，m和f每增加1倍，隔聲量都增加6dB。由質量定律可知，增加墻的厚度，從而可增加單位面積的質量，即可增加隔聲量，但是僅依靠增加墻的厚度來提高隔聲量是不經濟的，在這種情況下通常采用雙層墻。例如，單層墻的隔聲量為30dB，如果隔墻厚度增加一倍時，隔聲量為36dB，即提高了6dB.如果作為完全分離的雙層墻，在理想的情況下，總隔聲量可達60dB。當然，在實際上雙層墻相互不可能離的很遠，中間空氣層的禍合作用必須加以考慮，因此總隔聲量并不是兩層墻板隔聲量的簡疊加。但作為實用的雙層墻，即使是10cm厚的空氣層，也大致能使隔聲量增加8-12dB。如果達到與單層墻同樣的隔聲量，則雙層墻的總重量僅為單層墻的三分之一左右。燃燒過程第三十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動有時，把多層結構組成一個整體，成為一種復合墻，比較切合實用要求。從整體來說，它可看成是單層復合墻板。為了提高復合板的隔聲效果，一般地說，應遵照下列設計原則:

①相鄰兩層材料間聲阻抗之比盡可能大些，使界面上的聲反射系數提高，從而可以提高隔聲效果。②對于雙層復合板，宜使其中一層較為柔順，并具有較大的損耗因子，可用來減弱彎曲振動，使臨界頻率以上隔聲量提高。另一層具有足夠大的剛性和強度，使能滿足機械性能上的要求。③對于多層復合板，宜采用“夾心”結構，即在外層用剛性較好、強度較大的薄層材料，在心層采用柔軟的厚層吸聲或阻尼材料。燃燒過程第三十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動2、隔聲罩隔聲罩是噪聲控制中常被采用的設備，用它把聲源封閉在罩內，以減少向周圍的聲輻射。隔聲罩的技術措施簡單，降噪效果好，在噪聲控制工程中廣為應用，在設計和選用隔聲罩時應注意以下幾個方面:①罩壁必須有足夠的隔聲量，且為了便于制造安裝維修，宜采用0.5-2mm厚的鋼板或鋁板等輕薄密實的材料制作。②用鋼板或鋁板等輕薄型材料作罩壁時，須在壁面上加筋，涂貼阻尼層，以抑制與減弱共振和吻合效應的產生。③罩體與聲源設備及其機座之間不能有鋼性接觸，以避免形成“聲橋”，導致隔聲量降低。燃燒過程第三十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動④隔聲罩周圍要采取減振和密封措施。⑤罩內要加吸聲處理，使用多孔松散材料時，應有較牢固的護面層。⑥罩殼形狀恰當，盡量少用方形平行罩壁，以防止仗內空氣聲的駐波效應，同時，罩壁與設備之間應留有較大的空間，一般為設備所占空間的1/3以上。三、隔振技術及阻尼減振

聲波起源于物體的振動，物體的振動除了向周圍空間輻射在空氣中傳播的聲(稱“空氣聲”)外，還通過與其相連的固體結構傳播聲波，簡稱“固體聲”，固體聲在傳播的過程中又會向周圍空氣輻射噪聲，特別是引起物體共振時，會輻射很強的噪聲。燃燒過程第三十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動對于振動的控制應從以下兩個方面采取措施:一是對振動源進行改進以減弱振動強度;二是在振動傳播途徑上采取隔振措施，或用阻尼材料消耗振動的能量并減弱振動向空間的輻射。從而直接或間接地使噪聲降低。隔振措施是在振動部件和基礎之間安裝隔振器或隔振材料，使振動部件和基礎之間的剛性聯結變成彈性支撐。工程中廣泛使用的有鋼彈簧、橡膠、玻璃棉粘、軟木和空氣彈簧等。它們的隔振特點見下表:燃燒過程第三十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動燃燒過程第四十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動有很多噪聲是因為金屬薄板受激發振動而產生，金屬薄板本身阻尼很小，而聲輻射效率很高。降低這種振動和噪聲，普遍采用的方法是在金屬薄板構件上噴涂或粘貼一層高內阻的粘彈性材料，如瀝青、橡膠或高分子材料。當金屬板振動時，由于阻尼作用，一部分振動能量轉變為熱能，而使振動和噪聲降低。燃燒過程第四十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、柴油機的有害排放物和噪聲振動（3）噪聲與振動的控制措施a、控制燃燒過程來降低燃燒噪聲；b、改進機體等有關零部件，提高剛度，降低結構振動的振幅和提高共振頻率；c、減小各部件間的間隙，為減小慣性力，降低活塞平均速度；d、采用吸振減振材料制造零件；e、改進消音器結構材料，改進空氣濾清器、風扇的設計，以降低氣體動力噪聲；f、遮屏蔽噪聲源，破壞噪聲傳播途徑。

燃燒過程第四十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日二、燃油噴射和霧化1）供油系統和噴射過程概述（1）供油系分類工作原理柱塞式泵供油系統分配泵式供油系統PT燃油系統柴油機供油系統第四十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述

a、柱塞泵供油系統柱塞泵供油系統使用最廣，包含三套偶件（針閥偶件、柱塞、出油閥偶件），最大噴射壓力較高。泵噴嘴是柱塞式供油系統的變型。

b、分配泵供油系統分配泵供油系統結構緊湊，體積小，質量輕，供油壓力稍低。以旋轉形式供油。

c、PT供油系統

PT供油系統是美國專利技術，我國已引進專利生產，高壓產生在噴嘴，而沒有高壓泵。（2）供油系統組成油箱、輸油泵、濾清器、噴油泵、噴油器、調整器、供油提前角裝置。噴油器、噴油泵、高壓油管組成高壓油路，稱噴射系統。燃油噴射和霧化第四十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述燃油噴射和霧化第四十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述a、噴油泵作用：噴油泵作用是定時、定量地經高壓油管向各缸地噴油器周期性供給高壓油。

分類：常見的有直列式和分配式兩種類型。直列式噴油泵：以柱塞行程、泵缸中心距和結構待征為基礎成為系列，每個系列可以改變柱塞直徑和缸數，以適應不同柴油機的需要。分配式噴油泵：應用于轎車和輕型車中，具有結構緊湊，體積小，質量輕，工作轉速高，但難達到較高的供油壓力，對燃油的質量要求較高。b、噴油器作用：噴油器作用是將噴油泵供給地高壓油噴入柴油機的燃燒室，使燃油霧化成微細的油粒，并按一定要求分布在燃燒室內。燃油噴射和霧化第四十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述

分類：分為孔式噴油器和軸針式噴油器。燃油噴射和霧化第四十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述燃油噴射和霧化第四十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述

孔式噴油器孔式噴油器用于直噴式燃燒室中，噴孔的數目、直徑及角度與具體的燃燒室形狀和空氣運動等因素有關。同一噴油器各噴孔直徑及角度也不一定相同。較小的噴孔，一方面易引起積炭堵塞等故障，另一方面對加工要求高．難度增大，最小孔徑目前可達0.15mm.燃油噴射和霧化高壓油腔第四十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述

軸針式噴油器軸針式噴油器用于分隔式燃燒室中，針閥噴孔頭部的軸針有圓錐體和圓柱體等不同的形狀，軸針在噴孔內上下運動(其間的環狀間隙約為0.05～0.25mm)，可起到自潔作用。燃油噴射和霧化軸針高壓油腔受壓錐面第五十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述（3）噴油泵速度特性及其校正

噴油泵油量控制機構位置固定，循環供油量隨噴油泵轉速變化的關系稱為噴油泵速度特性。燃油噴射和霧化柱塞套柱塞進油孔第五十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述燃油噴射和霧化齒桿式油量調節機構撥叉拉桿式油量調節機構第五十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述油孔節流作用：對于柱塞式噴油泵，當噴油泵柱塞向上運動中柱塞上端面還未完全關閉油孔時，由于流通截面很小而時間極短，被柱塞擠壓的燃油來不及通過油孔流出，泵油就已經開始，結果使出油閥相對提早開啟；同樣，在油孔剛剛開啟時，柱塞上部的燃油不能立即通過油孔流出，使出油閥相對滯后關閉，這就是油孔處的節流作用。a、噴油泵速度特性通過油孔流出，使出油閥相對滯后關閉，這就是油孔處的節流作用。轉速越高，油孔處節流作用的影響也越大，因此，一段隨著轉速的上升，循環供油量呈略有增大的趨勢(AB和CD段)。燃油噴射和霧化第五十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述燃油噴射和霧化b、噴油泵速度校正噴油泵所固有的速度特性通常并不理想，特別對于車用柴油機，因此需要對其進行必要的校正。在較高的轉速范圍內，一般柴油機的充氣效率隨轉速的上第五十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述

升而下降，而循環供油量隨轉速的上升而增大，使空氣量與供油量不相匹配。若在低速n1固定供油量，則會造成高速供油量過多(圖中的AB段)，使柴油機燃燒不完全而冒黑煙若在高速n2下固定供油量，則會造成低速供油量不足(圖中的CD段)，使柴油機的潛力得不到充分發揮。通過校正可以得到較理想的噴油泵速度特性(圖中的AD段)。這樣也將有利于提高車用柴油機適應阻力變化的能力，得到較理想的轉矩特性。（4）燃油噴射過程

噴射過程是指從噴油泵開始供油直至噴油器停止噴油的過程。整個噴射過程在全負荷工況下約占15～40度曲軸轉角。噴射過程分為三個階段：噴射延遲階段、主噴射階段和噴射結束階段。燃油噴射和霧化第五十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述燃油噴射和霧化第五十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述燃油噴射和霧化

噴射延遲階段該階段從噴油泵上的出油閥開始升起(供油始點)到噴油器的針閥開始升起(噴油始點)為止。出油閥升起后，受壓縮的燃油進入高壓油管，使噴油泵端的壓力上升，壓力波以聲速(約1400m／s)沿高壓油管向噴油器端傳播。當傳播到噴油器端的壓力超過針閥開啟壓力(又稱噴射壓力)時，針閥即升起，開始噴油。主噴射階段

該階段從噴油始點到噴油器端的壓力開始急劇下降為止。在針閥升起過程中，由于針閥上升讓出容積以及一部分燃油噴入燃燒室內，噴油器端的壓力有一短暫下降。當油孔剛剛開啟時，最初因開度小有節流作用，噴油泵端壓力并不立即下降；隨著油孔逐漸打開，并由于出油閥落座過程中出油閥減壓容積的作用，壓力才急劇下降。由于壓力波傳播的原因，噴油器端壓力的下降有一滯后。第五十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述噴射結束階段該階段從噴油器端的壓力開始急劇下降到噴油器的針閥完全落座停止噴油為止。這一階段內還有少量燃油從噴孔噴出。由于壓力下降，燃油霧化變差，故應盡可能地縮短這一階段，即噴射過程的結束應干脆迅速。（5）供油規律和噴油規律供油規律：單位時間內（或1度噴油泵凸輪軸轉角）噴油泵供油量隨時間（或噴油泵凸輪轉角）的變化關系。它純粹是由噴油泵柱塞的幾何尺寸和運動規律確定的。噴油規律：噴油規律則是單位時間內噴油器噴入燃燒室內的燃油量隨時間的變化關系。燃油噴射和霧化第五十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述（6）不正常噴射現象和噴射系統中的穴蝕破壞噴射系統內的壓力高變化快，在高速和強化程度高時尤為突出，產生了出現一些不正常噴射現象的可能性。不正常噴射現象主要包括二次噴射、滴油現象、斷續噴射、不規則噴射和隔次噴射。

a、二次噴射噴油器針閥落座以后，在壓力波動的影響下再次升起噴油的現象。由于二次噴射是在燃油壓力較低的情況下噴射的，燃油霧化不良，燃燒不完全，碳煙增多、引起噴孔積炭堵塞。二次噴射使噴射待續時間拉長，使燃燒過程不能及時進行，經濟性下降，零部件過熱。發生在高速、大負荷工況。燃油噴射和霧化第五十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述

b、滴油現象在噴油器針閥密封正常的情況下，噴射終了時由于系統內的壓力下降過慢使針閥不能迅速落座，出現仍有燃油流出的現象。這種在噴射終了時流出的燃油速度及壓力極低，難以霧化，易生成積炭并使噴孔堵塞。

c、斷續噴射由于在某一瞬間噴油泵的供油量小于從噴油器噴出的油量和填充針閥上升空出空間的油量之和，造成針閥在噴射過程中周期性跳動的現象。這時噴油泵端壓力及針閥的運動方向不斷變化，易導致針閥副的過度磨損。燃油噴射和霧化第六十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述

d、不規則噴射和隔次噴射供油量過小時，循環噴油量不斷變動甚至出現有的循環不噴油的現象。不規則噴射和隔次噴射易發生在柴油機怠速工況下，造成怠速運轉不穩定、工作粗暴限制了柴油機的最低穩定轉速。避免不正常噴射的措施：縮短高壓油管長度、減小高壓容積、降低壓力波動、合理選擇噴射系統的參數：如：噴油泵柱塞的直徑、凸輪廓線、出油閥形式及尺寸、出油閥減壓容積、高壓油管內徑、噴油器噴孔尺寸、針閥開啟壓力等。燃油噴射和霧化第六十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、供油系統和噴射過程概述

e、穴蝕破壞在高壓容積內產生壓力波動時，由于出現極低的壓力而形成氣泡，壓力迅速升高使氣泡爆裂而產生沖擊波，這種沖擊波多次作用于金屬表面則引起穴蝕。穴蝕破壞會影響到噴射系統的工作可靠性和使用壽命。2）燃油的霧化和油束特性（1）燃油霧化：是指燃油噴入燃燒室后被粉碎分散成細小液滴的過程。霧化好可形成較理想的混合氣。燃油的霧化增加與空氣接觸的蒸發表面積、加速從空氣中的吸熱過程和液滴的汽化過程，有利于混合氣的形成。例如，假設1mL的燃油為一球體，則其表面積約為483.6mm2，若霧化為直徑40μm的均勻球狀油滴，可產生油滴約3×107個，其總的表面積約1.5×105mm2，約增加為原來的310倍。

燃油噴射和霧化第六十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2、燃油的霧化和油束特性（2）油束

組成：燃油在噴油泵中被壓縮后，經高壓油管在極高壓力(20～160MPa)的作用下以極大的速度(100～400m/s)及在高度紊流狀態下從噴油器的噴孔噴射入燃燒室內。燃油在高速流動中，在與燃燒室內高壓空氣的相對運動中及紊流的作用下。被逐步粉碎分散為直徑約2～50μm的液滴。由大小不同的液滴組成了油束。結構：下圖為在靜止的高壓空氣中噴射過程某一時刻的油束結構示意圖。油束核心部分液滴非常密集且液滴直徑較大，液滴運動速度較高，空氣極少，油束外圍部分則與之相反，液滴稀少且液滴直徑較小，液滴運動速度也較低.燃油噴射和霧化第六十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2、燃油的霧化和油束特性特性描述：從幾何形狀和霧化質量兩個方面來描述。

a、幾何形狀

油束的幾何形狀主要包括油束射程(又稱為貫穿距離)L和噴射錐角β或油束的最大寬度B。

此外，貫穿率是常用的參數之一。貫穿率為相對值，是指油束的貫穿距離與噴孔口沿噴孔軸線到燃燒室壁距離的比值。貫穿率苦大于1，則意味著有一部分燃油噴射到了燃燒室的壁面上。影響油束幾何形狀的主要因素有：噴射壓力，噴油器噴孔的長度直徑比和空氣與燃油密度比等。b、霧化質量

它是指油束中液滴的細度和均勻度。細度可以用液滴平均直徑來表示。液滴平均直徑越小，油束霧化得越細。減小噴油器噴孔直徑，增大燃油噴入時的流燃油噴射和霧化第六十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2、燃油的霧化和油束特性

速、空氣密度的增大以及燃油粘度和表面張力的減小，都會使平均油滴直徑減小。

燃油噴射和霧化圖表示了不同噴射壓力時油束的霧化質量。由圖可見，噴射壓力較高時，油束霧化得較細，比較均勻。各種不同的燃燒室對油束的幾何形狀和霧化質量的具體要求有所不同。第六十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、對噴射系統的要求噴射系統對柴油機混合氣形成和燃燒的質量，進而對柴油機性能的好壞有著重要的作用。燃油噴射和霧化要求避免出現不正常噴射現象和穴蝕破壞。實現噴油提前角可隨轉速和負荷調整盡可能實現理想的噴油規律第六十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、對噴射系統的要求（１）避免出現不正常噴射現象和穴蝕破壞這是對噴射系統最基本的要求。車用柴油機在很大的轉速和負荷工況范圍內工作，要保證在任一工況下都不出現不正常噴射現象往往是較為困難的，而且值得注意的是，一些消除不正常噴射現象的措施往往會促成穴蝕破壞的產生。這就需要在噴射系統的調整和匹配過中，考慮到各種工況，同時兼顧各方面的要求。（２）實現噴油提前角可隨轉速和負荷調整可以根據不同轉速和負荷的工況要求，在最佳的噴油時刻，精確提供所需要的燃油量。為此，需要實現噴油提前角隨不同轉速和負荷進行調整。對多缸柴油機，應保證各缸的均勻一致性，為此希望各缸的高壓油管長度盡可能地一致。燃油噴射和霧化第六十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、對噴射系統的要求（３）盡可能實現理想的噴油規律一方面，更高的噴射壓力和噴油速率以及更短的噴油持續時間已是發展趨勢。另一方面，為避免柴油機工作過于粗暴、又希望實現“先緩后急”的噴油規律。為保證“先緩后急”的噴油規律，已開發了所謂的“分級噴射”的方法．即實現第一次噴入少量燃油，第二次再噴入其余大部分燃油。

總結

1、高的噴射壓力，并在發動機的全工況范圍內實時可調；

2、噴油定時靈活可調；

3、實現可控制噴油率的形狀，可進行多段噴射的噴油速率柔性控制；

4、高精度的油量控制，包括預噴射和后噴射的控制精燃油噴射和霧化第六十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日３、對噴射系統的要求

度；

5、快速的瞬間響應；

6、低的均衡驅動轉矩４）電子噴射控制系統在柴油機的電子控制系統中，最早研究并實現產業化的是電子控制的柴油噴射系統。隨著排放法規的逐步嚴格以及機械加工、電子制造技術的進步，在原有機械式噴油系統的基礎上先后出現了位置控制式電控燃油系統、時間控制式電控燃油系統和壓力-時間控制式電控燃油系統等三代電控燃油噴射系統，而機械式噴油系統主要有柱塞泵、分配泵、泵噴嘴和單體泵等幾種，這幾代電控噴油系統是在不同的機械式噴油系統上應用，從而形成了多種類型的電控燃油噴射系統。燃油噴射和霧化第六十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統（１）電控柴油噴射系統發展分為三代：第一代：傳統泵—管—嘴燃油噴射系統的電子控制；第二代：泵—噴嘴燃油噴射系統的電子控制；第三代：蓄壓式（或共軌式）高壓燃油噴射系統的電子控制。

a、第一代:傳統泵—管—嘴燃油噴射系統的電子控制結構組成:主要由傳感器、電控單元、執行器等3部分組成。燃油噴射和霧化第七十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統b、第二代：泵—噴嘴燃油噴射系統的電子控制

燃油噴射和霧化結構組成:主要由傳感器、電控單元、執行器等3部分組成。第七十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統c、第三代：蓄壓式（或共軌式）高壓燃油噴射系統的電子控制結構組成:主要由傳感器、電控單元、執行器等3部分組成。燃油噴射和霧化1第七十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統電控柴油噴射系統的特點：與傳統的柴油供油系統相比，電控柴油噴射系統有下列優點：控制精確、靈敏；無控制系統的磨損等問題；控制方式可根據要求在程序中修改完成，不必修改零部件。下面以泵---管---嘴燃油噴射的電子控制系統為例來說明：結構組成：由傳感器、電控單元（ECU）、執行器、不帶供油提前器和調速器的高壓油泵等部分組成。如下圖所示。燃油噴射和霧化第七十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統燃油噴射和霧化第七十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統

傳感器的作用是：適時檢測發動機的運行狀態，以及駕駛員的操作意向和操作信息，并將其輸入給電控單元；

ECU核心部分是計算機，它與系統軟件一起負責信息的采集、處理、計算、和執行程序，并將運行結果作為指令輸出到執行器；

執行器按照電控單元送來的指令，調節供油量和供油定時等。燃油噴射和霧化第七十五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統

ECD系統的傳感器及控制項目燃油噴射和霧化第七十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統

供油量的控制與修正

ECU根據加速踏板位置傳感器和柴油機的轉速傳感器輸入的信號，計算出基本供油量；然后根據冷卻水溫度、進氣溫度、進氣壓力等信號以及起動機信號對基本油量進行修正；再按供油量調節套筒位置傳感器信號進行反饋修正之后，確定最佳供油量。

燃油噴射和霧化第七十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統供油量的控制與修正---工作原理：如圖5-43（P209）控制是通過移動分配泵的的供油量調節套筒進行的。根據ECU的指令，計算機通過改變電磁閥1的通電電流，使供油量調節套筒移動?？刂菩盘栯娏饔?，磁場強度越強。在磁力作用下可動鐵心克服彈簧力向左移動，使供油量調節套筒向右移動，供油量增加。傳感器2將供油量調節套筒的位置反饋給計算機。燃油噴射和霧化第七十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統燃油噴射和霧化ECU圖5-43（P209）控制第七十九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統

供油定時的控制---1ECU根據加速踏板位置傳感器和柴油機的轉速傳感器輸入的信號，計算出基本供油量；然后根據冷卻水溫度、進氣壓力等信號以及起動機信號對基本油量進行修正；再按噴油提前器活塞位置傳感器信號進行反饋修正之后，確定最佳供油定時。燃油噴射和霧化第八十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統供油定時的控制---2

與機械式供油提前調節原理相同，利用噴油提前器活塞左右兩側的壓差改變活塞的位置，使噴油提前發生改變。結構不同點在于在活塞的兩壓力室之間加了一個由供油定時控制電磁閥控制的油路，電磁閥的開閉使噴油提前器活塞的高、低壓腔導通和斷開，導通時低壓腔壓力升高，活塞右移；關閉時，低壓腔壓力恢復低壓，活塞左移。燃油噴射和霧化ECU第八十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統供油定時的控制---3

計算機給供油定時控制電磁閥的信號是一個周期不變而高低電平比例可調的方波信號，人們將高電平（有效電平）占信號周期的比叫占空比，改變信號的占空比就可改變電磁閥的開閉時間，從而改變噴油提前器活塞兩側的壓力差，達到改變供油定時的目的。燃油噴射和霧化ECU第八十二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日４、電子噴射控制系統

控制滑套式如圖所示，在循環噴油量“位置控制”的電控直列泵的柱塞偶件上增加一個控制滑套，由控制滑套的上下移動改變供油始點，即改變柱塞預行程的方法來實現對噴油速率的控制，而柱塞有效行程不變，即循環供油量不變，其工作原理如圖所示。燃油噴射和霧化第八十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日三、混合氣的形成和燃燒室1）柴油機混合氣形成特點和方式特點：柴油機在進氣過程中進入燃燒室的是純空氣，在壓縮過程接近終了時柴油才被噴入，經一定準備后即自行著火燃燒。形成特點：由于柴油機的混合氣形成的時間比汽油機短促得多，而且柴油的蒸發性和流動性都較汽油差，使得柴油難以在燃燒前徹底霧化蒸發并與空氣均勻混合，因而柴油機可燃混合氣的品質較汽油機差。因此，柴油機不得不采用較大的過量空氣系數．使噴入燃燒室內的柴油能夠燃燒得比較完全。形成方式：柴油機混合氣形成方式從原理上來分，有空間霧化混合和油膜蒸發混合兩種。第八十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、柴油機混合氣形成特點和方式

空間霧化混合空間霧化混合是在燃燒室空間中利用燃油與空氣的相對運動形成較均勻的混合氣，燃油與空氣的相對運動速度是起主要作用的因素。相對運動速度越高。油粒與空氣的摩擦和碰撞越激烈，分散后的油粒也越細小，混合氣也越均勻。混合氣在這一過程中混有尚未蒸發汽化的液態油粒，不完全是氣相的。油膜蒸發混合油膜蒸發混合是指噴在燃燒室壁面上的燃油形成油膜后，利用受熱蒸發和空氣相對運動的作用形成較均勻的混合氣。這一混合方式中起主要作用的因素是燃燒室壁面溫度、空氣相對運動速度和油膜厚度?；旌蠚庠谶@一過程中完全是氣相的?；旌蠚獾男纬珊腿紵业诎耸屙?，共一百二十六頁，2022年，8月28日2、分隔式燃燒室

特點：分隔式燃燒室的結構特點是除位于活塞頂部的主燃燒室外，還有位于缸蓋內的副燃燒室兩者之間有通道相連。燃油不直接噴入主燃燒室內，而是噴入副燃燒室內。分類：分隔式燃燒室包括：a、渦流室燃燒室；

b、預燃室燃燒室。

a、渦流室燃燒室一般渦流室容積約占整個燃燒室壓縮容積的50％一60％。渦流室的形狀有一些不同的類型、如近似球形的、上部為半球形下部為圓柱形的等等;

在壓縮過程中，空氣從主燃燒室經通道流入渦流室，在渦流室內形成強烈的有組織的壓縮渦流．壓縮渦流在渦流室燃燒室柴油機的混合氣形成中起主要作用。燃油順渦流方向噴射入渦流室內，著火燃燒后，混合氣的形成和燃燒室第八十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2、分隔式燃燒室渦流室內的壓力和溫度迅速升高，燃氣帶著未燃的燃油和空氣一起經通道高速流入主燃燒室內?；钊敳康膶Я鞑刍驕\凹坑使流入主燃燒室內的工質再次形成強烈的渦流(稱為二次渦流)，以加速燃油與空氣的混合與燃燒。渦流室與主燃燒室之間通道的截面積約為活塞截面積的1％～3.5％，通道方向與活塞頂成一定的傾斜角度，其截面形狀也有許多種。此外．還有采用雙傾斜角通道的，即通道由靠主燃燒室一側較小的傾斜角度的部分和渦流室一側較大的傾斜角度的部分組成，以降低通道的流動損失和改善混合氣形成?；旌蠚獾男纬珊腿紵业诎耸唔?，共一百二十六頁，2022年，8月28日2、分隔式燃燒室混合氣的形成和燃燒室單孔噴油器電熱塞渦流室式燃燒室第八十八頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2、分隔式燃燒室

b、預燃室燃燒室

相對渦流室來說，預燃室的容積和連接通道的截面積都較小，通道內的最大流速約高50％。此外，還有在預燃室內還布置一中部為球體兩端為較細圓柱體的球形桿油束噴射在球體上向四周反射飛濺。有利于混合氣的形成，同時球形桿也起到加強其周圍絮流的作用。在壓縮過程中，氣缸內部分空氣流入預燃室內，由于連接通道截面積很小，且不與預燃室相切，所以在預燃室內形成強烈的無組織的絮流?？諝馕闪魇挂徊糠秩加挽F化混合，當著火燃燒后，預燃室內的壓力和溫度迅速升高，利用這部分燃油的燃燒能量，將預燃室內已部分燃燒的濃混合氣高速噴入主燃燒室內，并在主燃燒室內形成工質的運動，即燃燒渦流，促使其余部分的燃油在主燃燒室內迅速與空氣混合并燃燒?；旌蠚獾男纬珊腿紵业诎耸彭摚惨话俣?，2022年，8月28日2、分隔式燃燒室

結構如圖所示。根據氣閥數的一側(對于二氣閥)，也可以置于氣缸中心線上或其附近(對于四氣閥)。預燃室容積約占整個燃燒室壓縮容積的35％～45％，預燃室與主燃燒室之間通道的截面積約為活塞截面積的0.3％～0.6%。混合氣的形成和燃燒室單孔噴油器電熱塞預熱室式燃燒室第九十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日2、分隔式燃燒室性能特點：由于空氣運動的強度隨轉速提高而增大，保證了高速下也有較好的性能。對噴射系統的要求較低，可以使用軸針式噴油器，噴射壓力較低，使噴射系統的制造要求降低，工作可靠性和使用壽命提高。優點：混合氣質量好、高速性能好、對噴射系統要求低、噪聲較小。缺點：結構復雜、散熱面積大、節流損失大、熱效率低、經濟性差、冷卻啟動困難。3）直噴式燃燒室分類：直噴式燃燒室可根據活塞頂部凹坑的深淺分為半開式燃燒室和開式燃燒室兩類。

混合氣的形成和燃燒室第九十一頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室（1）開式燃燒室

結構：開式燃燒室的結構十分簡單，活塞頂部的燃燒室有中心略有凸起的淺ω形和平底的淺盆形，凹坑較淺，凹坑直徑與活塞直徑之比一般大于0.7?；旌蠚庑纬梢揽咳加偷膰娚㈧F化，因此對霧化質量，也就是對噴射系統有很高的要求。開式燃燒室采用較多噴孔數目(7～12孔)的孔式噴油器和較高的噴射壓力，最大噴射壓力達到100MPa以上；而一般不組織或只有很弱的空氣渦流運動，在混合氣形成中空氣運動所起的作用相對很小?；旌蠚庠谌紵业目臻g內形成，避免油束直接噴到燃燒室的壁面上?；旌蠚獾男纬珊腿紵业诰攀摚惨话俣摚?022年，8月28日3、直噴式燃燒室（2）半開式燃燒室若將開式燃燒室應用于占車用柴油機大部分的小缸徑高速柴油機中，會遇到很大的困難由于轉速高，混合氣形成和燃燒的時間極短，單靠燃油的噴散霧化，則不但噴孔直徑要很小，噴射壓力要很高，制造困難，使用可靠性下降，而且也不能實現在較小的過量空氣系數下有較好的混合氣形成和燃燒。這種情況下，就可以應用半開式燃燒室。結構：半開式燃燒室的活塞頂部有較深的凹坑，形狀有很多種，常見的有中心凸起的ω形和平底的深坑形，凹坑有縮口的，也有不縮口的，凹坑口徑與活塞直徑之比一般約在0.35～0.7之間。混合氣的形成和燃燒室第九十三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室混合氣的形成和燃燒室

半開式燃燒室1-油束2-凹坑3-空氣渦流

開式燃燒室1-凹坑2-噴油器3-油束第九十四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室半開式燃燒室中的混合氣形成依靠燃油的噴散霧化和空氣運動兩方面的作用。它采用孔式噴油器，常見的噴孔數目為4～6孔，并有較高的噴射壓力，對噴射系統有較高的要求。此外，利用以進氣渦流為主，擠壓渦流為輔的空氣運動，來幫助和相加強混合氣形成，對氣道也有較高的要求。一般認為，比較理想的油束貫穿率約為1.05。

與開式燃燒室相比，半開式燃燒室中的空氣利用率有所提高，在過量空氣系數約為1.3～1.5時，可以實現完善的燃燒。因一般空氣運動的強度隨著轉速的提高而增大，而渦流強度過強或過弱會造成油束貫穿不足或過度，均會影響混合氣形成和燃燒，故半開式燃燒室對轉速的變化較為敏感?；旌蠚獾男纬珊腿紵业诰攀屙?，共一百二十六頁，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室（3）半開式燃燒室中的空氣運動

a、進氣渦流在混合氣形成中，進氣渦流起了重要作用。產生進氣渦流的方法一般是采用螺旋進氣道。螺旋氣道如下圖所示。一方面把氣閥座上方的氣道內腔做成螺旋形，使空氣在氣道內就形成繞氣閥中心的旋轉運動，并在進入氣缸后繼續保持旋轉；另一方面，由于氣閥中心與氣缸中心的不重合，會產生空氣沿氣缸壁繞氣缸中心的旋轉運動。產生的進氣渦流，可視為兩部分(即氣道本身的形狀和氣閥中心相對于氣缸中心的位置)共同作用的結果。

螺旋氣道的主要結構參數(如氣閥座上方的螺旋室高度，氣道最小截面積等)以及進氣道安裝位置等，都會影響氣道的持性。好的螺旋氣道應在首先保證所要求渦流強度的前提條件下，盡可能地提高流通性能、降低

混合氣的形成和燃燒室第九十六頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室混合氣的形成和燃燒室流動阻力，這往往需要進行仔細調試和反復改進，但保證一定的渦流強度往往是以進氣阻力的提高為代價的，故采用螺旋進氣道的柴油機，其充氣效率一般相對稍低。第九十七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室

切向氣道也是產生進氣渦流的方法。如上圖所示，切向氣道形狀比較平直，在氣閥座前作強烈收縮，使氣流運動加速，并引導氣流以單邊切線方向進入缸內，造成閥入門處氣流速度分布的不均勻，從而使缸內空氣產生旋轉運動。切向氣道結構簡單，但對氣道位置較為敏感。因渦流較強時，切向氣道的流動阻力將很快增加，故僅在渦流強度要求較低的柴油機中應用。此外，還有在進氣閥或缸蓋上加遮蔽屏來產生進氣渦流的方法。通過在進氣閥或缸蓋上加遮蔽屏，強制空氣從遮蔽屏前流出，再加上氣缸劈面的約束，使進入氣缸的空氣產生旋轉運動。這種方法目前已基本不再采用?；旌蠚獾男纬珊腿紵业诰攀隧摚惨话俣?，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室b、擠壓渦流如下圖所示，在壓縮過程期間，當活塞接近上止點時，活塞頂部外圍的環形空間中的空氣被擠入活塞頂部的凹坑內，由此產生的渦流就是擠壓渦流，簡稱擠流。當活塞下行時，活塞頂部凹坑內的氣體又向外流到活塞頂部外圍的環形空間，這種流動又稱為逆擠壓渦流，簡稱逆擠流。擠壓渦流的強度與活塞頂部凹坑喉口直徑以及活塞頂間隙有密切關系?；钊敳堪伎雍砜谥睆胶突钊旈g隙越小，則擠壓渦流的強度越大。擠壓渦流(包括逆擠壓渦流)不會影響充氣系數，但卻有助于改善和幫助混合氣的形成。其持續的時間較短(僅在上止點附近)，強度與進氣渦流相比一般較小，在混合氣形成和燃燒中起到配合作用?；旌蠚獾男纬珊腿紵业诰攀彭?，共一百二十六頁，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室混合氣的形成和燃燒室第一百頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室由于開式燃燒室與半開式燃燒室相比，具有經濟性更好，微粒排放量較低的突出優點，使近年來在缸徑相對較大的半開式燃燒室中出現了向開式燃燒室方向發展的趨勢，即提高噴射壓力，縮小噴孔直徑，增多噴孔數日，增大活塞頂部凹坑喉門直徑并減弱空氣渦流強度。當然，這是以制造技術水平的提高以及增壓技術的采用作為其前提條件的。（4）直噴式燃燒室柴油機的性能特點

a、由于燃燒迅速、故經濟性好，有效燃油消耗率低。直噴式柴油機比分隔式柴油機的有效燃油消耗率約低10％～20％，經濟性好是直噴式柴油機的突出優點。但其工作較粗暴，壓力升高率大、燃燒噪聲大?；旌蠚獾男纬珊腿紵业谝话倭阋豁?，共一百二十六頁，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室

b、燃燒室結構簡單，表面積與容積比小，因此散熱損失小，也沒有主、副室之間的流動損失、一方而可使冷起動性能較好，另一方面也是經濟性好的主要原因。燃燒室結構簡單，表面積與容積比小，因此散熱損失小，也沒有主、副室之間的流動損失、一方而可使冷起動性能較好，另一方面也是經濟性好的主要原因。

c、對噴射系統的要求較高，特別是開式燃燒室，半開式燃燒室對氣道也有較高的要求。

d、NOX的排放量較分隔式燃燒室柴袖機高，特別在較高負荷的區域內，約高一倍左右。開式燃燒室的微粒排放量相對較低。混合氣的形成和燃燒室第一百零二頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日3、直噴式燃燒室

e、對轉速的變化較為敏感，特別是半開式燃燒室，較難同時兼顧高速和低速工況的性能，因而，適用轉速較分隔式燃燒室柴油機低。4）其它燃燒室（1）球型油膜燃燒室結構如圖，柴油機在活塞頂部有一較深的球形或近似球形的凹坑，凹坑喉口直徑與活塞直徑的比值約為0.35～0.45。一般用螺旋進氣道產生強烈的進氣渦流，采用單孔或雙孔噴油器，噴射壓力較高。球型油膜燃燒室僅從燃燒室結構上來看，可以看成是半開式燃燒室的一種，但在混合氣形成和燃燒等方面卻有著本質的區別。球型油膜燃燒室主要應用油膜蒸發方式形成混合氣。燃油在高壓下順氣流和接近混合氣的形成和燃燒室第一百零三頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日4、其它燃燒室混合氣的形成和燃燒室1燃燒室的切線方向噴入燃燒室內，其中絕大部分分布在凹坑內的燃燒室壁面上，形成較均勻的油膜，只有極少量的燃油分布在空間。油膜從燃燒室壁面吸熱。原已分布在燃燒室空間內的霧狀燃油首先完成與空氣的混合而著火，由于大部分在著火延遲期內噴入的燃油并不可能立即形成可燃混合氣，因此使速燃期內的壓力升高率相對較低。隨燃燒過程的進展，燃燒室內的溫度越來越高，可以保證燃油以越來越高的速度蒸發并與空氣均勻混合，使燃燒過程得以及時進行。逐層蒸發，強烈的空氣渦流加速了油膜的蒸發且使混合氣更為均勻。第一百零四頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日4、其它燃燒室

特點：球型油膜燃燒室柴油機工作較為平穩，燃燒噪聲較小，且經濟性也較好；但冷起動較困難，變工況性能較差，特別在低速、低負荷工況下，因壁面溫度低，空氣渦流弱，使油膜蒸發產生困難。因此，目前實際上已很少應用。（2）非回轉體燃燒室非回轉體燃燒室可以認為是半開式燃燒室的變型，同時也是半開式燃燒室的進一步發展。從70年代以來，已發展了多種類型的非回轉體燃燒室，以進一步提高柴油機各方面的性能。結構：典型的非回轉體燃燒室如圖所示。其中包括：混合氣的形成和燃燒室第一百零五頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日4、其它燃燒室

a、日本五十鈴公司的四角形燃燒室四角形燃燒室是于70年代初出現的?；钊敯伎訌目v剖面看與傳統的形燃燒室相同，俯視為四角帶圓弧的正方形。此外，還有加縮口增強擠流作用的四角形燃燒室。

b、日本小松公司的微渦流燃燒室其活塞頂凹坑的上部為四角形，下部仍為回轉體，上下部連接處經切削加工圓滑過。

c、英國Perkins公司的Quardram燃燒室。該燃燒室在回轉體燃燒室側壁上有四個均勻分布的小圓弧凹坑，這些凹坑被稱為強絮流袋。

d、上海內燃機研究所研制的花瓣形燃燒室在傳統的形燃燒室的基礎之上，將凹坑的橫截面從圓形改變為花瓣形?；旌蠚獾男纬珊腿紵业谝话倭懔?，共一百二十六頁，2022年，8月28日4、其它燃燒室

混合氣的形成和燃燒室第一百零七頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日4、其它燃燒室

特點：

a、在半開式燃燒室的基礎之上，利用燃燒室形狀的設計來產生微渦流，改善混合氣形成和燃燒。除大尺度的渦流(如進氣渦流和擠壓渦流)以外，小尺度的渦流，又稱為微渦流或紊流，對混合氣形成和燃燒的促進作用已得到公認。微渦流主要是利用大尺度的渦流在燃燒室內不同位置造成的速度差以及流經一些特殊設計的邊角、凹凸時產生的氣流擾動所形成的。

b、一些特殊設計的邊角、凹凸對空氣渦流有衰減作用，這種衰減作用隨著空氣渦流的增強而增大，提高柴油機的轉速適應性，解決半開式燃燒室中低速渦流太弱，高速渦流太強的問題是有利的，適合于車用柴油機在寬廣的轉速范圍內工作的情況。但另一方面，這種衰減作用的存在，就需要相對較強的進氣渦流而有可能影響充氣效率，進而影響柴油機的動力性?；旌蠚獾男纬珊腿紵业谝话倭惆隧?，共一百二十六頁，2022年，8月28日4、其它燃燒室

c、如圖所示，燃燒室形狀的設計還可能控制噴在燃燒室壁面上的那一部分燃油的反射，即使燃油反射到空氣渦流的下游而不是上游，從而改善燃燒室內的燃油分布、有利于形成較為均勻的混合氣?；旌蠚獾男纬珊腿紵?優點：著火延遲期較短使壓力升高率相對較低，燃燒比較完善，有害排放量較小，對轉速變化不太敏感，油耗曲線較干坦等。缺點：非回轉體燃燒室的加工相對較復雜，一些突出部位的熱負荷較高，可能會影響工作的可靠性。第一百零九頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日四、燃燒過程的影響因素1）燃油噴射、氣流運動與燃燒室形狀間的配合實際上對柴油機燃燒過程的要求是多方面的，而且往往相互之間是矛盾的。例如，為提高柴油機經濟性，應使燃油完全燃燒，希望有較大的過量空氣系數，但這將導致氣缸工作容積利用率低，即升功率降低，動力性變差。要保證在上止點附近的迅速燃燒以提高動力性和經濟性，但這又可能會使壓力升高率和最大爆發壓力都較高，工作平穩性變差，燃燒噪聲增大，也會降低工作可靠性和使用壽命。此外，降低柴油機廢氣中的有害排放量往往是以柴油機經濟性的降低、制造成本的提高作為代價的。降低柴油機廢氣中的各種有害排放量的要求，特別是柴油機廢氣中的兩種主要有害排放物第一百一十頁，共一百二十六頁，2022年，8月28日1、燃油噴射、氣流運動與燃燒室形狀間的配合(微粒和NOX)的控制，往往也會產生矛盾。同時，針對車用柴油機工作范圍寬廣的特點，希望不僅是在某一工況，而是在各種轉速、負荷的工況下，都能有較好的性能。燃油噴射、氣流運動與燃燒室形狀間的良好配合，是滿意的柴油機混合氣形成和燃燒過程的基本保證。在燃燒噴射、氣流運動與燃燒室形狀間的配合中，一般應兼顧各方面的要求。并根據具體使用情況有所重。尋求一個較理想的折衷方案。燃油噴射、氣流運動與燃燒寶形狀間的配合，目前仍以大量試驗、反復改進為主要手段來進行。近年來，一方面燃燒