淺析影響柴油機燃燒的主要因素

摘 要：為使柴油機平穩、高效、可靠運行，本文重點分析了影響柴油機燃燒因素的幾個方面，歸納了對燃燒的改進措施和方法，目的在于改善柴油機的燃燒狀況，使柴油機發揮最大效率。

關鍵詞：影響 燃燒 滯燃期 改進方法

中圖分類號：U672.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0085-01

1 氣缸熱狀態的影響

柴油機工作時，噴入氣缸內的燃油并不是立即燃燒，而是要經過一系列物理和化學的準備過程，這段時間被稱為滯燃期。滯燃期的長短，不僅與燃油品質有關，在很大程度上受氣缸的熱狀態影響。若氣缸的密封性好，冷卻水溫度高，則氣缸壓縮終了溫度、壓力高，這就加速了燃油的吸熱、霧化，使滯燃期縮短，柴油機發火迅速，運轉平穩。反之，當滯燃期增長時，大量的混合氣積聚在氣缸中，一旦發火，必然會產生爆燃，導致機件的機械負荷增加，縮短使用壽命，影響柴油機的安全可靠運行。所以，柴油機冷車起動前，我們需要對柴油機進行暖缸，目的是為了改善氣缸的熱狀態，防止爆燃。

為使氣缸獲得比較良好的熱狀態，在管理中，必須控制冷卻水的溫度不能過低。適宜的冷卻水溫度不僅可以改善燃燒質量，也有利于提高燃油的熱效率。同時，我們還應從設備本身的密封性考慮，定期檢修氣閥和活塞環，使其保持良好的密封性，確保壓縮終了氣缸內有足夠高壓力和溫度。

2 每循環供氣量的影響

為使每循環噴入氣缸的燃油完全燃燒，就必須為其供給足夠的空氣量。從理論計算可得，為使1 kg燃油完全燃燒，所需的空氣量大約是14.3 kg左右。然而，在柴油機工作中，為使油料充分燃燒，空燃比必須大于14.3，目的是使噴入氣中缸的油粒周圍形成富氧，以防止油粒因缺氧而裂解或不完全燃燒導致后燃。適宜的空燃比應該是：不使燃燒產物超過煙度極限，實現完全燃燒。

增壓柴油機由于配備了廢棄渦輪增壓器和增壓中冷器裝置，使得每循環的供氣量增加，由于供氣密度的增加，使得壓縮終了的壓力和溫度都得到較大提高，氣缸的熱狀態得到改善，從而滯燃期縮短，柴油機工作也因此而變得平穩。

3 十六烷值的影響

十六烷值是影響燃油燃燒性能的重要指標，在很大程度上決定著燃油品質的好壞。十六烷值的高低決定了燃油的閃點、粘度以及蒸發性。

高十六烷值的燃油所含芳香烴的量較少，從分子結構看，氫碳原子比較大。在燃燒方面，氫比炭更容易燃燒，生成產物是水，不會污染空氣。所以高十六烷值的燃油更容易發火燃燒，滯燃期也短，這種燃油若在合適的噴油提前角被噴入氣缸，在氧氣充足的條件下，能夠充分燃燒，柴油機工作平穩、噪音小、熱效率也高。但過高十六烷值燃油會在缺氧環境下，引起雙向燃燒并發生裂解，使排氣煙度值增大，造成空氣污染。因此，十六烷值也并非越高越好。

4 供油正時的影響

供油正時正確與否，直接影響柴油機整機功率的發揮和燃油的熱效率。為得到最大的平均指示有效壓力，我們往往把供油正時調整在使做功爆壓的峰值發生在上死點后15度左右；合適的供油提前角，應該把上死點包含在滯燃期內，使燃燒發生在上死點附近，并使燃燒的峰值壓力不超過氣缸材料所限定的允許值。供油提前角太早或太遲，都將使燃油的滯燃期增加。

當供油提前角過小時，噴油過程延后，因缸內溫度壓力已開始下降，而使滯燃期增長，整個燃燒過程后移，后燃加劇，機件的熱負荷增加，排氣溫度升高，導致柴油機做功能力降低，未燃燒的燃油對增壓器、廢氣鍋爐加熱盤管及整個排氣流道造成污染；同時，由于活塞、活塞環、缸套機件過熱，會破壞氣缸壁面上潤滑油膜的形成，嚴重者會導致柴油機發生拉缸事故。若供油提前角過大，則缸內還沒有達到較高的壓縮壓力和溫度，則燃油滯燃期增加，缸內一旦發火燃燒，會發生劇烈的爆燃，致使機件的機械負荷增加，降低了機件的使用壽命，機器運行的可靠度降低。因此對噴油泵供油提前角的調整，必須準確、合適。

5 換氣質量的影響

柴油機每循環進入氣缸內的新鮮空氣越多，廢氣掃除的越干凈，則燃油的燃燒就越完全。

影響換氣質量的主要因素有：增壓壓力、排氣背壓、氣閥定時、流道的清潔程度、掃氣形式等。所以管理中，要定期沖洗增壓器、清洗進氣濾網和廢氣鍋爐，清理煙道。保持較高的增壓壓力、較低的排氣背壓。定期檢查氣閥定時，確保定時的準確性。

對于既定的柴油機，其掃氣形式是不變的。直流掃氣優越與回流掃氣，為了提高換氣質量，有的掃氣口還在垂直和水平方向上帶有傾角，以使氣流旋轉上升，提高了換氣質量。

6 燃油霧化質量的影響

衡量燃油霧化質量好壞的指標是：霧化細度和均勻度。噴入氣缸內燃油的霧化細度和均勻度越高，越有利于燃油的吸熱、汽化，為燃燒發火創造有利條件，縮短滯燃期。影響燃油霧化質量的因素有：噴油壓力、燃油品質、噴孔直徑、噴射背壓。當噴射壓力過高或過低時，都將破壞油束與燃燒室的配合形狀；噴孔直徑變大，會導致霧化不良；噴射被壓升高，油粒與空氣的摩擦增加，有利于霧化；綜上因素在管理中，要定期檢查噴油器的起閥壓力和霧化質量，檢查氣閥和活塞環的密封性，檢查增壓器的工作性能，確保排氣流道暢通，使燃油良好霧化，燃燒平穩、完全。經驗表明：當針閥偶件噴孔直徑增大10%或升程變化20%以上時，必須及時換新。

7 轉速的影響

提高柴油機轉速，可提高壓縮終了氣缸內的壓力和溫度，減少氣缸漏氣和散熱損失，增強缸內氣流擾動，對霧化吸熱有利，滯燃期縮短，燃燒充分。但轉速升高，會使滯燃角變大，供油角延長，導致后燃。因此，高速柴油機對使用的燃油品質要求較高。

8 壓縮比的影響

壓縮比增加，氣缸中壓縮終了的壓力和溫度升高，滯燃期縮短，有利于燃燒。但壓縮比的增大會增加設備機械負荷，摩擦功耗增加，同時泄露加劇。合理的壓縮比是：采用能滿足起動和現有燃料相一致的最低壓縮比。

9 結論

這種方法就是將燃油噴射到球形燃燒室的壁面上，形成薄的油膜，在強烈的渦流作用下，形成可燃混合氣。由于滯燃期內所蒸發的燃油量比普通燃燒方法要少的多，所以不會產生爆燃。同時燃油直接噴射到壁面，可保持較低的溫度，抑制了熱裂解反應，避免了炭煙的形成，實現了平穩、無煙地燃燒。另外，壓縮渦流和燃燒渦流，促進了熱混合，不會造成后燃傾向，使燃油的熱效率得到較好發揮。曼恩—M柴油機是燃燒成功的一個典范。

參考文獻

[1]杜榮銘.船舶柴油機[M].大連海事大學出版社.