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柴油机的燃烧过程的特性

时间:2017-08-04 16:52  点击:  次
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由于柴油的蒸发差,柴油机靠喷油器将柴油在高压下喷入气缸,分散成数以百万计的细小油滴,这些油滴在气缸内高温、高压的热空气中,经加热、蒸发、扩散、混合和焰前反应等一系列物理、化学准备,最后着火。由于每次喷射要持续一定的时间,一般在缸内着火时喷射过程尚未结束,故混合气形成过程和燃烧是重叠进行的,即:边喷油边燃烧。柴油机是靠调节循环喷油量的多少来调节负荷,而循环进气量基本不变。因此,每循环平均的混合气浓度随负荷变化而变化,这种负荷调节方式被称为“质调节”。这与汽油机的负荷调节方式大不相同。
柴油机的燃烧过程可划分为滞燃期、速燃期、缓燃期和后燃期四个阶段。
第Ⅰ阶段-滞燃期,指柴油开始喷入气缸到着火开始的这一段时期。此阶段包括燃油的雾化、加热、蒸发、扩散与空气混合等物理变化,以及重分子的裂化、燃油的低温氧化等化学变化,到混合气浓度和温度比较合适、氧化充分的一处或几处同时着火。
第Ⅱ阶段-速燃期,指从着火开始到出现最高压力的这一段时期。此阶段并没有把滞燃期内喷入的燃油全部烧光,主要取决于混合气形成条件的情况,但至少会把相当部分已喷入气缸并混合好的油量烧掉,所以这一阶段的燃烧又叫预混合燃烧。
第Ⅲ阶段-缓燃期,指从最高压力点开始到出现最高温度时的这一段时期。缓燃期开始时,虽然气缸内已形成燃烧产物,但仍有大量混合气正在燃烧。在缓燃期的初期,喷油过程可能仍未结束,因此缓燃期中燃烧过程仍以相当高的速度进行,并放出大量热量,使气体温度升高到最大值。但由于是在气缸容积加速增大的情况下进行的,因此气缸内气体压力迅速下降。
第Ⅳ阶段-后燃期,指从缓燃期终点到燃油基本烧完(一般放热量达到循环总放热量的95%~97%时)的这一段时期。前一阶段燃烧中,燃料由喷注中心向外扩散的过程中受到已燃废气的包围,使一部分燃料拖到后期燃烧,形成后燃期。柴油机燃烧过程的特性,是分析柴油机有害排放物形成特点和研究排放物控制的基础。

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