影響燃燒的因素

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概述

燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的燃燒過程，就是燃料與空氣中的氧發(fā)生劇烈氧化并產(chǎn)生大量熱的過程。為了使燃料能夠充分燃燒，必須要有足夠的空氣。理論上，1kg柴油完全燃燒需要空氣14.3kg，故對(duì)柴油機(jī)而言，空燃比為14.3的可燃混合氣可稱為理論混合氣。若可燃混合氣的空燃比小于14.3，則意味著其中柴油含量有余，空氣含量不足，可稱為濃混合氣。同理，空燃比大于14.3的可燃混合氣則可稱為稀混合氣。對(duì)于不同的燃料，其理論空燃比的數(shù)值是不同的。通用的可燃混合氣成分指標(biāo)是過量空氣系數(shù)，無論使用何種燃料，凡過量空氣系數(shù)α=1的可燃混合氣即為理論混合氣；α<1的為濃混合氣；α>1的則為稀混合氣。

柴油機(jī)的過量空氣系數(shù)比汽油機(jī)大，這是因?yàn)椴裼蜋C(jī)混合氣是在氣缸內(nèi)部形成的，混合氣形成的過程較汽油機(jī)短，柴油機(jī)中的柴油微粒還來不及與空氣均勻地混合就開始燃燒。所以柴油機(jī)的過量空氣系數(shù)要大些，以便有充足的空氣保證柴油燃燒較完全。一般柴油機(jī)α=1.3～1.7，汽油機(jī)α=0.85～1.15。

一般柴油機(jī)的燃燒過程，也包括混合氣的形成過程，這是因?yàn)樵谌紵覂?nèi)，混合氣的形成過程與燃燒過程是交織在一起的，無法將這兩個(gè)過程截然分開。柴油機(jī)的燃燒過程為：當(dāng)壓縮沖程接近終了時(shí)(一般在上止點(diǎn)靜10°～30°)，柴油開始噴入氣缸，從噴油開始到噴油結(jié)束，有一段延續(xù)時(shí)間(約為15°～35°)，每個(gè)油粒都依次經(jīng)過噴射霧化，受熱蒸發(fā)，與空氣混合，以致最后氧化燃燒，但是每個(gè)油粒所經(jīng)歷的這些過程，并不是同時(shí)進(jìn)行的。因此，燃燒室內(nèi)的情況是相當(dāng)復(fù)雜的。2影響燃燒過程的主要因素

影響燃燒過程的因素很多，這里我們僅對(duì)噴油時(shí)間、柴油機(jī)溫度和壓縮比、柴油機(jī)負(fù)載、轉(zhuǎn)速、噴油質(zhì)量及供油規(guī)律進(jìn)行分析，了解它們對(duì)燃燒過程的影響，以便正確使用、維修柴油機(jī)。2.1

噴油時(shí)間

柴油機(jī)的燃燒過程存在一個(gè)著火延遲時(shí)期，雖然這個(gè)時(shí)期很短，但是曲軸在這個(gè)時(shí)間內(nèi)旋轉(zhuǎn)角度的變化卻是很顯著的，如果噴油提前角過小或者活塞到達(dá)上止點(diǎn)時(shí)才開始噴油，那么氣缸內(nèi)的燃燒將在活塞一邊向下止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，氣缸容積一邊逐漸增大的情況下進(jìn)行，這樣不僅影響最高壓力，而且使后燃嚴(yán)重，大大降低柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；如果噴油提前角過大，會(huì)使著火延遲時(shí)期增長，而且大部分燃燒是在活塞上行時(shí)進(jìn)行，使氣缸內(nèi)壓力增長速度很快，最高壓力很高時(shí)，活塞受到的反壓力很大，造成柴油機(jī)工作粗暴，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性顯著下降?？梢?，噴油時(shí)間過早、過晚都會(huì)使柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性降；低，只有噴油時(shí)間恰當(dāng)，才能保證氣缸里的壓力升高速度和最高壓力都比較適中(最高壓力在上止點(diǎn)后8°～10°時(shí)達(dá)到最好)，從而使柴油機(jī)獲得最大的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到最佳工作狀態(tài)。2.2柴油機(jī)溫度和壓縮比

柴油機(jī)上形成燃燒室的各零件壁面的溫度對(duì)著火延遲時(shí)期的影響非常明顯。當(dāng)柴油機(jī)溫度較高時(shí)，由于燃料的蒸發(fā)和氧化反應(yīng)進(jìn)行得較快，所以著火延遲時(shí)期就可以縮短，柴油機(jī)工作就比較柔和，經(jīng)濟(jì)性也得到了提高；反之，如果柴油機(jī)燃燒室溫度過低，由于燃料蒸發(fā)較差，氧化反應(yīng)進(jìn)行得較緩慢，則會(huì)使著火延遲時(shí)期增長，柴油機(jī)工作粗暴，經(jīng)濟(jì)性下降，甚至不能著火。因此，柴油機(jī)工作中應(yīng)保證正常溫度。柴油機(jī)采取較高的壓縮比也是為了提高壓縮終了時(shí)氣體的溫度和壓力，以便縮短著火延遲時(shí)期，使柴油機(jī)工作比較柔和。另外，由于空氣中氧氣密度增加，燃料燃燒也比較迅速、安全。因此，使用維修柴油機(jī)時(shí)，不能任意改變壓縮比。我們知道，上述各部位密封再嚴(yán)，如果油供不上去，或者油雖然供上去了，但量不足、時(shí)間不對(duì)或與空氣混合不好，使柴油得不到充分的燃燒，膨脹力不夠，柴油機(jī)照樣還是沒勁，甚至光喝油不干活。按要求必須在壓縮行程中，當(dāng)活塞走到接近上止點(diǎn)前的一定最佳時(shí)間內(nèi)，將足夠量的柴油，以細(xì)霧狀及正確方向噴入氣缸，以保證活塞剛接近上止點(diǎn)，油便著火燃燒，這樣在膨脹行程中推動(dòng)活塞作功的勁才能最大。如果油供得過早，使油著火燃燒過早，顯然這將給活塞的運(yùn)動(dòng)幫倒忙，使活塞在膨脹行程中的推動(dòng)力反而過小，同時(shí)將使柴油機(jī)嚴(yán)重敲缸，啟動(dòng)困難，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。相反，如果供油太晚也不好。由于著火晚，大部分油在活塞已向下行走相當(dāng)一段距離，使氣缸中空間增大的情況下燃燒，那么推動(dòng)活塞的力就小，柴油機(jī)沒勁，而且噴入的柴油因燃燒不好而冒煙。三、進(jìn)氣、排氣的配合柴油機(jī)有了足夠的壓縮力和正常的供油質(zhì)量。這只是最基本的工作要求，還得按照柴油機(jī)工作過程，嚴(yán)格按一定的時(shí)間和開度，配合四個(gè)工作行程，打開和關(guān)閉吸氣門和排氣門，以保證柴油機(jī)工作中能吸進(jìn)充足的新鮮空氣，并把燃燒的廢氣徹底干凈地排出氣缸，否則噴進(jìn)去的油也不能得到很好的燃燒。因此，要求配氣機(jī)構(gòu)有正確的配氣相位和氣門間隙。四、氣缸的工作溫度氣缸的工作溫度通過冷卻水溫來反映，柴油機(jī)正常工作水溫要求在75～95℃之間，氣缸的工作溫度過低時(shí)，油不易著火，則柴油機(jī)不好啟動(dòng)。因此，在嚴(yán)寒的冬天，有時(shí)需要向水套中加入熱水來提高氣缸溫度，以改善啟動(dòng)。而工作中水溫過低，還會(huì)在氣缸表面形成水滴，加速對(duì)氣缸內(nèi)壁的腐蝕，也增加磨損。而且由于油燃燒不好，柴油機(jī)工作無力，因此，柴油機(jī)必須在水溫超過60℃當(dāng)水溫過高時(shí)，零件易受熱變形，潤滑油變稀，增加磨損，降低使用壽命。另外，由于氣缸內(nèi)溫度過高，空氣體積膨脹，將減少新鮮空氣的吸入量，這對(duì)油的燃燒是不利的。同時(shí)也說明柴油機(jī)有故障，因此柴油機(jī)水溫如超過95℃五、摩擦表面的潤滑為保證柴油機(jī)正常工作，所有相互運(yùn)動(dòng)的摩擦表面，如氣缸、活塞、曲軸、軸瓦等都必須有充分的潤滑。這不但對(duì)減少故障，延長柴油機(jī)壽命有好處，而且由于減少了運(yùn)動(dòng)阻力，因而減少了柴油機(jī)消耗在自身摩擦上的能量，自然也就增加了輸出的能量。實(shí)踐證明，只要保證這五個(gè)方面的情況正常，就能保證柴油機(jī)正常工作，使機(jī)車省油、有勁、耐用而不出故障。來源:農(nóng)機(jī)使用與維修/《農(nóng)機(jī)使用與維修》雜志社·—雙月刊·—ISSN1002-2538·—2004-1，總第143期，P29適用對(duì)象:農(nóng)村燃燒室的影響。燃燒室的造型和噴油器的布置確定了混合氣的形成方式。根據(jù)這

兩個(gè)特征，柴油機(jī)的嫩燒室基本上分為兩類，直接噴射式燃燒室和分開式燃燒室。

1)直接噴射式燃燒室。直噴式燃燒室布置在活塞頂與缸蓋形成的統(tǒng)一空間內(nèi)，燃油直

接噴人這一空間，與空氣進(jìn)行混合和燃燒。車用柴油機(jī)常用的直噴式燃燒室有。形燃燒室

和球形燃燒室。

。形燃燒室分為回轉(zhuǎn)體。形燃燒室和非回轉(zhuǎn)體。形

燃燒室兩種類型。

回轉(zhuǎn)體。形燃燒室如圖4一4所示，燃燒室的斷面形

狀呈。形。這種燃燒室的混合氣形成是以空間霧化混合為

主，燃油從多孔噴嘴噴出，大部分噴到燃燒室空間，并組

織一定強(qiáng)度的進(jìn)氣渦流及擠氣禍流，以加速混合氣的形

成。噴注的射程、燃燒室直徑d和渦流強(qiáng)度要良好配合，

如噴注射程較大而進(jìn)氣渦流較弱時(shí)，就會(huì)有相當(dāng)多的燃油

噴到燃燒室壁上;如果噴注射程較小而進(jìn)氣渦流較強(qiáng)，噴

注燃油在燃燒室中的分布過于集中，這些對(duì)加速形成混合‘

回轉(zhuǎn)體。形燃燒室的主要特點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單、

面容比小，能形成擠氣渦流，相對(duì)散熱少，經(jīng)濟(jì)性

好，冷啟動(dòng)容易。但對(duì)噴油系統(tǒng)要求較高，渦流強(qiáng)

度對(duì)轉(zhuǎn)速比較敏感，難以兼顧高、低速時(shí)的性能，

充氣效率相對(duì)較低，燃燒性能不良，工作粗暴，排

放污染較大。

非回轉(zhuǎn)體。形燃燒室有花瓣形燃燒室(圖

4一5)和四角。形燃燒室等類型(圖4一6)，對(duì)。

形0燒室的上部形狀進(jìn)行了改進(jìn)。

花瓣形燃燒室和四角。形燃燒室均采用一定

強(qiáng)度的進(jìn)氣渦流和擠流，除了在燃燒室上部和下部

產(chǎn)生大渦流外，還在四角部分產(chǎn)生小渦流，小渦流

的旋轉(zhuǎn)方向與大渦流相反，使空氣運(yùn)動(dòng)充分，加快

球形油膜燃燒室如圖4-7所示，是在活塞頂上挖一較深的球形凹坑。球形油膜燃燒室

通常采用單孔或雙孔噴嘴，一般都配有螺旋進(jìn)氣道，產(chǎn)生較強(qiáng)的進(jìn)氣渦流(如圖4一8所

示)，與噴油分混合，形成良好的混合氣。

球型燃燒室是以油膜蒸發(fā)混合的方式形成混合氣的。噴油器將大部分嫩油順渦流方向噴

到燃燒室壁面上，在渦流的作用下，燃油均勻地涂在燃燒室壁上，形成一層很薄的油膜，只

有一小部分從噴注中分散出來的燃油，\o""盤錦租車以霧狀分散在燃燒室空間，在高溫空氣中著火，形成

火源，并點(diǎn)燃從壁面蒸發(fā)出來和空氣混合的混合氣。隨著燃燒的進(jìn)行，產(chǎn)生大量熱量，