第五節燃油的燃燒一、可燃混合氣的著火

燃燒過程必須經歷形成可燃混合氣、可燃混合氣自行著火（自燃）和穩定燃燒（火焰的傳播）三個階段1自燃1）復雜的物理與化學變化過程2）著火條件：混合氣濃度一定，溫度足夠3）燃燒室內最先著火的部位是油束外緣（＝１處），可能是多點同時著火2火焰傳播火焰傳播路徑與速度取決于可燃混合氣形成的狀態以及空氣的擾動二、燃燒過程

最簡單最實用的研究方法是通過ｐ－和Ｔ－曲線，據此人為地將燃燒過程分成四個階段：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（噴油始點至著火點）1）特點：氣缸內壓力基本與壓縮線重合，可控，對燃燒質量影響最大2）評價參數（1）滯燃角φi，φi＝6nτi（2）滯燃時間τi轉速越高、十六烷值越高、霧化質量越好，越短太長，工作粗暴，造成敲缸和機件損壞；太短，燃燒不完全，冒黑煙太長是燃燒過程惡化的通病，應盡可能縮短（避免敲缸和減輕機件負荷），但并非越短越好（3）滯燃量△I

低速機△I=15%--30%△gi;高速機△I=80%--100%△gi；中低速機縮短噴射持續期對縮短燃燒持續期有利，而對高速機無效3）滯燃期內形成的可燃混合氣數量決定了后續速燃期燃燒的急劇程度2速燃階段（著火點至最高壓力點）1）特點：壓力迅速上升至ｐz(上止點后10－15。CA),近似于等容燃燒，不可控燃燒期，預混合燃燒階段2）評價參數－平均壓力增長率（△p/△φ）（1）決定柴油機燃燒過程的柔和性（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,無敲擊聲注：熱敲缸發生于燃燒初期（速燃期），多由超負荷運轉、噴油定時過早引起。敲缸時柴油機經濟性較好，但應限制使之不超過0.4MPa/℃A3）應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（壓力最高點至溫度最高點）1）特點：溫度迅速升至最高（上止點后20-35℃A），壓力緩慢下降，近似等壓燃燒，可控燃燒期，擴散燃燒階段2）評價參數－煙度（1）該階段的主要矛盾是燃燒不完全而產生黑煙，改善措施－加強燃燒室內空氣擾動加速混合氣形成（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，主燃期長短主要取決于負荷大小4后燃期（溫度最高點至燃燒終點）1）特點：燃燒過程在膨脹行程中的繼續，不能完全消除，應設法使之減輕2）后燃的危害:熱效率降低、排溫升高、熱負荷增加、可靠性降低3）評價參數－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：加強空氣擾動，改善混合氣的形成5）本階段長短主要取決于負荷大小，低負荷短，低速機短于高速機三.燃燒過程的影響因素1.燃油品質1）十六烷值對燃燒過程影響最大，十六烷值越高,滯燃期短,燃燒平穩2）換用重油后噴油定時應提前3）燃油揮發性好滯燃期短2.缸內工質狀態溫度對燃燒過程的影響最大。壓縮終點溫度越高滯燃期越短，工作越平穩3噴油定時1）噴油提前角過大,最高爆發壓力過高,燃燒粗暴，排溫低，起動困難；噴油提前角過小,最高爆發壓力降低,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，噴油提前角應合適，最佳噴油提前角取決于機型、轉速、機械負荷、最佳經濟性4霧化質量（好，滯燃期縮短）5換氣質量（好,滯燃期縮短，燃燒完全，排溫降低，但不一定霧化質量好）6運轉工況（轉速、負荷）1）轉速升高,滯燃期縮短,利于燃燒；但滯燃角增加,噴油過程延長,后燃期增加2）負荷升高,滯燃期縮短,燃燒持續期增加,最高爆發壓力升高,后燃加劇四.改善燃燒質量的措施1理想（完善）燃燒過程的特點1）燃燒柔和（控制滯燃期噴油量）2）燃燒在上止點附近進行，燃燒壓力迅速升高至最高爆發壓力（上止點后10－15。CA）并按等壓過程燃燒3）燃燒持續期不宜過長（一般為40。CA）4）主燃期燃燒完全，后燃最少2柴油機的平穩運轉與運轉經濟性相矛盾3理想燃燒過程的放熱規律應先緩后急，即開始放熱要適中以滿足柔和運轉的要求；隨著燃燒加快，加速擴散燃燒階段的放熱率，使燃燒在上止點后附近結束，以滿足經濟運轉的要求4.改善燃燒質量的措施1）設計方面（1）特殊形狀的燃油凸輪（2）油膜蒸發燃燒方式（3）分級噴射（控制滯燃量，保證燃燒平穩）（4）變壓縮比活塞（5）VIT2）運轉管理方面（1）保證換氣質量良好（2）燃油品質滿足要求（預處理〕（3）氣缸壓縮溫度滿足要求（4）噴射系統工作正常（5）日常例行管理測P－V示功圖：計算各缸ｐi，分析燃燒測梳狀圖：測ｐz，判斷各缸供油定時；測pc，判斷各缸密封性（單缸停油測）五.柴油機的熱平衡熱平衡方程式：Q吸入＝Q