新聞主題	柴油發電機高速直噴燃燒室結構及特點

 

柴油發電機的燃燒放熱規律以及NO_x和碳煙的生成，主要取決于預混合燃燒過程和擴散燃燒過程。其中，預混合燃燒過程直接與燃燒室內的混合氣形成條件和噴霧質量有關，而擴散燃燒過程取決于后續噴射的噴霧質量和燃燒室內的氣流運動狀態。即對一定的噴射條件，燃燒室內的氣流運動狀態及其變化特性，對混合氣的形成及其燃燒過程起決定性的作用。在其他條件（如噴霧）一定的情況下，組織較強的空氣流動，由此向噴注提供更多的氧氣，雖能降低碳煙排放，但同時使NO_x排放量增多；反之，為了抑制NO_x的生成量，適當減弱預混合期內的氣流強度，則易形成局部高溫缺氧條件，同時不利于擴散燃燒，使碳煙生成量增加，經濟性惡化。所以，為了有效抑制NO_x及碳煙的生成量，如何控制和組織燃燒室內的氣流運動及其分布規律和強度是很重要的。燃燒室內的氣流運動狀態及其變化規律主要取決于進氣系統和燃燒室的結構形狀。

 

傳統的直噴式和分隔式燃燒系統均不能滿足現在的發電用柴油發電機節能與排放法規的要求。直噴式的主要問題是其混合氣形成過程對柴油發電機轉速的適應性差，而且無法控制噴油規律，使柴油發電機粗暴，NO_x排放量大；而分隔式燃燒系統的主要問題是，雖然具有混合氣形成過程對轉速適應性好的優點，但燃燒室的散熱面積大（面容比大），熱損失多，經濟性差，同時為了保證冷起動性而提高壓縮比，使得缸內壓力和溫度升高，不易進一步降低NO_x的排放量。

 

柴油發電機電控技術及高壓噴射技術的發展，為實現噴油規律的控制提供了技術基礎。高壓噴射雖然提高了噴霧質量，加快了霧化速度，有利于降低碳煙排放，但是NO_x排放量增加。所以，為了同時降低NO_x和碳煙排放，又不惡化燃油經濟性，通過有效推遲噴油時刻，或在主噴射之前采用適量預噴射等手段，控制預混合燃燒過程，抑制最高燃燒溫度，由此有效降低NO_x排放。但是這樣一來，更多的燃料在著火燃燒過程中噴射，即參與擴散燃燒的燃料量增多。所以，如何提高擴散燃燒速率，成為柴油發電機控制排放和經濟性的關鍵問題。

 

為此，應通過高壓噴射手段加強擴散燃燒階段燃料的霧化，同時提高噴射速率，縮短整個噴射期間，促進擴散燃燒。由此，在提高燃料經濟性的同時，促進預混合燃燒階段所生成的碳煙的氧化過程，避免擴散燃燒階段造成局部高溫缺氧條件而生成碳煙。同時，配合高壓噴射系統，有效組織適應柴油發電機轉速的燃燒室內氣流特性，也是控制擴散燃燒過程的重要手段。柴油發電機高壓電控噴射技術的發展，可有效地控制噴油規律，因此從經濟性角度而言，發電用柴油發電機燃燒室直噴化已成為發展趨勢。但是其直噴化的關鍵就是如何解決直噴式燃燒室混合氣形成速率與柴油發電機轉速相適應的問題。

 

20世紀后期開發出來的低排放縮口型直噴式燃燒室，是將傳統的直噴式燃燒室的優點和渦流室式燃燒室的優點集于一體的一種新型直噴式燃燒室。將直噴式燃燒室改進設計成如圖1所示的燃燒室底部中間凸起形成環狀壓縮擠流空間的結構形式。通過這種方式，原渦流室式燃燒室內隨轉速同步變化的壓縮渦流，改為這種直噴式燃燒室內隨轉速同步變化的壓縮擠流。通過這種燃燒室，在推行歐I、歐II排放法規時，采用傳統的機械式噴射系統，通過大幅度推遲噴射時期，就可實現有效降低柴油發電機的排放水平，為發電用柴油發電機排放水平達標作出重要貢獻。

 

縮口型直噴式燃燒室

 

為適應日趨嚴格的節能與低排放要求，直噴式柴油發電機的燃燒室結構大體上分為如圖1所示的兩大類型，即氣缸直徑小于120mm的中小型柴油發電機，由于其使用轉速較高，所以采用深坑形用深坑形燃燒室（燃燒室深度H值較大），以便隨轉速的提高，加強燃燒室內的壓縮滾流，加快混合氣的形成和擴散燃燒速度；而氣缸直徑大于120mm的大型柴油發電機，由于其使用轉速較低，所以采用淺形燃燒室。

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