滞燃期对燃烧过程的重要影响

　　在燃烧过程中，气缸内气体的压力和温度不断变化，压力和温度是综合反映燃烧进行情况的最重要的参数，可以用来分析燃烧过程的进展情况，其与曲柄转角的关系如图1-9所示。

图1-8 单个油滴的着火区域

T_c—热空气温度 T_w—油滴周围混合气温度

C_u—油滴周围混合气浓度 W—化学反应速度

图1-9 柴油机燃烧过程(www.xing528.com)

1—喷油始点 2—缸内压力线偏离纯压缩线始点

3—最高压力点 4—最高温度点

Ⅰ—滞燃期 Ⅱ—速燃期 Ⅲ—缓燃期 Ⅳ—后燃期

h—针阀升程 Q—循环放热量

dQ/dϕ—放热速率 dq/dϕ—喷油速率

　　根据油泵供油、喷油器喷油及气缸压力、温度的变化特点，可将燃烧过程分为滞燃期、速燃期、缓燃期及后燃期四个阶段。　　(1)滞燃期 从喷油开始到缸内压力线与压缩线偏离的始点阶段，称为滞燃期或着火延迟期。在压缩终点，缸内空气温度达到450～800℃，大于柴油的自燃温度(330～350℃)，但不会立即着火，而是需要进行着火前的准备。一般着火延迟时间为0.7～3ms。　　滞燃期中，燃油没有明显的燃烧，气缸内的压力基本上与纯压缩线相重合。喷入气缸的燃油主要进行一系列的物理和化学准备，包括燃油的雾化、加热、蒸发、扩散与空气混合等物理准备阶段，以及着火前的预氧化等化学准备阶段。　　滞燃期对燃烧过程有重要的影响：在滞燃期内的喷油量均经充分的物理和化学准备，而且此时活塞已接近上止点，气缸容积很小，一旦发火燃烧，这些可燃混合物会瞬时燃烧，使缸内的压力迅速升高到最高爆炸压力。如滞燃期过长，因参与瞬时燃烧的可燃混合气过多，压力升高过快，使柴油机工作粗暴，发生敲缸和机件损坏，因此应力求缩短滞燃期。　　喷油时缸内温度、压力及燃料性质是影响滞燃期的主要因素。　　(2)速燃期 从缸内压力线与压缩线偏离的始点到缸内出现最高压力点的时期称为速燃期。着火后，在滞燃期内形成的混合气同时燃烧，活塞在上止点附近，接近于等容燃烧，平均压力升高率升高很快，放热率大。此时期因近似等容燃烧，缸内压力升高到最高爆炸压力，同时是不可控燃烧。燃烧过程速度过快，使平均压力升高率过大而产生燃烧敲缸。　　(3)缓燃期 从缸内最高压力点到最高温度点称为缓燃期。速燃期内喷入的燃油在此阶段燃烧，放热量较大，占总放热量的70％～80％。一般在上止点后20～35℃A，出现循环最高温度，达1600～2000℃。大部分燃油在此阶段燃烧。燃烧产物增多，氧和燃油浓度下降，燃烧速度缓慢。温度虽升高，但活塞已下行，压力近似不变，近于等压燃烧。由于混合时间短，高温缺氧下易形成炭烟，要求过量空气系数大于1。　　缓燃期近似等压燃烧，是可控燃烧(负荷大小)。在缓燃期内缸内达到最高温度，燃烧速率逐渐降低。此阶段主要矛盾：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。为改善此阶段的燃烧质量，应设法加强燃烧室内的空气扰动及加速混合气的形成。速燃期和缓燃期一起构成主燃烧期。　　(4)后燃期 从温度最高到燃料燃烧结束的阶段是后燃期。因为远离上止点放热，后燃的危害包括排气温度升高，热负荷增加；燃烧室等部件过热，可靠性降低、可靠性效率降低；油耗率增加，经济性降低；可能引起烟囱着火造成火灾，因此应尽量缩短后燃期。　　形成后燃的主要原因有喷油提前角太小、超负荷运行，喷油结束太迟、喷油雾化不良甚至产生滴漏现象，气缸密封不好、燃油品质不好或雾化预热温度太低等。