柴油机燃油供给技术和燃油理论解析

所属类目:用车技巧 - 发布时间:2017-06-20

  柴油机性能图

 

  与汽油机的点燃式不同,柴油机点火形式为压燃式;柴油机的压缩比达到15-22,在压缩结束时气缸内的压力和温度远高于汽油机,此时将高压柴油喷入燃烧室,依靠气缸内的高温达到柴油的自燃温度,柴油自行着火。

 

柴油机工作原理

 

柴油机工作原理与汽油机对比

  柴油机燃油供给系统的作用可以用一句话来形容:根据柴油机运转工况的需要,定时、定量、定压的将雾化状态的清洁柴油喷入燃烧室,造成混合气体形成与燃烧的有利条件。

 

柴油机喷油泵原理图

 

传统柴油机燃油供给系统组成图

 

  定时:在压缩即将结束,活塞到达上止点前的某一时刻,喷油器向燃烧室喷射零状的柴油;

  定量:喷油器向燃烧室喷射的柴油数量决定了发动机的动力输出,在柴油机燃油供给系统中,对喷油量的控制非常严格精确;

  定压:为了实现高速零状柴油的喷射,要求喷油器的喷油压力非常高;

 

柴油机喷油泵总成

 

传统柴油机燃油供给系统喷油泵总成图

柴油机可燃混合物形成特点:

  1 混合空间小、时间短: 可燃混合物是在燃烧室内形成的,喷油、汽化、混合和燃烧都是在这个小空间内重叠进行,一边喷油,一边燃烧。由于是在压缩终了时才喷油,混合气的形成时间也极短,供油的持续时间只有汽油机的1/20~1/10,只占曲轴转角的15~35度

  2 混合气不均匀,α值变化范围很大: 由于混合气形成的空间和时间的限制,因而混合气成分在燃烧室各处的分布是很不均匀的。高速柴油机的过量空气系数α一般在1.15~2.2大范围内变化。这是由于柴油机的充气量一般变化不大,负荷的大小靠喷油量的多少来调节,从而改变了α值是“质的调节”。具体说:a、大负荷时喷油量多、α值小、混合气浓;b、怠速时喷油量少、α值大、混合气稀,α值可达4~6。

  3 边喷边燃,成分不断变化,发动机工作粗暴。

柴油机的燃油过程:

 

柴油机燃烧理论

柴油机燃烧过程-备燃期、速燃期、缓燃期和后燃期

 

  1 滞燃期:喷入气缸的燃料经理一系列的物理化学的变化过程,包括,燃料的雾化,加热,蒸发、与空气混合等准备阶段,虽然时间比较短,但对于整个燃烧过程的影响很大

  2 急燃期:燃料快速燃烧,气缸压力急剧增加。压力的升高速度决定了柴油机运转的平稳性,如果压力升高速度太大,则柴油机工作粗暴,运动零件受到很大负荷。为了保证平稳性,压力升高比不超过0.4兆帕/曲轴转角

  3 缓燃期:在气体工作容积不断增加的时候开始,如果能够保持燃烧的快速性,才能使气缸内的压力保持不变或稍有上升。所以,只有在缓燃期加速空气混合,才能使燃料迅速燃烧

  4 后燃期:后燃期的能量对发动机的做工作用不大,但增加零件的热负荷,燃烧情况不好,排放恶化。因此,尽量减少过后燃烧。

要使燃烧过程进行得好,混合气形成的好环是关键,所以对混合气形成的要求如下:

  1 必须要有足够的空气量和适当的柴油量

  因为柴油燃烧放出热量是由于柴油和空气中的氧气在一定温度和压力条件下产生化学作用的结果,所以空气与柴油是放热的两个重要因素。 空气量与柴油量比例不同,所形成的可燃混合气的成分也就不同,一般要求: α=1.3~1.5

  α过大,混合气过稀,燃烧速度慢,散发热量多,功率下降。

  α 过小,混合气过浓,燃烧不完全,油耗增加,冒黑烟,经济性变坏。

  2 喷油时刻要准确,混合气形成的规律应合适

  气缸中燃烧过程的主要放热阶段应该是上止点稍后,容积小可得到较高的压力,热效率高,热损失小,所以要求喷油时刻要准确。喷油过早,过晚对发动机工作都是不利的。

  过早:混合气提前形成,并在活塞到达上止点前像爆炸似的同时着火燃烧,结果给正在上行的活塞造成一个短时间阻力,并严重"敲缸"工作粗暴。

  过迟:混合气在活塞下行时才开始形成和燃烧,结果燃烧空间增大,从气缸壁面传走的热量增加,造成发动机过热,燃烧压力降低,气体压力推动活塞的效果减小,甚至有可能使部分混合气来不及燃烧而随废气排出去,功率下降。

  最好的喷油时刻与燃烧室的型式和发动机转速有关,对于一定结构的发动机在规定转速下,可通过试验找到一个功率大,油耗低的最好喷油时刻,通常用曲轴距活塞到达上止点的转角表示,称为喷油提前角。 供油提前角必须是可变的,随着转速的增加而增加。

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