柴油机燃烧过程

燃烧过程的影晌因素
• 1、燃油品质：十六烷值高，自燃性好 • 2、缸内工质状态：压缩终点的空气温度、压力和扰动 • 3、喷油定时：过大：将因喷油时刻缸内工质状态不利于着火， 使滞燃期增长;最高爆发压力过高，燃烧粗暴。 • 过小，将因着火前缸内温度与压力己下降，而使滞燃期也增长， 但活塞己下行使最高爆发压力降低，后燃增加，排气温度上升。 • 4、雾化质量 • 5、换气质量 • 6、运转工况：转速 和负荷
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• 从气缸内燃油发火燃烧到出现最高压力为止的这段时期称为速燃期。 柴袖机的发火点一般在上止点前几度曲轴转角，而最高爆发压力点约 为上止点后 lOCA 一 l5CA 。 * 特点是气缸中的压力迅速上升至最高爆 发压力。一是由于燃烧急剧进行，二是由于活塞的位移极微。在速燃 期中，不但烧掉了滞燃期形成的可燃混合气，还烧掉了速燃期喷入气 缸并已完成了燃烧准备的部分燃油，燃烧近乎在等容状态下进行。 • 评价速燃期的重要参数是平均压力增长率，它表示本阶段内气缸内相 应于单位曲轴转角的平均压力增长量。平均压力增长率小，则柴油机 工作柔和，燃烧平稳，无敲击声。大则粗暴，常伴有敲击声，一般 〈0。4MPA • 速燃期的燃烧速率很难直接用控制该燃烧期燃油与空气混合速度的办 法来加以控制，故亦称不可控燃烧期，由于速燃期的可燃混合气主要 是滞燃期喷入气缸的燃油所准备的，所以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。滞燃期对 燃烧质量起决定作用，控制滞燃期是影响燃烧过程的重要手段。此阶 段亦称预混合燃烧阶段
• 燃烧过程
• 二、燃烧过程
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1、滞燃阶段(A-B)
• *燃油从 A 点喷入气缸，这时虽然气缸中空气的温度一般高于在当时压 力下燃油的燃点，但燃油并不能立刻燃烧。从 A点至 B 点，气缸内的压 力基本与压缩线重合，直到 B 点因压力急剧上升才离开压缩线。 B 点是 发火点，因此从A点至B点称为燃烧过程的滞燃期。 *在滞燃期中，燃油进行着一系列发火前的物理和化学准备。燃抽在滞 燃期内没有产生明显的燃烧，焰前氧化反应的放热量与物理准备的吸热 量基本相等，因此气缸内的压力和温度基本与压缩压力和温度相同。滞 燃期气缸内的压力和温度取决于压缩终点的状态。 *滞燃期内形成的可燃混合气的数量决定了后续速燃期燃烧的急剧程度。 当滞燃期结束时，滞燃量将立即全部投入燃烧，而且这时活塞接近上止 点，气缸容积很小，致使气缸内压力偏离压缩线并迅速达到最高爆发压 力。 *滞燃期的长短可用滞燃角度(CA)表示，亦可用滞燃时间来表示 ， 应愈短愈好，但过短时也会发生不正常燃烧
2·排气污染物的净化措施
• *能过降低燃烧过程中的最高温度，可降低NO化合物的生成，但 同时降低了柴油机的经济性，而且还可能便炭烟和末燃的HC含 量增加 • *降低柴油机排气污染物可大体分成前处理、机内处理与后处理 三种方案。 • 1)前处理 • 前处理是对燃油或空气在进入气缸前进行预先处理，以期减少缸 内过程中所产生的有害排放物。如对燃油去硫、减少芳香烃含量、 精细过滤、乳化、磁化、放添加剂及对空气喷水、废气再循环等 • 对硫化物处理燃油去硫可能是今后优先使用的措施。
柴油机的排气污染与净化
• 1、排放限制：《MARPOL73/78公约》 • 关 于 NOx 限 值 ， 低 速 机 <130RPM 为 17g/(kW· h); 中 速 机 (130 一 2000r/min) 为 (17 一 9· 84)g/(kW· h); 高 速 机 (n>2000r/min) 为 9· 84g/(kW· h)。其二，关于SO2的限值，限制使用的燃油硫分不 大于1· 5%。 • 2、废气有害成分 • 有害成分：包括一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO)、碳氢化物(HC)、 二氧化硫(SO2）臭氧和微粒物质(如炭烟、油雾等） • 无直接危害(简称无害)成分：二氧化碳(C02)、 水蒸气(H20)、过 量空气以及残余氮(N)等。 • 3、危害： • 4、生成机理：
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4、后燃阶段(D-E)
• 后燃是燃烧过程在膨胀行程中的继续。其原因有二:一是在缓燃 期中难免有一部分燃油因遇不到足够的氧分子而来不及燃烧或燃 烧不完全;二是部分燃烧产物在高温下发生逆化学反应，这些燃 烧产物只能在活塞下行、气缸内温度下降后才能重新进行燃烧。 因此完全消除后燃现象是不可能的，但应设法使之减轻。后燃期 的终点很难确定，随柴油机负荷和燃烧过程进行的情况而异，一 般在上止点后8OCA一lOOCA。后燃期因气缸内温度开始下降， 活塞下行，工质膨胀比减小，致使燃油燃烧的热效率较低。后燃 期的存在使排气温度提高并由此使柴油机机件的热负荷增加，后 燃现象愈短愈好。缩短后燃期的措施是加强燃烧室内的空气运动， 改善混合气的形成。一般柴油机在低负荷运转时后燃期将缩短， 低速机的后燃期短于高速机。喷油器雾化不良、滴漏、气缸漏气、 换气不良、喷油太晚等，均使后燃增加。
2、速燃阶段(B-C)来自3、缓燃阶段(C-D)
• 从气缸内工质出现最高压力到出现最高温度这段燃烧期称为缓燃期。最 高温度一般出现在上止点后2OCA一35CA。在缓燃期中燃烧速度仍然很 快，工质温度可迅速上升至最高温度(约1700C一2000C瞬时温度)。在缓 燃期中由于燃烧室内已充满燃烧产物和正在燃烧的火焰，燃油油滴喷人 气缸即行蒸发燃烧。但此时由于活塞已离开上止点下行，气缸容积迅速 扩大，故燃烧燃油量虽多而工质压力却缓慢下降(近似于等压燃烧)。该 燃烧期的燃烧速度取决于喷入气缸的燃油分子寻找氧分子的速度，故亦 称扩散燃烧阶段。 此阶段燃烧室中的废气和燃烧中间产物增多而氧分子变少缓燃期的主 要矛盾是油气得到氧分子的速度赶不上燃烧速度的需要而发生不完全燃 烧。此燃烧期的长短主要取决于负荷大小，亦称可控燃烧期。 速燃期和缓燃期构成了燃油明显燃烧时期，故统称为主燃期。