摘 要：为使柴油机平稳、高效、可靠运行，本文重点分析了影响柴油机燃烧因素的几个方面，归纳了对燃烧的改进措施和方法，目的在于改善柴油机的燃烧状况，使柴油机发挥最大效率。 关键词：影响 燃烧 滞燃期 改进方法 中图分类号：U672.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0085-01 1 气缸热状态的影响 柴油机工作时，喷入气缸内的燃油并不是立即燃烧，而是要经过一系列物理和化学的准备过程，这段时间被称为滞燃期。滞燃期的长短，不仅与燃油品质有关，在很大程度上受气缸的热状态影响。若气缸的密封性好，冷却水温度高，则气缸压缩终了温度、压力高，这就加速了燃油的吸热、雾化，使滞燃期缩短，柴油机发火迅速，运转平稳。反之，当滞燃期增长时，大量的混合气积聚在气缸中，一旦发火，必然会产生爆燃，导致机件的机械负荷增加，缩短使用寿命，影响柴油机的安全可靠运行。所以，柴油机冷车起动前，我们需要对柴油机进行暖缸，目的是为了改善气缸的热状态，防止爆燃。 为使气缸获得比较良好的热状态，在管理中，必须控制冷却水的温度不能过低。适宜的冷却水温度不仅可以改善燃烧质量，也有利于提高燃油的热效率。同时，我们还应从设备本身的密封性考虑，定期检修气阀和活塞环，使其保持良好的密封性，确保压缩终了气缸内有足够高压力和温度。 2 每循环供气量的影响 为使每循环喷入气缸的燃油完全燃烧，就必须为其供给足够的空气量。从理论计算可得，为使1 kg燃油完全燃烧，所需的空气量大约是14.3 kg左右。然而，在柴油机工作中，为使油料充分燃烧，空燃比必须大于14.3，目的是使喷入气中缸的油粒周围形成富氧，以防止油粒因缺氧而裂解或不完全燃烧导致后燃。适宜的空燃比应该是：不使燃烧产物超过烟度极限，实现完全燃烧。 增压柴油机由于配备了废弃涡轮增压器和增压中冷器装置，使得每循环的供气量增加，由于供气密度的增加，使得压缩终了的压力和温度都得到较大提高，气缸的热状态得到改善，从而滞燃期缩短，柴油机工作也因此而变得平稳。 3 十六烷值的影响 十六烷值是影响燃油燃烧性能的重要指标，在很大程度上决定着燃油品质的好坏。十六烷值的高低决定了燃油的闪点、粘度以及蒸发性。 高十六烷值的燃油所含芳香烃的量较少，从分子结构看，氢碳原子比较大。在燃烧方面，氢比炭更容易燃烧，生成产物是水，不会污染空气。所以高十六烷值的燃油更容易发火燃烧，滞燃期也短，这种燃油若在合适的喷油提前角被喷入气缸，在氧气充足的条件下，能够充分燃烧，柴油机工作平稳、噪音小、热效率也高。但过高十六烷值燃油会在缺氧环境下，引起双向燃烧并发生裂解，使排气烟度值增大，造成空气污染。因此，十六烷值也并非越高越好。 4 供油正时的影响 供油正时正确与否，直接影响柴油机整机功率的发挥和燃油的热效率。为得到最大的平均指示有效压力，我们往往把供油正时调整在使做功爆压的峰值发生在上死点后15度左右；合适的供油提前角，应该把上死点包含在滞燃期内，使燃烧发生在上死点附近，并使燃烧的峰值压力不超过气缸材料所限定的允许值。供油提前角太早或太迟，都将使燃油的滞燃期增加。 当供油提前角过小时，喷油过程延后，因缸内温度压力已开始下降，而使滞燃期增长，整个燃烧过程后移，后燃加剧，机件的热负荷增加，排气温度升高，导致柴油机做功能力降低，未燃烧的燃油对增压器、废气锅炉加热盘管及整个排气流道造成污染；同时，由于活塞、活塞环、缸套机件过热，会破坏气缸壁面上润滑油膜的形成，严重者会导致柴油机发生拉缸事故。若供油提前角过大，则缸内还没有达到较高的压缩压力和温度，则燃油滞燃期增加，缸内一旦发火燃烧，会发生剧烈的爆燃，致使机件的机械负荷增加，降低了机件的使用寿命，机器运行的可靠度降低。因此对喷油泵供油提前角的调整，必须准确、合适。 5 换气质量的影响 柴油机每循环进入气缸内的新鲜空气越多，废气扫除的越干净，则燃油的燃烧就越完全。 影响换气质量的主要因素有：增压压力、排气背压、气阀定时、流道的清洁程度、扫气形式等。所以管理中，要定期冲洗增压器、清洗进气滤网和废气锅炉，清理烟道。保持较高的增压压力、较低的排气背压。定期检查气阀定时，确保定时的准确性。 对于既定的柴油机，其扫气形式是不变的。直流扫气优越与回流扫气，为了提高换气质量，有的扫气口还在垂直和水平方向上带有倾角，以使气流旋转上升，提高了换气质量。 6 燃油雾化质量的影响 衡量燃油雾化质量好坏的指标是：雾化细度和均匀度。喷入气缸内燃油的雾化细度和均匀度越高，越有利于燃油的吸热、汽化，为燃烧发火创造有利条件，缩短滞燃期。影响燃油雾化质量的因素有：喷油压力、燃油品质、喷孔直径、喷射背压。当喷射压力过高或过低时，都将破坏油束与燃烧室的配合形状；喷孔直径变大，会导致雾化不良；喷射被压升高，油粒与空气的摩擦增加，有利于雾化；综上因素在管理中，要定期检查喷油器的起阀压力和雾化质量，检查气阀和活塞环的密封性，检查增压器的工作性能，确保排气流道畅通，使燃油良好雾化，燃烧平稳、完全。经验表明：当针阀偶件喷孔直径增大10%或升程变化20%以上时，必须及时换新。 7 转速的影响 提高柴油机转速，可提高压缩终了气缸内的压力和温度，减少气缸漏气和散热损失，增强缸内气流扰动，对雾化吸热有利，滞燃期缩短，燃烧充分。但转速升高，会使滞燃角变大，供油角延长，导致后燃。因此，高速柴油机对使用的燃油品质要求较高。 8 压缩比的影响 压缩比增加，气缸中压缩终了的压力和温度升高，滞燃期缩短，有利于燃烧。但压缩比的增大会增加设备机械负荷，摩擦功耗增加，同时泄露加剧。合理的压缩比是：采用能满足起动和现有燃料相一致的最低压缩比。 9 结论 这种方法就是将燃油喷射到球形燃烧室的壁面上，形成薄的油膜，在强烈的涡流作用下，形成可燃混合气。由于滞燃期内所蒸发的燃油量比普通燃烧方法要少的多，所以不会产生爆燃。同时燃油直接喷射到壁面，可保持较低的温度，抑制了热裂解反应，避免了炭烟的形成，实现了平稳、无烟地燃烧。另外，压缩涡流和燃烧涡流，促进了热混合，不会造成后燃倾向，使燃油的热效率得到较好发挥。曼恩—M柴油机是燃烧成功的一个典范。 参考文献 [1] 杜荣铭.船舶柴油机[M].大连海事大学出版社.
摘 要：为使柴油机平稳、高效、可靠运行，本文重点分析了影响柴油机燃烧因素的几个方面，归纳了对燃烧的改进措施和方法，目的在于改善柴油机的燃烧状况，使柴油机发挥最大效率。 关键词：影响 燃烧 滞燃期 改进方法 中图分类号：U672.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0085-01 1 气缸热状态的影响 柴油机工作时，喷入气缸内的燃油并不是立即燃烧，而是要经过一系列物理和化学的准备过程，这段时间被称为滞燃期。滞燃期的长短，不仅与燃油品质有关，在很大程度上受气缸的热状态影响。若气缸的密封性好，冷却水温度高，则气缸压缩终了温度、压力高，这就加速了燃油的吸热、雾化，使滞燃期缩短，柴油机发火迅速，运转平稳。反之，当滞燃期增长时，大量的混合气积聚在气缸中，一旦发火，必然会产生爆燃，导致机件的机械负荷增加，缩短使用寿命，影响柴油机的安全可靠运行。所以，柴油机冷车起动前，我们需要对柴油机进行暖缸，目的是为了改善气缸的热状态，防止爆燃。 为使气缸获得比较良好的热状态，在管理中，必须控制冷却水的温度不能过低。适宜的冷却水温度不仅可以改善燃烧质量，也有利于提高燃油的热效率。同时，我们还应从设备本身的密封性考虑，定期检修气阀和活塞环，使其保持良好的密封性，确保压缩终了气缸内有足够高压力和温度。 2 每循环供气量的影响 为使每循环喷入气缸的燃油完全燃烧，就必须为其供给足够的空气量。从理论计算可得，为使1 kg燃油完全燃烧，所需的空气量大约是14.3 kg左右。然而，在柴油机工作中，为使油料充分燃烧，空燃比必须大于14.3，目的是使喷入气中缸的油粒周围形成富氧，以防止油粒因缺氧而裂解或不完全燃烧导致后燃。适宜的空燃比应该是：不使燃烧产物超过烟度极限，实现完全燃烧。 增压柴油机由于配备了废弃涡轮增压器和增压中冷器装置，使得每循环的供气量增加，由于供气密度的增加，使得压缩终了的压力和温度都得到较大提高，气缸的热状态得到改善，从而滞燃期缩短，柴油机工作也因此而变得平稳。 3 十六烷值的影响 十六烷值是影响燃油燃烧性能的重要指标，在很大程度上决定着燃油品质的好坏。十六烷值的高低决定了燃油的闪点、粘度以及蒸发性。 高十六烷值的燃油所含芳香烃的量较少，从分子结构看，氢碳原子比较大。在燃烧方面，氢比炭更容易燃烧，生成产物是水，不会污染空气。所以高十六烷值的燃油更容易发火燃烧，滞燃期也短，这种燃油若在合适的喷油提前角被喷入气缸，在氧气充足的条件下，能够充分燃烧，柴油机工作平稳、噪音小、热效率也高。但过高十六烷值燃油会在缺氧环境下，引起双向燃烧并发生裂解，使排气烟度值增大，造成空气污染。因此，十六烷值也并非越高越好。 4 供油正时的影响 供油正时正确与否，直接影响柴油机整机功率的发挥和燃油的热效率。为得到最大的平均指示有效压力，我们往往把供油正时调整在使做功爆压的峰值发生在上死点后15度左右；合适的供油提前角，应该把上死点包含在滞燃期内，使燃烧发生在上死点附近，并使燃烧的峰值压力不超过气缸材料所限定的允许值。供油提前角太早或太迟，都将使燃油的滞燃期增加。 当供油提前角过小时，喷油过程延后，因缸内温度压力已开始下降，而使滞燃期增长，整个燃烧过程后移，后燃加剧，机件的热负荷增加，排气温度升高，导致柴油机做功能力降低，未燃烧的燃油对增压器、废气锅炉加热盘管及整个排气流道造成污染；同时，由于活塞、活塞环、缸套机件过热，会破坏气缸壁面上润滑油膜的形成，严重者会导致柴油机发生拉缸事故。若供油提前角过大，则缸内还没有达到较高的压缩压力和温度，则燃油滞燃期增加，缸内一旦发火燃烧，会发生剧烈的爆燃，致使机件的机械负荷增加，降低了机件的使用寿命，机器运行的可靠度降低。因此对喷油泵供油提前角的调整，必须准确、合适。 5 换气质量的影响 柴油机每循环进入气缸内的新鲜空气越多，废气扫除的越干净，则燃油的燃烧就越完全。 影响换气质量的主要因素有：增压压力、排气背压、气阀定时、流道的清洁程度、扫气形式等。所以管理中，要定期冲洗增压器、清洗进气滤网和废气锅炉，清理烟道。保持较高的增压压力、较低的排气背压。定期检查气阀定时，确保定时的准确性。 对于既定的柴油机，其扫气形式是不变的。直流扫气优越与回流扫气，为了提高换气质量，有的扫气口还在垂直和水平方向上带有倾角，以使气流旋转上升，提高了换气质量。 6 燃油雾化质量的影响 衡量燃油雾化质量好坏的指标是：雾化细度和均匀度。喷入气缸内燃油的雾化细度和均匀度越高，越有利于燃油的吸热、汽化，为燃烧发火创造有利条件，缩短滞燃期。影响燃油雾化质量的因素有：喷油压力、燃油品质、喷孔直径、喷射背压。当喷射压力过高或过低时，都将破坏油束与燃烧室的配合形状；喷孔直径变大，会导致雾化不良；喷射被压升高，油粒与空气的摩擦增加，有利于雾化；综上因素在管理中，要定期检查喷油器的起阀压力和雾化质量，检查气阀和活塞环的密封性，检查增压器的工作性能，确保排气流道畅通，使燃油良好雾化，燃烧平稳、完全。经验表明：当针阀偶件喷孔直径增大10%或升程变化20%以上时，必须及时换新。 7 转速的影响 提高柴油机转速，可提高压缩终了气缸内的压力和温度，减少气缸漏气和散热损失，增强缸内气流扰动，对雾化吸热有利，滞燃期缩短，燃烧充分。但转速升高，会使滞燃角变大，供油角延长，导致后燃。因此，高速柴油机对使用的燃油品质要求较高。 8 压缩比的影响 压缩比增加，气缸中压缩终了的压力和温度升高，滞燃期缩短，有利于燃烧。但压缩比的增大会增加设备机械负荷，摩擦功耗增加，同时泄露加剧。合理的压缩比是：采用能满足起动和现有燃料相一致的最低压缩比。 9 结论 这种方法就是将燃油喷射到球形燃烧室的壁面上，形成薄的油膜，在强烈的涡流作用下，形成可燃混合气。由于滞燃期内所蒸发的燃油量比普通燃烧方法要少的多，所以不会产生爆燃。同时燃油直接喷射到壁面，可保持较低的温度，抑制了热裂解反应，避免了炭烟的形成，实现了平稳、无烟地燃烧。另外，压缩涡流和燃烧涡流，促进了热混合，不会造成后燃倾向，使燃油的热效率得到较好发挥。曼恩—M柴油机是燃烧成功的一个典范。 参考文献 [1] 杜荣铭.船舶柴油机[M].大连海事大学出版社.