第五节燃油的燃烧

第五节燃油的燃烧一、可燃混合气的着火

燃烧过程必须经历形成可燃混合气、可燃混合气自行着火（自燃）和稳定燃烧（火焰的传播）三个阶段1自燃1）复杂的物理与化学变化过程2）着火条件：混合气浓度一定，温度足够3）燃烧室内最先着火的部位是油束外缘（＝１处），可能是多点同时着火2火焰传播火焰传播路径与速度取决于可燃混合气形成的状态以及空气的扰动二、燃烧过程

最简单最实用的研究方法是通过ｐ－和Ｔ－曲线，据此人为地将燃烧过程分成四个阶段：滞燃阶段（滞燃期AB）、速燃阶段（速燃期BC）、缓燃阶段（缓燃期CD）、后燃阶段（后燃期DE）1滞燃阶段（喷油始点至着火点）1）特点：气缸内压力基本与压缩线重合，可控，对燃烧质量影响最大2）评价参数（1）滞燃角φi，φi＝6nτi（2）滞燃时间τi转速越高、十六烷值越高、雾化质量越好，越短太长，工作粗暴，造成敲缸和机件损坏；太短，燃烧不完全，冒黑烟太长是燃烧过程恶化的通病，应尽可能缩短（避免敲缸和减轻机件负荷），但并非越短越好（3）滞燃量△I

低速机△I=15%--30%△gi;高速机△I=80%--100%△gi；中低速机缩短喷射持续期对缩短燃烧持续期有利，而对高速机无效3）滞燃期内形成的可燃混合气数量决定了后续速燃期燃烧的急剧程度2速燃阶段（着火点至最高压力点）1）特点：压力迅速上升至ｐz(上止点后10－15。CA),近似于等容燃烧，不可控燃烧期，预混合燃烧阶段2）评价参数－平均压力增长率（△p/△φ）（1）决定柴油机燃烧过程的柔和性（2）影响：其值大说明工作粗暴,伴有敲击声，造成燃烧敲缸（热敲缸）;其值小说明工作柔和,燃烧平稳,无敲击声注：热敲缸发生于燃烧初期（速燃期），多由超负荷运转、喷油定时过早引起。敲缸时柴油机经济性较好，但应限制使之不超过0.4MPa/℃A3）应通过滞燃期来影响速燃期，力求缩短滞燃期，减少滞燃量，控制可燃混合气的形成量。控制滞燃量是影响燃烧过程的重要手段3缓燃期（压力最高点至温度最高点）1）特点：温度迅速升至最高（上止点后20-35℃A），压力缓慢下降，近似等压燃烧，可控燃烧期，扩散燃烧阶段2）评价参数－烟度（1）该阶段的主要矛盾是燃烧不完全而产生黑烟，改善措施－加强燃烧室内空气扰动加速混合气形成（2）烟度增加着重表示不完全燃烧加重3）该阶段燃烧燃油量最多（40－60ｇｉ），与速燃期合称主燃期，主燃期长短主要取决于负荷大小4后燃期（温度最高点至燃烧终点）1）特点：燃烧过程在膨胀行程中的继续，不能完全消除，应设法使之减轻2）后燃的危害:热效率降低、排温升高、热负荷增加、可靠性降低3）评价参数－排气温度（排气温度增加着重表示后燃增加）4）本阶段越短越好，缩短措施：加强空气扰动，改善混合气的形成5）本阶段长短主要取决于负荷大小，低负荷短，低速机短于高速机三.燃烧过程的影响因素1.燃油品质1）十六烷值对燃烧过程影响最大，十六烷值越高,滞燃期短,燃烧平稳2）换用重油后喷油定时应提前3）燃油挥发性好滞燃期短2.缸内工质状态温度对燃烧过程的影响最大。压缩终点温度越高滞燃期越短，工作越平稳3喷油定时1）喷油提前角过大,最高爆发压力过高,燃烧粗暴，排温低，起动困难；喷油提前角过小,最高爆发压力降低,后燃增加,排温上升2）喷油提前角过大或过小都使滞燃期增加，喷油提前角应合适，最佳喷油提前角取决于机型、转速、机械负荷、最佳经济性4雾化质量（好，滞燃期缩短）5换气质量（好,滞燃期缩短，燃烧完全，排温降低，但不一定雾化质量好）6运转工况（转速、负荷）1）转速升高,滞燃期缩短,利于燃烧；但滞燃角增加,喷油过程延长,后燃期增加2）负荷升高,滞燃期缩短,燃烧持续期增加,最高爆发压力升高,后燃加剧四.改善燃烧质量的措施1理想（完善）燃烧过程的特点1）燃烧柔和（控制滞燃期喷油量）2）燃烧在上止点附近进行，燃烧压力迅速升高至最高爆发压力（上止点后10－15。CA）并按等压过程燃烧3）燃烧持续期不宜过长（一般为40。CA）4）主燃期燃烧完全，后燃最少2柴油机的平稳运转与运转经济性相矛盾3理想燃烧过程的放热规律应先缓后急，即开始放热要适中以满足柔和运转的要求；随着燃烧加快，加速扩散燃烧阶段的放热率，使燃烧在上止点后附近结束，以满足经济运转的要求4.改善燃烧质量的措施1）设计方面（1）特殊形状的燃油凸轮（2）油膜蒸发燃烧方式（3）分级喷射（控制滞燃量，保证燃烧平稳）（4）变压缩比活塞（5）VIT2）运转管理方面（1）保证换气质量良好（2）燃油品质满足要求（预处理〕（3）气缸压缩温度满足要求（4）喷射系统工作正常（5）日常例行管理测P－V示功图：计算各缸ｐi，分析燃烧测梳状图：测ｐz，判断各缸供油定时；测pc，判断各缸密封性（单缸停油测）五.柴油机的热平衡热平衡方程式：Q吸入＝Q