影响柴油机燃烧的几个因素

影响柴油机燃烧过程的主要因素
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，1 kg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。

2.3柴油机负载
柴油机工作时，如果转速不变，充气量也不会变。

但是，当负载变化时，供油量也将变化，于是过量空气系数就会改变，这样将影响燃烧的完全性、及时性和放出热量的多少，从而影响柴油机的动力性和经济性。

当柴油机负载过小时，供油量很小，过量空气系数很大，此时虽然空气量很大，但燃烧放出的热量很少，使整个工作循环的温度和机件温度降低，着火延迟时期增长，这时对柴油机工作是不利的；当负载过大时，供油量增多，过量空气系数就减小，于是燃烧的持续时间增长，造成后燃强烈，使柴油机动力性和经济性下降。

由此可知，柴油机不宜长时间在负载过大或负载过小的情况下工作，在中等负载下工作最好。

2.4柴油机转速
当柴油机的转速逐渐升高时，压缩过程所经历的时间缩短，漏气损失和散热损失减少，压缩终了时的温度和压力升高，同时气体的涡流运动增强，使着火延迟时期缩短，因此，燃烧比较迅速、完全。

但转速太高时，由于气流的阻力与气流速度的平方成正比，结果反而使充气量降低，同时由于混合气形成的时间太短，柴油机来不及在上止点附近迅速、完全地燃烧，将同样使充气量降低，而且增加漏气损失和散热损失，降低压缩终了时的温度和压力，对燃烧的完全性和及时性均产生不利的影响。

所以柴油机不应在低转速和太高的转速下长时间工作。

2.5 喷油质量
喷油质量好的主要标志是喷出的油粒细小均匀，这样可以增大洫粒与空气接触的总面积，使燃料蒸发和氧化进行得较快，而缩着火延迟时期，有利于燃料迅速、完全地燃烧。

由此不仅能提高柴油机的动力性和经济性，且工作柔和，启动性能也会得到改善。

2.6 供油规律
供油规律指的是喷入燃烧室内的燃料量与曲轴转角的关系。

对供油规律的要求是：开始供油量不宜过多，在中期和末期要求供油量多些，这样可以避免因在着火延迟时期喷入过多的柴油而造成柴油机工作粗暴；同时供油的持续时间不宜过多，以免造成后燃严重。

影响供油规律的因素很多，如喷油泵凸轮的外形就是其中一个影响因素，当凸轮磨损后将会改变供油规律，从而影响柴油机的燃烧过程。

以上所述虽然都是影响柴油机燃烧过程的主要因素，但这些因素都不是孤立的，它们之间是相互影响，相互联系的，决不可孤立地、静止地去看待它们。