第五節(jié) 燃油的燃燒

1、 燃燒過(guò)程必須經(jīng)歷形成可燃混合氣、可燃燃燒過(guò)程必須經(jīng)歷形成可燃混合氣、可燃 混合氣自行著火（自燃）和穩(wěn)定燃燒（火焰混合氣自行著火（自燃）和穩(wěn)定燃燒（火焰 的傳播）三個(gè)階段的傳播）三個(gè)階段 1 1自燃自燃 1 1）復(fù)雜的物理與化學(xué)變化過(guò)程）復(fù)雜的物理與化學(xué)變化過(guò)程 2 2）著火條件：混合氣濃度一定，溫度足夠）著火條件：混合氣濃度一定，溫度足夠 3 3）燃燒室內(nèi)最先著火的部位是油束外緣（）燃燒室內(nèi)最先著火的部位是油束外緣（ 處），可能是多點(diǎn)同時(shí)著火處），可能是多點(diǎn)同時(shí)著火 2 2火焰?zhèn)鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑?火焰?zhèn)鞑ヂ窂脚c速度取決于可燃混合氣形火焰?zhèn)鞑ヂ窂脚c速度取決于可燃混合氣形 成的狀態(tài)以及空氣的擾動(dòng)成的狀

2、態(tài)以及空氣的擾動(dòng) 最簡(jiǎn)單最實(shí)用的研最簡(jiǎn)單最實(shí)用的研 究方法是通過(guò)究方法是通過(guò) 和和 曲線，據(jù)此人為曲線，據(jù)此人為 地將地將燃燒過(guò)程分成四燃燒過(guò)程分成四 個(gè)階段：滯燃階段個(gè)階段：滯燃階段 （滯燃期（滯燃期ABAB）、速燃）、速燃 階段（速燃期階段（速燃期BCBC）、）、 緩燃階段（緩燃期緩燃階段（緩燃期 CDCD）、后燃階段（后）、后燃階段（后 燃期燃期DEDE） 1 1滯燃階段（噴油始點(diǎn)至著火點(diǎn)滯燃階段（噴油始點(diǎn)至著火點(diǎn)） 1 1）特點(diǎn)：氣缸內(nèi)壓力基本與壓縮線重合，可控，對(duì)）特點(diǎn)：氣缸內(nèi)壓力基本與壓縮線重合，可控，對(duì) 燃燒質(zhì)量影響最大燃燒質(zhì)量影響最大 2 2）評(píng)價(jià)參數(shù)）評(píng)價(jià)參數(shù) （1 1）滯燃

3、角）滯燃角i i， ， i i 6n 6n i i （2 2）滯燃時(shí)間）滯燃時(shí)間i i 轉(zhuǎn)速越高、十六烷值越高、霧化質(zhì)量越好，越短轉(zhuǎn)速越高、十六烷值越高、霧化質(zhì)量越好，越短 太長(zhǎng)，工作粗暴，造成敲缸和機(jī)件損壞；太短，太長(zhǎng)，工作粗暴，造成敲缸和機(jī)件損壞；太短， 燃燒不完全，冒黑煙燃燒不完全，冒黑煙 太長(zhǎng)是燃燒過(guò)程惡化的通病，應(yīng)盡可能縮短（避太長(zhǎng)是燃燒過(guò)程惡化的通病，應(yīng)盡可能縮短（避 免敲缸和減輕機(jī)件負(fù)荷），但并非越短越好免敲缸和減輕機(jī)件負(fù)荷），但并非越短越好 （3 3）滯燃量）滯燃量I I 低速機(jī) 低速機(jī)I I =15%-30% =15%-30%gi gi; ;高速機(jī) 高速機(jī)I I =80%-1

4、00%=80%-100%gi gi；中低速機(jī)縮短噴射持續(xù) ；中低速機(jī)縮短噴射持續(xù) 期對(duì)縮短燃燒持續(xù)期有利，而對(duì)高速機(jī)期對(duì)縮短燃燒持續(xù)期有利，而對(duì)高速機(jī) 無(wú)效無(wú)效 3 3）滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量決定了）滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量決定了 后續(xù)速燃期燃燒的急劇程度后續(xù)速燃期燃燒的急劇程度 2 2速燃階段（著火點(diǎn)至最高壓力點(diǎn)）速燃階段（著火點(diǎn)至最高壓力點(diǎn)） 1 1）特點(diǎn)：壓力迅速上升至）特點(diǎn)：壓力迅速上升至z z( (上止點(diǎn)后上止點(diǎn)后10101515。 。 CA),CA),近似于等容燃燒，不可控燃燒期，預(yù)混合燃近似于等容燃燒，不可控燃燒期，預(yù)混合燃 燒階段燒階段 2 2）評(píng)價(jià)參數(shù)平均壓力增長(zhǎng)率

5、（）評(píng)價(jià)參數(shù)平均壓力增長(zhǎng)率（ p/p/） （1 1）決定柴油機(jī)燃燒過(guò)程的柔和性）決定柴油機(jī)燃燒過(guò)程的柔和性 （2 2）影響：其值大說(shuō)明工作粗暴）影響：其值大說(shuō)明工作粗暴, ,伴有敲擊聲，造伴有敲擊聲，造 成燃燒敲缸（熱敲缸）成燃燒敲缸（熱敲缸）; ;其值小說(shuō)明工作柔和其值小說(shuō)明工作柔和, ,燃燃 燒平穩(wěn)燒平穩(wěn), ,無(wú)敲擊聲無(wú)敲擊聲 注：熱敲缸發(fā)生于燃燒初期（速燃期），多由超負(fù)注：熱敲缸發(fā)生于燃燒初期（速燃期），多由超負(fù) 荷運(yùn)轉(zhuǎn)、噴油定時(shí)過(guò)早引起。敲缸時(shí)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)荷運(yùn)轉(zhuǎn)、噴油定時(shí)過(guò)早引起。敲缸時(shí)柴油機(jī)經(jīng)濟(jì) 性較好，但應(yīng)限制使之不超過(guò)性較好，但應(yīng)限制使之不超過(guò)0.4MPa/A0.4MPa/A 3

6、3）應(yīng)通過(guò)滯燃期）應(yīng)通過(guò)滯燃期 來(lái)影響速燃期，來(lái)影響速燃期， 力求縮短滯燃期，力求縮短滯燃期， 減少滯燃量，控減少滯燃量，控 制可燃混合氣的制可燃混合氣的 形成量?？刂茰纬闪??？刂茰?燃量是影響燃燒燃量是影響燃燒 過(guò)程的重要手段過(guò)程的重要手段 3 3緩燃期（壓力最高點(diǎn)至溫度最高點(diǎn)）緩燃期（壓力最高點(diǎn)至溫度最高點(diǎn)） 1 1）特點(diǎn)：溫度迅速升至最高（上止點(diǎn)后）特點(diǎn)：溫度迅速升至最高（上止點(diǎn)后20-35 20-35 AA），壓力緩慢下降，近似等壓燃燒，可控），壓力緩慢下降，近似等壓燃燒，可控 燃燒期，擴(kuò)散燃燒階段燃燒期，擴(kuò)散燃燒階段 2 2）評(píng)價(jià)參數(shù)煙度）評(píng)價(jià)參數(shù)煙度 （1 1）該階段的主要矛盾是

7、燃燒不完全而產(chǎn)生黑）該階段的主要矛盾是燃燒不完全而產(chǎn)生黑 煙，改善措施加強(qiáng)燃燒室內(nèi)空氣擾動(dòng)加速煙，改善措施加強(qiáng)燃燒室內(nèi)空氣擾動(dòng)加速 混合氣形成混合氣形成 （2 2）煙度增加著重表示不完全燃燒加重）煙度增加著重表示不完全燃燒加重 3 3）該階段燃燒燃油量最多（）該階段燃燒燃油量最多（40406060 ）， ）， 與速燃期合稱主燃期，主燃期長(zhǎng)短與速燃期合稱主燃期，主燃期長(zhǎng)短主要取決主要取決 于負(fù)荷大小于負(fù)荷大小 4 4后燃期（溫度最高點(diǎn)至燃燒終點(diǎn)）后燃期（溫度最高點(diǎn)至燃燒終點(diǎn)） 1 1）特點(diǎn)：燃燒過(guò)程在膨脹行程中的繼續(xù)，不）特點(diǎn)：燃燒過(guò)程在膨脹行程中的繼續(xù)，不 能完全消除，應(yīng)設(shè)法使之減輕能完全消除

8、，應(yīng)設(shè)法使之減輕 2 2）后燃的危害）后燃的危害: :熱效率降低、排溫升高、熱熱效率降低、排溫升高、熱 負(fù)荷增加、可靠性降低負(fù)荷增加、可靠性降低 3 3）評(píng)價(jià)參數(shù)排氣溫度（排氣溫度增加著重）評(píng)價(jià)參數(shù)排氣溫度（排氣溫度增加著重 表示后燃增加）表示后燃增加） 4 4）本階段越短越好，縮短措施：加強(qiáng)空氣擾）本階段越短越好，縮短措施：加強(qiáng)空氣擾 動(dòng)，改善混合氣的形成動(dòng)，改善混合氣的形成 5 5）本階段長(zhǎng)短主要取決于負(fù)荷大小，低負(fù)荷）本階段長(zhǎng)短主要取決于負(fù)荷大小，低負(fù)荷 短，低速機(jī)短于高速機(jī)短，低速機(jī)短于高速機(jī) 1.1.燃油品質(zhì)燃油品質(zhì) 1 1）十六烷值對(duì)燃燒過(guò)程影響最大，十六烷）十六烷值對(duì)燃燒過(guò)程影響

9、最大，十六烷 值越高值越高, ,滯燃期短滯燃期短, ,燃燒平穩(wěn)燃燒平穩(wěn) 2 2）換用重油后噴油定時(shí)應(yīng)提前）換用重油后噴油定時(shí)應(yīng)提前 3 3）燃油揮發(fā)性好滯燃期短）燃油揮發(fā)性好滯燃期短 2.2.缸內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)缸內(nèi)工質(zhì)狀態(tài) 溫度對(duì)燃燒過(guò)程的影響最大。壓縮終溫度對(duì)燃燒過(guò)程的影響最大。壓縮終 點(diǎn)溫度越高滯燃期越短，工作越平穩(wěn)點(diǎn)溫度越高滯燃期越短，工作越平穩(wěn) 3 3噴油定時(shí)噴油定時(shí) 1 1）噴油提前角過(guò)大）噴油提前角過(guò)大, ,最高爆發(fā)壓力過(guò)高最高爆發(fā)壓力過(guò)高, ,燃燒燃燒 粗暴，排溫低，起動(dòng)困難；噴油提前角過(guò)小粗暴，排溫低，起動(dòng)困難；噴油提前角過(guò)小, , 最高爆發(fā)壓力降低最高爆發(fā)壓力降低, ,后燃增加后燃

10、增加, ,排溫上升排溫上升 2 2）噴油提前角過(guò)大或過(guò)小都使滯燃期增加，）噴油提前角過(guò)大或過(guò)小都使滯燃期增加， 噴油提前角應(yīng)合適，最佳噴油提前角取決于噴油提前角應(yīng)合適，最佳噴油提前角取決于 機(jī)型、轉(zhuǎn)速、機(jī)械負(fù)荷、最佳經(jīng)濟(jì)性機(jī)型、轉(zhuǎn)速、機(jī)械負(fù)荷、最佳經(jīng)濟(jì)性 4 4霧化質(zhì)量（好，滯燃期縮短）霧化質(zhì)量（好，滯燃期縮短） 5 5換氣質(zhì)量（好換氣質(zhì)量（好, ,滯燃期縮短，燃燒完全，滯燃期縮短，燃燒完全， 排溫降低，但不一定霧化質(zhì)量好）排溫降低，但不一定霧化質(zhì)量好） 6 6運(yùn)轉(zhuǎn)工況（轉(zhuǎn)速、負(fù)荷）運(yùn)轉(zhuǎn)工況（轉(zhuǎn)速、負(fù)荷） 1 1）轉(zhuǎn)速升高）轉(zhuǎn)速升高, , 滯燃期縮短滯燃期縮短, ,利于燃燒；但利于燃燒；但 滯

11、燃角增加滯燃角增加, ,噴油過(guò)程延長(zhǎng)噴油過(guò)程延長(zhǎng), ,后燃期增加后燃期增加 2 2）負(fù)荷升高）負(fù)荷升高, , 滯燃期縮短滯燃期縮短, , 燃燒持續(xù)期增燃燒持續(xù)期增 加加, ,最高爆發(fā)壓力升高最高爆發(fā)壓力升高, ,后燃加劇后燃加劇 1 1理想（完善）燃燒過(guò)程的特點(diǎn)理想（完善）燃燒過(guò)程的特點(diǎn) 1 1）燃燒柔和（控制滯燃期噴油量）燃燒柔和（控制滯燃期噴油量） 2 2）燃燒在上止點(diǎn)附近進(jìn)行，燃燒壓力迅速升）燃燒在上止點(diǎn)附近進(jìn)行，燃燒壓力迅速升 高至最高爆發(fā)壓力（上止點(diǎn)后高至最高爆發(fā)壓力（上止點(diǎn)后10101515。 。CA CA） 并按等壓過(guò)程燃燒并按等壓過(guò)程燃燒 3 3）燃燒持續(xù)期不宜過(guò)長(zhǎng)（一般為）燃

12、燒持續(xù)期不宜過(guò)長(zhǎng)（一般為4040。 。CA CA） 4 4）主燃期燃燒完全，后燃最少）主燃期燃燒完全，后燃最少 2 2柴油機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)與運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性相矛盾柴油機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)與運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)性相矛盾 3理想燃燒過(guò)程的放熱規(guī)律應(yīng)先緩后急， 即開(kāi)始放熱要適中以滿足柔和運(yùn)轉(zhuǎn)的 要求；隨著燃燒加快，加速擴(kuò)散燃燒 階段的放熱率，使燃燒在上止點(diǎn)后附 近結(jié)束，以滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的要求 1 1）設(shè)計(jì)方面）設(shè)計(jì)方面 （1 1）特殊形狀的燃油凸輪）特殊形狀的燃油凸輪 （2 2）油膜蒸發(fā)燃燒方式）油膜蒸發(fā)燃燒方式 （3 3）分級(jí)噴射（控制滯燃量，保證燃燒平）分級(jí)噴射（控制滯燃量，保證燃燒平 穩(wěn)）穩(wěn)） （4 4）變壓縮比活塞）變壓縮比活塞 （5 5）VITVIT 2 2）運(yùn)轉(zhuǎn)管理方面）運(yùn)轉(zhuǎn)管理方面 （1 1）保證換氣質(zhì)量良好）保證換氣質(zhì)量良好 （2 2）燃油品質(zhì)滿足要求（預(yù)處理）燃油品質(zhì)滿足要求（預(yù)處理 （3 3）氣缸壓縮溫度滿足要求）氣缸壓縮溫度滿足要求 （4 4）噴射系統(tǒng)工作正常）噴射系統(tǒng)工作正常 （5 5）日常例行管理）日常例行管理 測(cè)測(cè)P PV V示功圖：計(jì)算各缸示功圖：計(jì)算各缸i i，分析燃燒，分析燃燒 測(cè)梳狀圖：測(cè)測(cè)梳狀圖：測(cè)z z，判斷各缸供油定時(shí)；測(cè)，判斷各缸供油定時(shí)；測(cè)p pc c， 判斷各缸密封性（單缸停油測(cè)）判斷各缸密封性（單缸停油測(cè)） 熱平衡方程式：熱平衡方程式： Q Q吸入 吸入 QeQe