第五節(jié)燃油的燃燒

第五節(jié)燃油的燃燒一、可燃混合氣的著火

燃燒過程必須經(jīng)歷形成可燃混合氣、可燃混合氣自行著火（自燃）和穩(wěn)定燃燒（火焰的傳播）三個(gè)階段1自燃1）復(fù)雜的物理與化學(xué)變化過程2）著火條件：混合氣濃度一定，溫度足夠3）燃燒室內(nèi)最先著火的部位是油束外緣（＝１處），可能是多點(diǎn)同時(shí)著火2火焰?zhèn)鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑ヂ窂脚c速度取決于可燃混合氣形成的狀態(tài)以及空氣的擾動(dòng)二、燃燒過程

最簡(jiǎn)單最實(shí)用的研究方法是通過ｐ－和Ｔ－曲線，據(jù)此人為地將燃燒過程分成四個(gè)階段：滯燃階段（滯燃期AB）、速燃階段（速燃期BC）、緩燃階段（緩燃期CD）、后燃階段（后燃期DE）1滯燃階段（噴油始點(diǎn)至著火點(diǎn)）1）特點(diǎn)：氣缸內(nèi)壓力基本與壓縮線重合，可控，對(duì)燃燒質(zhì)量影響最大2）評(píng)價(jià)參數(shù)（1）滯燃角φi，φi＝6nτi（2）滯燃時(shí)間τi轉(zhuǎn)速越高、十六烷值越高、霧化質(zhì)量越好，越短太長(zhǎng)，工作粗暴，造成敲缸和機(jī)件損壞；太短，燃燒不完全，冒黑煙太長(zhǎng)是燃燒過程惡化的通病，應(yīng)盡可能縮短（避免敲缸和減輕機(jī)件負(fù)荷），但并非越短越好（3）滯燃量△I

低速機(jī)△I=15%--30%△gi;高速機(jī)△I=80%--100%△gi；中低速機(jī)縮短噴射持續(xù)期對(duì)縮短燃燒持續(xù)期有利，而對(duì)高速機(jī)無效3）滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量決定了后續(xù)速燃期燃燒的急劇程度2速燃階段（著火點(diǎn)至最高壓力點(diǎn)）1）特點(diǎn)：壓力迅速上升至ｐz(上止點(diǎn)后10－15。CA),近似于等容燃燒，不可控燃燒期，預(yù)混合燃燒階段2）評(píng)價(jià)參數(shù)－平均壓力增長(zhǎng)率（△p/△φ）（1）決定柴油機(jī)燃燒過程的柔和性（2）影響：其值大說明工作粗暴,伴有敲擊聲，造成燃燒敲缸（熱敲缸）;其值小說明工作柔和,燃燒平穩(wěn),無敲擊聲注：熱敲缸發(fā)生于燃燒初期（速燃期），多由超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、噴油定時(shí)過早引起。敲缸時(shí)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性較好，但應(yīng)限制使之不超過0.4MPa/℃A3）應(yīng)通過滯燃期來影響速燃期，力求縮短滯燃期，減少滯燃量，控制可燃混合氣的形成量。控制滯燃量是影響燃燒過程的重要手段3緩燃期（壓力最高點(diǎn)至溫度最高點(diǎn)）1）特點(diǎn)：溫度迅速升至最高（上止點(diǎn)后20-35℃A），壓力緩慢下降，近似等壓燃燒，可控燃燒期，擴(kuò)散燃燒階段2）評(píng)價(jià)參數(shù)－煙度（1）該階段的主要矛盾是燃燒不完全而產(chǎn)生黑煙，改善措施－加強(qiáng)燃燒室內(nèi)空氣擾動(dòng)加速混合氣形成（2）煙度增加著重表示不完全燃燒加重3）該階段燃燒燃油量最多（40－60ｇｉ），與速燃期合稱主燃期，主燃期長(zhǎng)短主要取決于負(fù)荷大小4后燃期（溫度最高點(diǎn)至燃燒終點(diǎn)）1）特點(diǎn)：燃燒過程在膨脹行程中的繼續(xù)，不能完全消除，應(yīng)設(shè)法使之減輕2）后燃的危害:熱效率降低、排溫升高、熱負(fù)荷增加、可靠性降低3）評(píng)價(jià)參數(shù)－排氣溫度（排氣溫度增加著重表示后燃增加）4）本階段越短越好，縮短措施：加強(qiáng)空氣擾動(dòng)，改善混合氣的形成5）本階段長(zhǎng)短主要取決于負(fù)荷大小，低負(fù)荷短，低速機(jī)短于高速機(jī)三.燃燒過程的影響因素1.燃油品質(zhì)1）十六烷值對(duì)燃燒過程影響最大，十六烷值越高,滯燃期短,燃燒平穩(wěn)2）換用重油后噴油定時(shí)應(yīng)提前3）燃油揮發(fā)性好滯燃期短2.缸內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)溫度對(duì)燃燒過程的影響最大。壓縮終點(diǎn)溫度越高滯燃期越短，工作越平穩(wěn)3噴油定時(shí)1）噴油提前角過大,最高爆發(fā)壓力過高,燃燒粗暴，排溫低，起動(dòng)困難；噴油提前角過小,最高爆發(fā)壓力降低,后燃增加,排溫上升2）噴油提前角過大或過小都使滯燃期增加，噴油提前角應(yīng)合適，最佳噴油提前角取決于機(jī)型、轉(zhuǎn)速、機(jī)械負(fù)荷、最佳經(jīng)濟(jì)性4霧化質(zhì)量（好，滯燃期縮短）5換氣質(zhì)量（好,滯燃期縮短，燃燒完全，排溫降低，但不一定霧化質(zhì)量好）6運(yùn)轉(zhuǎn)工況（轉(zhuǎn)速、負(fù)荷）1）轉(zhuǎn)速升高,滯燃期縮短,利于燃燒；但滯燃角增加,噴油過程延長(zhǎng),后燃期增加2）負(fù)荷升高,滯燃期縮短,燃燒持續(xù)期增加,最高爆發(fā)壓力升高,后燃加劇四.改善燃燒質(zhì)量的措施1理想（完善）燃燒過程的特點(diǎn)1）燃燒柔和（控制滯燃期噴油量）2）燃燒在上止點(diǎn)附近進(jìn)行，燃燒壓力迅速升高至最高爆發(fā)壓力（上止點(diǎn)后10－15。CA）并按等壓過程燃燒3）燃燒持續(xù)期不宜過長(zhǎng)（一般為40。CA）4）主燃期燃燒完全，后燃最少2柴油機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)與運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性相矛盾3理想燃燒過程的放熱規(guī)律應(yīng)先緩后急，即開始放熱要適中以滿足柔和運(yùn)轉(zhuǎn)的要求；隨著燃燒加快，加速擴(kuò)散燃燒階段的放熱率，使燃燒在上止點(diǎn)后附近結(jié)束，以滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的要求4.改善燃燒質(zhì)量的措施1）設(shè)計(jì)方面（1）特殊形狀的燃油凸輪（2）油膜蒸發(fā)燃燒方式（3）分級(jí)噴射（控制滯燃量，保證燃燒平穩(wěn)）（4）變壓縮比活塞（5）VIT2）運(yùn)轉(zhuǎn)管理方面（1）保證換氣質(zhì)量良好（2）燃油品質(zhì)滿足要求（預(yù)處理〕（3）氣缸壓縮溫度滿足要求（4）噴射系統(tǒng)工作正常（5）日常例行管理測(cè)P－V示功圖：計(jì)算各缸ｐi，分析燃燒測(cè)梳狀圖：測(cè)ｐz，判斷各缸供油定時(shí)；測(cè)pc，判斷各缸密封性（單缸停油測(cè)）五.柴油機(jī)的熱平衡熱平衡方程式：Q吸入＝Q