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1、影响柴油机燃烧过程的因素研究摘要发动机经济性和动力性是衡量发动机性能好坏的两个重要指标，在柴油机当中，柴油机的燃烧过程决定了柴油机的使用性能。因此本文对影响柴油机燃烧过程的因素做了分析。关键词喷油提前角性能影响压缩比1概述发动机时，燃料在气缸中的燃烧过程，就是空气中的氧与燃料发生剧烈氧化并产生热能的过程。柴油机的燃烧过程对发动机的使用性能起着至关重要的作用，它在本质上决定了柴油机性能的好坏，所以说，研究柴油机的燃烧过程对提高发动机的排放性和经济性就显得至关重要。为了促使燃料能够充分燃烧，必须要有足够的氧气。理论上来讲，1kg汽油完全燃烧需要的空气量为14.7kg，但是对于柴油机而言就不太适应，
2、因为柴油机的混合气是在气缸内部形成的。在气缸内部形成混合气直至燃烧的过程当中，燃烧室内经过一系列的物理和化学变化，它包含有燃油喷射、吸热、雾化、扩散、混合、氧化燃烧等很复杂的过程，而在整个燃烧的过程当中也受到其他因素的影响，比如，燃烧室结构，发动机温度等等。2影响柴油机燃烧过程的因素在柴油机实际工作中，影响燃烧过程的因素很多，这里我们仅对喷油提前角、柴油机温度和压缩比、燃烧室形状、柴油机负载与转速、燃料性质、供油规律和喷油压力等因素对柴油机燃烧过程的影响，以帮助大家正确使用和维修柴油机。2.1喷油时间供油提前角是影响柴油机功率和油耗的重要因素之一。理论上来讲，活塞到达压缩上止点时喷油器开始喷油
3、，而柴油发动机在实际工作中，因为燃烧过程存在着一个着火延迟期，虽然说它的时间仅为0.73m，但是曲轴转角的变化却是很明显，这个时间对燃烧过程及其发动机的性能有着极大的影响，比如，气缸内温度、压力及燃油雾化质量等。为了使最高压力发生在上止点附近，喷油提前角不能过大也不能过小。如果喷油提前角过大，燃油将喷入气缸时压力和温度都不够高，造成着火延迟期延长，大部分燃烧都在活塞到达上止点前进行，发动机做负功，工作较粗暴，NO某的排放量也会由于燃烧温度的升高而增加。造成发动机功率损失，经济性和排放性降低。如果喷油提前角过小，甚至活塞到达上止点开始喷油，那么气缸内的燃烧将在活塞下行并且气缸容积不断增大的过程中
4、进行，燃烧的最高压力受到影响，并且后燃期延长，动力性和经济性大大降低。2.2柴油机温度和压缩比影响柴油机温度的因素很多，除了发动机负载和发动机转速，还与冷却水和周围的温度有关。工作中如果冷却液不足，散热器散热不良，长时间大负荷运转或者喷油提前角过小，都会造成发动机温度过高。发动机高温运转，造成进气不足，燃烧不完全，并且润滑油黏度变大、零部件磨损严重、活塞曲轴因温度过高而卡死，使发动机无法正常工作。反之，如果柴油机燃烧室温度过低，由于燃料蒸发性能较差，燃料和空气混合速度慢并且不均匀，则会增长着火延迟时期，柴油机工作粗暴，经济性下降。因此，柴油机工作中温度不能过高也不能过低，两者都会影响发动机的动
5、力性和经济性。柴油机压缩比对混合气和燃烧影响很大，对柴油机的动力性和经济性有着重要的意义。柴油机采取较高的压缩比可以提高压缩接近终了时的气体温度和压力，缩短着火延迟时期，使柴油机工作相对比较柔和。但是如果压缩比过大，发动机功率会提高很明显，但是，会造成发动机工作粗暴；反之，压缩比过小，会造成燃烧室活塞接近压缩上止点温度压力都有所降低，混合气不均匀，燃烧不完全，使发动机油耗增加，功率下降。2.3燃烧室形状柴油机燃烧室形状对改善发动机混合气形成与燃烧有着重要的作用，为了确保燃油的正常燃烧，柴油机采用各种促进气体运动的燃烧室和进气道，以保证柴油与空气的混合均匀。比如，有的发动机采用切向进气道或者螺旋
6、进气道，使空气进入气缸的过程中围绕气缸轴线做旋转运动，形成强烈的进气涡流，给空气和燃油的快速混合创造了有利的条件。还有的发动机在活塞顶部有形状特殊的凹坑，空气在压缩行程和做功行程中形成强烈的旋转运动，也就是所谓的挤压涡流。这种涡流的强弱和发动机转速有关，强度越大对喷入的油束的吹散作用越强，柴油机燃烧得更及时并且完全。分隔式燃烧室由于其自身结构特点，其燃烧室由主燃室和辅助燃烧室组成，决定了气体易于形成较强的涡流，故配以简单的进气系统便可形成良好的可燃混合气，利于燃烧。2.4燃料性质柴油机燃料在燃烧过程的最重要性质是其发火性，一般以十六烷值评定。十六烷值越高，表示柴油的发火性越好。但是如果十六烷值
7、过高，则柴油发火过快，与空气来不及充分混合就开始燃烧，会造成后燃期加长，局部不完全燃烧产生黑烟，油耗增加。如果十六烷值过低会造成发火迟缓，燃烧室内聚集的可燃混合气增加，发火后压力和温度猛烈上升，造成柴油机工作粗暴，运转不平稳。无论十六烷值过高或过低都将使发动机的经济性、动力性和可靠性下降。气缸内的柴油是汽化后着火的，因此燃料的蒸发性将影响滞燃期内的蒸发量和整个过程混合气形成快慢与燃烧完全程度。燃料蒸发性好，有利于冷启动，但会使速燃期的压力增长率和燃烧噪声升高，所以在一定程度上可以认为燃料的着火性能与蒸发性能存在一定矛盾。燃料蒸发性可由其馏程范围表征，馏程温度范围低表示蒸发性好；但是燃料馏程范围
8、也不宜于过宽，因为这会使燃料易于裂解而冒烟。不同燃烧室对燃料蒸发性的要求不同，空间混合要求蒸发性好，油膜混合燃料蒸发性要求则可降低，所以不同燃烧室对燃料的适应性是不同的。柴油机燃料的黏度也是使用中重要的物理性质，它影响到燃料的喷射雾化，黏度过高往往使雾化不好，因而燃烧不完全，排气冒烟，喷油嘴积碳而堵塞。往往液体燃料在较高温度时黏度很快降低，使用多种燃料时，利用发动机余热对燃料预热往往是有效的技术措施。2.5供油规律柴油机是靠活塞在压缩行程终了时将雾化燃油与空气混合压燃而膨胀做功的。因此喷油泵的供油规律和喷油器的喷油规律对柴油机的燃烧过程以及气缸内的压力升高率都有极大地影响。供油规律表示在柴油机
9、的一个工作循环中喷油泵的循环供油量在供油期间的分布情况，其定义为：单位曲柄转角的供油量随曲柄转角而变化的规律。通常情况下开始供油量不宜过多，因为前期太多会造成柴油机工作粗暴，而在中期要提高供油量，以提高燃烧压力，同时后期供油的持续时间不宜过多，以免造成后燃严重。影响供油规律的因素很多，如喷油泵凸轮的外形就是其中一个影响因素，当凸轮磨损后将会改变供油规律，从而影响柴油机的燃烧过程。2.6喷油压力喷油压力和喷雾质量以及空气和燃油的混合情况有着重要影响。其压力过大或过小，都会影响喷雾质量和均匀度及油束的锥角和射程，这些都直接影响到燃烧过程。如果喷油压力过高，对于涡流室燃烧室来说，相当一部分会附着到气缸壁面上，而燃烧室空间分布的柴油量就会减少，燃烧持续期和后燃期延长，进而影响到发动机的排放性、经济性和动力性。如果喷油压力过低，造成喷雾质量差，可燃混合气的形成条件差，进而影响到混合气的燃烧质量。总之，影响柴油机燃烧过程的因素除了上述之外还有很多，例如，柴油机转速与负载，空气滤清器堵塞，进、排气管道堵塞，进气、排气的配合等原因，都会破坏柴油机正常燃烧的条件，造成柴油燃烧不完全而冒黑烟，使发动机的动力性和经济性受到影响所以在使用柴油机的过程中，充分重视每一个影响因素，从结构到调试，从各环节着手，才能真正提高柴油机的燃烧性能，从而保证柴油机具有良好的动力性和经济性。