影响燃烧的因素

1

概述

燃料在发动机气缸中的燃烧过程，就是燃料与空气中的氧发生剧烈氧化并产生大量热的过程。为了使燃料能够充分燃烧，必须要有足够的空气。理论上，1kg柴油完全燃烧需要空气14.3kg，故对柴油机而言，空燃比为14.3的可燃混合气可称为理论混合气。若可燃混合气的空燃比小于14.3，则意味着其中柴油含量有余，空气含量不足，可称为浓混合气。同理，空燃比大于14.3的可燃混合气则可称为稀混合气。对于不同的燃料，其理论空燃比的数值是不同的。通用的可燃混合气成分指标是过量空气系数，无论使用何种燃料，凡过量空气系数α=1的可燃混合气即为理论混合气；α<1的为浓混合气；α>1的则为稀混合气。

柴油机的过量空气系数比汽油机大，这是因为柴油机混合气是在气缸内部形成的，混合气形成的过程较汽油机短，柴油机中的柴油微粒还来不及与空气均匀地混合就开始燃烧。所以柴油机的过量空气系数要大些，以便有充足的空气保证柴油燃烧较完全。一般柴油机α=1.3～1.7，汽油机α=0.85～1.15。

一般柴油机的燃烧过程，也包括混合气的形成过程，这是因为在燃烧室内，混合气的形成过程与燃烧过程是交织在一起的，无法将这两个过程截然分开。柴油机的燃烧过程为：当压缩冲程接近终了时(一般在上止点静10°～30°)，柴油开始喷入气缸，从喷油开始到喷油结束，有一段延续时间(约为15°～35°)，每个油粒都依次经过喷射雾化，受热蒸发，与空气混合，以致最后氧化燃烧，但是每个油粒所经历的这些过程，并不是同时进行的。因此，燃烧室内的情况是相当复杂的。2影响燃烧过程的主要因素

影响燃烧过程的因素很多，这里我们仅对喷油时间、柴油机温度和压缩比、柴油机负载、转速、喷油质量及供油规律进行分析，了解它们对燃烧过程的影响，以便正确使用、维修柴油机。2.1

喷油时间

柴油机的燃烧过程存在一个着火延迟时期，虽然这个时期很短，但是曲轴在这个时间内旋转角度的变化却是很显著的，如果喷油提前角过小或者活塞到达上止点时才开始喷油，那么气缸内的燃烧将在活塞一边向下止点运动，气缸容积一边逐渐增大的情况下进行，这样不仅影响最高压力，而且使后燃严重，大大降低柴油机的动力性和经济性；如果喷油提前角过大，会使着火延迟时期增长，而且大部分燃烧是在活塞上行时进行，使气缸内压力增长速度很快，最高压力很高时，活塞受到的反压力很大，造成柴油机工作粗暴，动力性和经济性显著下降。可见，喷油时间过早、过晚都会使柴油机的动力性和经济性降；低，只有喷油时间恰当，才能保证气缸里的压力升高速度和最高压力都比较适中(最高压力在上止点后8°～10°时达到最好)，从而使柴油机获得最大的动力性和经济性，达到最佳工作状态。2.2柴油机温度和压缩比

柴油机上形成燃烧室的各零件壁面的温度对着火延迟时期的影响非常明显。当柴油机温度较高时，由于燃料的蒸发和氧化反应进行得较快，所以着火延迟时期就可以缩短，柴油机工作就比较柔和，经济性也得到了提高；反之，如果柴油机燃烧室温度过低，由于燃料蒸发较差，氧化反应进行得较缓慢，则会使着火延迟时期增长，柴油机工作粗暴，经济性下降，甚至不能着火。因此，柴油机工作中应保证正常温度。柴油机采取较高的压缩比也是为了提高压缩终了时气体的温度和压力，以便缩短着火延迟时期，使柴油机工作比较柔和。另外，由于空气中氧气密度增加，燃料燃烧也比较迅速、安全。因此，使用维修柴油机时，不能任意改变压缩比。我们知道，上述各部位密封再严，如果油供不上去，或者油虽然供上去了，但量不足、时间不对或与空气混合不好，使柴油得不到充分的燃烧，膨胀力不够，柴油机照样还是没劲，甚至光喝油不干活。按要求必须在压缩行程中，当活塞走到接近上止点前的一定最佳时间内，将足够量的柴油，以细雾状及正确方向喷入气缸，以保证活塞刚接近上止点，油便着火燃烧，这样在膨胀行程中推动活塞作功的劲才能最大。如果油供得过早，使油着火燃烧过早，显然这将给活塞的运动帮倒忙，使活塞在膨胀行程中的推动力反而过小，同时将使柴油机严重敲缸，启动困难，严重时还会使发动机反转。相反，如果供油太晚也不好。由于着火晚，大部分油在活塞已向下行走相当一段距离，使气缸中空间增大的情况下燃烧，那么推动活塞的力就小，柴油机没劲，而且喷入的柴油因燃烧不好而冒烟。三、进气、排气的配合柴油机有了足够的压缩力和正常的供油质量。这只是最基本的工作要求，还得按照柴油机工作过程，严格按一定的时间和开度，配合四个工作行程，打开和关闭吸气门和排气门，以保证柴油机工作中能吸进充足的新鲜空气，并把燃烧的废气彻底干净地排出气缸，否则喷进去的油也不能得到很好的燃烧。因此，要求配气机构有正确的配气相位和气门间隙。四、气缸的工作温度气缸的工作温度通过冷却水温来反映，柴油机正常工作水温要求在75～95℃之间，气缸的工作温度过低时，油不易着火，则柴油机不好启动。因此，在严寒的冬天，有时需要向水套中加入热水来提高气缸温度，以改善启动。而工作中水温过低，还会在气缸表面形成水滴，加速对气缸内壁的腐蚀，也增加磨损。而且由于油燃烧不好，柴油机工作无力，因此，柴油机必须在水温超过60℃当水温过高时，零件易受热变形，润滑油变稀，增加磨损，降低使用寿命。另外，由于气缸内温度过高，空气体积膨胀，将减少新鲜空气的吸入量，这对油的燃烧是不利的。同时也说明柴油机有故障，因此柴油机水温如超过95℃五、摩擦表面的润滑为保证柴油机正常工作，所有相互运动的摩擦表面，如气缸、活塞、曲轴、轴瓦等都必须有充分的润滑。这不但对减少故障，延长柴油机寿命有好处，而且由于减少了运动阻力，因而减少了柴油机消耗在自身摩擦上的能量，自然也就增加了输出的能量。实践证明，只要保证这五个方面的情况正常，就能保证柴油机正常工作，使机车省油、有劲、耐用而不出故障。来源:农机使用与维修/《农机使用与维修》杂志社·—双月刊·—ISSN1002-2538·—2004-1，总第143期，P29适用对象:农村燃烧室的影响。燃烧室的造型和喷油器的布置确定了混合气的形成方式。根据这

两个特征，柴油机的嫩烧室基本上分为两类，直接喷射式燃烧室和分开式燃烧室。

1)直接喷射式燃烧室。直喷式燃烧室布置在活塞顶与缸盖形成的统一空间内，燃油直

接喷人这一空间，与空气进行混合和燃烧。车用柴油机常用的直喷式燃烧室有。形燃烧室

和球形燃烧室。

。形燃烧室分为回转体。形燃烧室和非回转体。形

燃烧室两种类型。

回转体。形燃烧室如图4一4所示，燃烧室的断面形

状呈。形。这种燃烧室的混合气形成是以空间雾化混合为

主，燃油从多孔喷嘴喷出，大部分喷到燃烧室空间，并组

织一定强度的进气涡流及挤气祸流，以加速混合气的形

成。喷注的射程、燃烧室直径d和涡流强度要良好配合，

如喷注射程较大而进气涡流较弱时，就会有相当多的燃油

喷到燃烧室壁上;如果喷注射程较小而进气涡流较强，喷

注燃油在燃烧室中的分布过于集中，这些对加速形成混合‘

回转体。形燃烧室的主要特点是:结构简单、

面容比小，能形成挤气涡流，相对散热少，经济性

好，冷启动容易。但对喷油系统要求较高，涡流强

度对转速比较敏感，难以兼顾高、低速时的性能，

充气效率相对较低，燃烧性能不良，工作粗暴，排

放污染较大。

非回转体。形燃烧室有花瓣形燃烧室(图

4一5)和四角。形燃烧室等类型(图4一6)，对。

形0烧室的上部形状进行了改进。

花瓣形燃烧室和四角。形燃烧室均采用一定

强度的进气涡流和挤流，除了在燃烧室上部和下部

产生大涡流外，还在四角部分产生小涡流，小涡流

的旋转方向与大涡流相反，使空气运动充分，加快

球形油膜燃烧室如图4-7所示，是在活塞顶上挖一较深的球形凹坑。球形油膜燃烧室

通常采用单孔或双孔喷嘴，一般都配有螺旋进气道，产生较强的进气涡流(如图4一8所

示)，与喷油分混合，形成良好的混合气。

球型燃烧室是以油膜蒸发混合的方式形成混合气的。喷油器将大部分嫩油顺涡流方向喷

到燃烧室壁面上，在涡流的作用下，燃油均匀地涂在燃烧室壁上，形成一层很薄的油膜，只

有一小部分从喷注中分散出来的燃油，\o""盘锦租车以雾状分散在燃烧室空间，在高温空气中着火，形成

火源，并点燃从壁面蒸发出来和空气混合的混合气。随着燃烧的进行，产生大量热量，