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新闻主题	柴油发电机高速直喷燃烧室结构及特点

 

柴油发电机的燃烧放热规律以及NO_x和碳烟的生成，主要取决于预混合燃烧过程和扩散燃烧过程。其中，预混合燃烧过程直接与燃烧室内的混合气形成条件和喷雾质量有关，而扩散燃烧过程取决于后续喷射的喷雾质量和燃烧室内的气流运动状态。即对一定的喷射条件，燃烧室内的气流运动状态及其变化特性，对混合气的形成及其燃烧过程起决定性的作用。在其他条件（如喷雾）一定的情况下，组织较强的空气流动，由此向喷注提供更多的氧气，虽能降低碳烟排放，但同时使NO_x排放量增多；反之，为了抑制NO_x的生成量，适当减弱预混合期内的气流强度，则易形成局部高温缺氧条件，同时不利于扩散燃烧，使碳烟生成量增加，经济性恶化。所以，为了有效抑制NO_x及碳烟的生成量，如何控制和组织燃烧室内的气流运动及其分布规律和强度是很重要的。燃烧室内的气流运动状态及其变化规律主要取决于进气系统和燃烧室的结构形状。

 

传统的直喷式和分隔式燃烧系统均不能满足现在的发电用柴油发电机节能与排放法规的要求。直喷式的主要问题是其混合气形成过程对柴油发电机转速的适应性差，而且无法控制喷油规律，使柴油发电机粗暴，NO_x排放量大；而分隔式燃烧系统的主要问题是，虽然具有混合气形成过程对转速适应性好的优点，但燃烧室的散热面积大（面容比大），热损失多，经济性差，同时为了保证冷起动性而提高压缩比，使得缸内压力和温度升高，不易进一步降低NO_x的排放量。

 

柴油发电机电控技术及高压喷射技术的发展，为实现喷油规律的控制提供了技术基础。高压喷射虽然提高了喷雾质量，加快了雾化速度，有利于降低碳烟排放，但是NO_x排放量增加。所以，为了同时降低NO_x和碳烟排放，又不恶化燃油经济性，通过有效推迟喷油时刻，或在主喷射之前采用适量预喷射等手段，控制预混合燃烧过程，抑制最高燃烧温度，由此有效降低NO_x排放。但是这样一来，更多的燃料在着火燃烧过程中喷射，即参与扩散燃烧的燃料量增多。所以，如何提高扩散燃烧速率，成为柴油发电机控制排放和经济性的关键问题。

 

为此，应通过高压喷射手段加强扩散燃烧阶段燃料的雾化，同时提高喷射速率，缩短整个喷射期间，促进扩散燃烧。由此，在提高燃料经济性的同时，促进预混合燃烧阶段所生成的碳烟的氧化过程，避免扩散燃烧阶段造成局部高温缺氧条件而生成碳烟。同时，配合高压喷射系统，有效组织适应柴油发电机转速的燃烧室内气流特性，也是控制扩散燃烧过程的重要手段。柴油发电机高压电控喷射技术的发展，可有效地控制喷油规律，因此从经济性角度而言，发电用柴油发电机燃烧室直喷化已成为发展趋势。但是其直喷化的关键就是如何解决直喷式燃烧室混合气形成速率与柴油发电机转速相适应的问题。

 

20世纪后期开发出来的低排放缩口型直喷式燃烧室，是将传统的直喷式燃烧室的优点和涡流室式燃烧室的优点集于一体的一种新型直喷式燃烧室。将直喷式燃烧室改进设计成如图1所示的燃烧室底部中间凸起形成环状压缩挤流空间的结构形式。通过这种方式，原涡流室式燃烧室内随转速同步变化的压缩涡流，改为这种直喷式燃烧室内随转速同步变化的压缩挤流。通过这种燃烧室，在推行欧I、欧II排放法规时，采用传统的机械式喷射系统，通过大幅度推迟喷射时期，就可实现有效降低柴油发电机的排放水平，为发电用柴油发电机排放水平达标作出重要贡献。

 

缩口型直喷式燃烧室

 

为适应日趋严格的节能与低排放要求，直喷式柴油发电机的燃烧室结构大体上分为如图1所示的两大类型，即气缸直径小于120mm的中小型柴油发电机，由于其使用转速较高，所以采用深坑形用深坑形燃烧室（燃烧室深度H值较大），以便随转速的提高，加强燃烧室内的压缩滚流，加快混合气的形成和扩散燃烧速度；而气缸直径大于120mm的大型柴油发电机，由于其使用转速较低，所以采用浅形燃烧室。

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