4-4第四节混合气的形成和燃烧.docx

Ml IALMORE AIRTHAN f ijF IANGLEMAIN SPHAVSTREAMAlR-FUkLMIXING REGIONHOLE邱心ANGLETCTAL SPRAY.FNGTH第四节 混合气的形成和燃烧在柴油机中燃油经过喷油器，以很高的压力喷入气缸，与气缸中的压缩空气混合，自行 发火并燃烧。由于时间有限，要保证后续的燃烧完善，必须有一套完好的喷油设备，及与之 配合的燃烧室。有些柴油机的燃烧必须有适当的空气运动，这就要求燃油雾化、空气运动及 燃烧室这三要素之间有良好的配合。一、燃油的雾化燃油自喷油器喷孔中在高压下以高速（可达200m/s）喷出，被雾化成很微小的细粒，其 直径从5gm到250pm不等。较大油粒在运动中根据空气压力和燃油表面张力及粘度之间的 平衡，还可进一步分裂为微细的颗粒，这些油粒具有一定的贯穿力，使它们能够均匀地分布 在燃烧室中。即燃油雾化靠的是（1）紊流，（2）空气分子的撞击、摩擦。燃油雾化成无数 的细微油滴，增加了表面面积，加速了从空气中的吸热过程和油滴的气化过程，加快了燃烧 和能量转化，对提高柴油机性能有极大的帮助。1. 油雾的形成油束参数及周围空气情况如图4-4-1所示。喷油初期，喷注前锋首先依靠自己的惯性力，然后依靠后续喷注对它的推进而向前飞驰。 根据喷射过程的压力变化，初始喷注的速度并不是最高速度，而在最大喷射压力时，喷口处 的喷注速度才是最高喷速。喷注在最高喷速下以最大的惯性力推动先头喷注前进。喷油后期，缸内压力升高，而喷油压力却迅速下降。这时喷孔两端的压力差迅速减小。 喷注尾部的速度低于其前面的喷注速度。喷注前锋部分，实际上是不断补充和更新的。因为最早进入缸内的喷注，受迎面空气阻 力最早也最大，同时受热时间也最长，因而气化也最早。供油停止后，喷注失去了后续部分， 由于喷孔两端压力差和喷速均较小，因而 向径向扩展较慢，密度较大，不易雾化和 汽化。此阶段的液相油注是最后参加燃烧 的燃油，其热效率较差，容易在高温中裂 解成碳烟。喷注的前锋高速飞驰时，其后会形成 低压区。因而出现引射效应和四周空气补 充入内的卷吸效应。燃油的引射效应和空 气的卷吸效应对喷注的撕裂、破碎和雾化 起着加速和促进作用。每束油注在燃烧室中的空间分布，形 成一个由许多油粒组成、外形与圆锥体相 似的油束，如图4-4-1所示。在油束中间部 分油粒密集、直径大，称油雾核区；而外围部分油粒直径小，且燃油蒸汽与油滴共存，故称油气混合区。2. 喷雾特性喷雾特性通常包括雾化质量和油束的几何形状两方面。表征雾化质量的主要指标有二个：(1) 雾化细度 它表示油束中的油粒平均直径，其值越小则油雾喷得越细，越有利于 可燃混合气的形成。(2) 雾化均匀度它表示油粒直径的变化范围，可用油粒的最大直径与平均直径之差 来表示。其直径差越小，则说明雾化越均匀。表征油束几何形状的参数也有二个：(1) 锥角8见图4-4-1。它表示油束的扩散能力和紧密程度。0大就说明油束扩散能力 强、油粒细、散布好，因而燃油与空气接触表面积大，有利于混合气形成。(2) 射程L见图4-4-1。它表示油束的贯穿距离，并标志着油束前锋在压缩空气中贯 穿的深度。如射程过短，油束就不能布满燃烧室的全部容积，距喷油器较远区域内的空气不 能得到充分利用。如射程过长，则有一部分燃油将喷到燃烧室壁面上。这两种情况都会使燃 烧恶化，柴油机的功率和经济性下降。3. 影响雾化的主要因素影响雾化的主要因素有喷油压力、喷油器喷孔直径、燃油粘度和喷射背压。1) 喷油压力当喷油压力增大时，雾化细度及均匀度提高，油束锥角和射程增大，雾化质量提高。这 是因为当喷油压力提高时，燃油从喷孔喷出的速度增大，使油注本身的扰动加居U，燃油的引 射效应以及空气的卷吸效应增强，同时燃油在压缩空气中的阻力与空气分子的撞击、摩擦也 随之增大，故燃油雾化较好。2) 喷孔直径当喷孔直径增大时，雾化细度和均匀度均下降，但油束射程增大而锥角减小。相反，当 喷孔直径减小时，雾化细度及均匀度提高，油束锥角增大而射程减小。3) 燃油粘度当燃油粘度增加时，由于其流动性差，分裂较困难，故雾化不良。为保证雾化良好，当 使用粘度较高的燃油时应采取预热措施以降低燃油粘度。粘度对喷雾的影响参见图4-4-2。VISCOSITY TOO HIGHPROPER VISCOSlTVVliiCOSlIY TOO图4-4-2燃油粘度对喷雾的影响4) 喷射背压当喷射背压增加时，即缸内压缩空气的密度增加，燃油喷射时受到的阻力与空气分子的 撞击、摩擦增加，因此雾化质量提高，锥角变大，而射程缩短。二、混合气的形成混合气形成过程是控制和决定燃烧过程的关键因素。它在喷油过程与燃烧过程之间起着 承上启下的纽带作用。1 .对混合气形成的要求为保证后续的燃烧过程能取得良好的效果，柴油机对混合气形成过程有下列共同的要 求：(1) 在柴油机所要求的极短时间内，燃油要能快速地破碎、雾化、吸热、汽化、扩散 至空气中，并与空气混合成有一定浓度的可燃混合气。(2) 要适当减少着火前的供油量，以避免过高的放热峰值，最大压力升高率，最高爆 炸压力。同时，要加速中、后期的混合和燃烧速度。(3) 要充分利用燃烧室内的一切空气，使之参与混合。要使活塞顶隙、气阀坑等处的 空间尽量小，以提高实际的过量空气系数。(4) 在充分利用进气涡流的同时，要尽量组织挤压涡流，以便于组织燃烧室空间内的 复合涡流。要使整个混合气形成过程和燃烧过程在各种涡流的促进下进行。(5) 在混合气形成过程中，要尽量发挥喷油过程，气流运动和燃烧室结构、形状的作 用，并使三者配合，以便加速和完善油气混合。2. 混合气形成的方式及特点柴油机混合气形成有许多种方式，但比较典型的方式有雾化混合型、油膜混合型及雾化 油膜混合型三种。1) 雾化混合型雾化混合型亦称空间混合型。这种混合气形成方式是在喷油压力较高的条件下，燃油高 速喷入燃烧室空间。其喷油器的喷孔数较多，孔径相对来说较小，在无进气涡流或较弱涡流 情况下将油喷成雾状。由于各油束均匀分布于燃烧室内，油雾弥散于燃烧室的空气中。这种混合气体形成所需要的能量主要来自油束的动能。它是由喷油泵的压力能转化成油 束的速度能而来。所以，在油与气的双方混合中，起主导作用的是油。因而，它可视为主要 是油找气的混合方式。雾化混合是一种传统的混合气形成方式，大多数柴油机目前仍采用此方式来形成混合 气。尤其是船舶柴油机，绝大多数采用此方式。雾化混合型的优点是：不必专门组织进气涡流，从而避免了复杂的进气道以及由此造成 的充气效率的下降，因而柴油机的经济性较好。其缺点是：供油设备的制造水平和调试管理 水平要求高，供油系统的故 障相对来说较多，发动机工 作易粗暴。2) 油膜混合型油膜混合型又称M燃烧系统，见图4-4-3赢，它用喷油嘴将大部分燃油喷到球型燃烧室的壁面上，形成一定厚度的 油膜，另有一小部分燃油直接喷入燃烧室中引燃。同时，进气采用螺旋进气道，造成强烈的 进气涡流，活塞上行时又在球型燃烧室中形成挤压涡流，将燃烧室壁面上的油膜吹拂扩展到 相当大的面积，扩大了油的汽化面积。油膜从燃烧壁面和热空气中吸热，并在强劲气流吹拂 下分层汽化、分批投入燃烧。这种混合气形成所需要的能量主要来自进气的涡流，因而可以将其视为气找油的一种混 合气形成方式。油膜混合型的优点是：工作柔和，缸内最高燃烧压力和最高燃烧温度不太高，NOx排放 较低。另外，由于以油膜蒸发为混合气形成方式，因而对喷射系统的要求较低；喷射压力也 不高，故喷射系统故障较少。其缺点是：受供油系统和进气系统变动的影响较大，因而燃烧 过程的稳定性较差，且冷起动较困难。此外，对活塞壁面的温度控制要求较高。尽管油膜混合型方式在实用上有局限性，主要用于高速小型柴油机，但在加深对燃烧理 论的研究上却具有十分重大的价值。3）雾化油膜混合型鉴于雾化混合型和油膜混合型混合气形成方式存在着互相相反的优缺点，现代中小型柴 油机，在吸取这两种混合气形成方式优点的同时，力图避免或减小这二者各自的缺点，从而 形成雾化油膜混合型方式。具体做法是：将喷注的前锋涂布到燃烧室一定部位的壁面上，让 其吸取壁热和热空气中的热量，并在空气涡流的吹拂下分层汽化，分批地投入混合和燃烧， 而大部分的燃油仍以传统的雾化混合型方式形成混合气，见图4-4-3a）。这种方式可以使在着火前喷入气缸的部分燃油附在燃烧室壁上，而不先燃烧；待以雾化 混合型方式形成的混合气着火、缸内温度上升后，再分层分批地投入燃烧。这样既可以减少 着火前的混合气形成量，又可以提高中后期混合速度。以前大功率中速机往往也不组织进气涡流，后来有些机型开始组织弱进气涡流，例如进 气道带有螺旋形。油束中心油粒大，是富油区，惯性大，随扰动气流偏转小，油束中心裸露， 加快受热、蒸发、与空气混合。改善燃油的空间分布。提高了经济性。如PC2-6有效燃油消 耗率因此下降了 34g/kWh。涡流强弱应与燃烧室尺寸及燃油的喷射配合好，涡流强，油束 贯穿能力也应强。如涡流太强，且不说进气道因螺旋形厉害，进气阻力损失大。还会造成燃 烧室外围成了贫油区，使此处空气得不到充分利用。3. 影响混合气形成的因素由于柴油机机型不同，有不同的燃烧室和不同的转速，因而影响可燃烧混合气形成的因 素亦有区别，现综合主要影响因素如下：（1）燃油的雾化质量。良好的雾化质量对于形成可燃混合气具有重要作用，喷射系统 必须使喷入气缸的燃油达到燃烧室所要求的雾化质量。开式燃烧室对雾化程度要求最高，使 用喷嘴的孔数最多，喷油压力最高；半开式燃烧室要求雾化程度次之，使用较多孔喷嘴，喷 油压力较高；分隔式燃烧室要求雾化程度最低，可用单孔喷嘴和使用较低的喷油压力。高速 机采用涡流室式燃烧室或半开式燃烧室要求雾化质量相对较低，而低速机采用开式燃烧室要 求雾化质量则相对较高。但对绝大部分船舶柴油机来讲，由于采用开式燃烧室，采用雾化混 合型方式来形成可燃混合气，故雾化质量是极其关键的。(2) 燃烧室空气涡流。燃烧室空气涡动可促使油束分散，增大混合的范围，改善燃油 的空间分布状态。空气运动能促使油粒分散到更大的空间里去。涡流越强，气流对油束的吹 散作用也较大。空气涡流对于采用气找油的油膜混合型方式来说，具有重要意义。(3) 喷油器喷孔数目及孔径。喷油器喷孔数目及孔径大小，不但与雾化质量有关，而 且还与空气涡流的强度有关。如果涡流强，则孔数少，一般46个，甚至单孔；涡流弱， 则孔数多，如78个；如完全无涡流，则孔数更多，如912个。总之，喷油孔数目及孔 径要根据缸内涡流情况及所要求的雾化质量来确定。(4) 压缩终点的缸内热状态。压缩终点的缸内热状态即为压缩终点缸内空气压力、温 度以及空气涡流等，对燃油的雾化质量、可燃混合气的形成都有影响。(5) 燃烧室类型。燃烧室的类型是多种多样的，对不同的燃烧室，其形成的空气涡流 的强弱及涡动方式会有很大区别，因而在形成可燃混合气时也有显著差异。三、燃烧室燃油、空气和燃烧室是研究柴油机燃烧过程的三大内容。它们三者的最佳匹配是改善燃 烧过程的关键所在。所以，对燃烧室应与油、气配合研究。燃烧室的几何形状、相对于气缸 中心线的位置以及与油泵的相互关系，对于燃烧过程的完善程度以及柴油机性能的优劣极为 重要。燃烧室分为直喷式与分隔式两大类。直喷式包括开式与半开式两类，而分隔式有涡流室 和预燃室两种。1. 直喷式燃烧室1)开式燃烧室开式燃烧室是由气缸盖底面、活塞顶面及气缸壁所围成的容积，适用于缸径D 160mm 的柴油机，船舶主机、发电副机均采用这种燃烧室。如图4-4-4所示。其可燃混合气形成的 特点是：采用雾化混合型方式形成空间混合，对雾化质量要求较高，为此采用多孔喷嘴，喷 油压力较高。一般无进气涡流或 组织弱进气涡流，要求油束与燃 烧室形状配合，以充分利用燃烧 室中的空气。开式燃烧室的优缺点有：(1) 燃烧室基本上是一个空 间。形状简单，相对散热面积小， 加上燃烧过程中无节流损失，因 此其最大优点是经济性好，且容 易起动。(2) 由于完全依靠空间混 合，在滞燃期内形成的可燃混合气较多，因此压力升高率较大，且直接作用在活塞上，使得工作较粗暴，机械负荷大。(3) 对燃油品质及转速较敏感。因喷油压力随转速变化导致雾化质量随转速而变化， 转速降低则雾化质量变差，燃烧不良。如燃油粘度较大，则雾化不良，燃烧恶化。(4) 过量空气系数必须较大。因为混合气形成主要靠喷雾质量，为油找气的方式，故 为了保证燃烧完善，必须选用较大的过量空气系数。2)半开式燃烧室半开式燃烧室基本上由余隙容积和深坑容积两部分组成。按其形成可燃气方式的不同， 可分为油膜型及雾化油膜型两种。油膜型燃烧室的深坑形状呈球形。(通常位于活塞顶部)，故又称球型燃烧室，如图4-4-3赢 所示。其可燃混合气形成主要以油膜蒸发为主，同时利用了强进气涡流。燃油大部分喷到球 形壁面上，小部分以极细的油雾喷到燃烧室空间作为燃烧的引燃油，形成火源。然后靠此火 源点燃从壁面上已蒸发形成的可燃混合气。这种燃烧过程也称为M燃烧过程。油膜型燃烧室对燃油喷射系统的要求较低，可用单孔或双孔喷油嘴。其特点是：(1) 工作柔和、无烟、性能指标好。(2) 空气利用率高，过量空气系数较低，已降至1.1。(3) 冷起动比较困难。因为空间雾化燃油量少，起动时燃烧室壁温低，壁面上蒸发混 合的燃油少，对起动不利。(4) 对增压适应性差。因增压后每循环供油量大使油膜变厚，影响可燃混合气形成的 速度。(5) 在大缸径柴油机上应用困难。因为当缸径增大时每循环供油量增多，而燃烧室的y乙相对表面积减小，这样使油膜变厚，影响混合气形成的速度。- -图4-4-3 (。)所示为雾化油膜混合型燃烧 室。这种燃烧室是受球型燃烧室的启发而研 制成的。其特点是把一部分燃油喷向活塞顶内 的燃烧室空间，另一部分喷向活塞顶面。它兼 具有空间混合与油膜混合两者的优点，经济性 较好，运转较柔和且排放有害成分较低。2. 分隔式燃烧室在分隔式燃烧室，整个燃烧室的容积 分成两个部分：一部分在气缸盖与活塞顶 之间，称为主燃烧室；另一部分位于气缸 盖内，称为涡流室或预燃室。两者之间用 一个或数个通道相连。1)涡流室式燃烧室涡流室式燃烧室如图4-4-5所示。在 涡流室中由于压缩涡流的存在，使燃油与 空气形成一次混合并着火；着火后，涡流 室的压力升高，高压燃气夹带大量未燃油图4-4-5涡流室式燃烧室0 RINGNOZZLEPRECDM&USTlOhi雾冲入主燃烧室，形成燃烧涡流，与其中的空气进行二次混合，并进行主燃烧过程。其可燃 混合气的形成主要利用有组织的强烈空气涡流，而对燃油雾化质量要求不高，可使用轴针式 单孔喷油器，启阀压力也较低即可。2）预燃室式燃烧室预燃室燃烧室如图4-4-6所示。在预燃室中不产生压缩涡流，预燃室的主要作用是在主 燃烧室中形成燃烧涡流。在预燃室中只燃烧少量燃油，利用这部分燃油的燃烧能量，将其中 的混合气高速喷入主燃烧室，并在其中造成气体运动，促使大部分燃油在主燃烧室中混合并 燃烧。这种燃烧室对燃油雾化质量要求也不高。分隔式燃烧室的特点：（1）因空气流速高，燃烧与空气混合良好，空气利用率高，因此过量空气系数小。（2）主燃烧室内压力升高率较低，因此工作平稳，噪音较低，烟色较好。（3）对转速与燃油品质不敏感。（4）散热损失，燃烧过程中节流损失均较大，因而其经济性差，冷起动困难。四、柴油机对燃烧过程的要求在柴油机的工作过程中，燃烧是个主要过程，对柴油机工作性能影响最大。燃烧过程的 好坏直接影响热能转变为机械劝的数量和效率。所以对柴油机的动力性指标、经济性指标、 工作可靠性和使用寿命都有很重要的影响。对柴油机燃烧过程的总要求是：燃烧完全、迅速及时，工作平稳不粗暴，空气利用率高。燃烧完全是指喷入气缸的燃油能完全燃烧，使燃油的化学能尽量多地转变为气体的热 能。燃烧迅速及时 由于燃油在气缸内进行燃烧的时间很短，又要求燃烧完全，因此要求燃 烧过程必须十分迅速，绝大部分燃油应在活塞位于上止点附近及时烧完。燃烧过程平稳不粗暴在燃烧过程中，气缸内压力上升速度不要太快，以免引起振动和 噪音，造成对运动部件、轴承等过大的冲击而导致损坏。此外，过高的最大爆发压力会造成 各受力部件机械负荷过大，各连接部位的过度磨损而缩短使用寿命。空气利用率高燃烧过程应在保证燃烧完全、机械负荷和热负荷不致过高的情况下，充 分利用进入气缸的新鲜空气，以便多喷 油，提高柴油机的功率。五、燃烧过程柴油机的实际燃烧过程，是一个复 杂的物理及化学变化过程，受到诸多因 素的影响，其放热规律与理想放热规律 之间存在着很大的差别。压方在燃烧过程中，气缸内气体的压力 和温度不断变化，这个压力及温度是综 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 随曲柄转角的关系如图4-4-7所示。图中曲线0是气缸温度曲线八©图、曲线1是气缸压力曲线p-图、曲线2是针阀升程曲 线h-图、曲线3是喷油器针阀腔压力pn图，而曲线4是喷油泵燃油压力pH图、曲线5 为纯压缩线。图中«点为油泵腔压力为油管剩余压力的点，力点为油泵出油阀开启点（供油 始点），c点为着火点，d为针阀开启点（即为喷油始点），e点为油泵油压力开始升高点（几 何供油始点），j点为缸内压力最高点，而z点为缸内温度最高点。1. 燃烧过程四阶段根据油泵供油、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、急 燃期、缓燃期及后燃期等四个阶段。1）滞燃期从喷油开始（d点）到缸内气体压力开始急剧上升的发火点C点）为止称滞燃期，又称 着火延迟期，此为燃烧过程的第一阶段。在这一阶段，气缸内的压力基本上与纯压缩线相重合。在此期间，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。这种物理与化学准备阶段对每一个燃油分子来 说，有先有后。实际上，在气缸内两种准备是交叉进行的。从目前的技术状况来看，滞燃期过长是柴油机燃烧过程的通病，应力求缩短柴油机的滞 燃期。滞燃期的长短可用滞燃时间R （s）或滞燃角 （曲柄转角度）来表示。虽然滞燃期内 没有产生明显的燃烧，但这段时间过长对以后的燃烧过程有着决定性的影响，特别是它直接 影响第二阶段（急燃期）的燃烧及相应的放热规律。因为在滞燃期内，气缸中已积累了一定 的油量（滞燃量），这些油经过一定程度的物理和化学准备，在第二阶段一起燃烧，使缸内 压力急剧上升。也就是说，在滞燃期内形成的可燃混合气的数量决定了下阶段急燃期燃烧的 急剧程度。2）急燃期从着火点（c点）开始到缸内气体压力最高点（j点）为止，称为急燃期，此为燃烧的第 二阶段。在急燃期中，由于滞燃期内形成的大量可燃混合气几乎同时燃烧，而此时活塞处于上止 点附近，气缸容积变化不大，故可认为是等容燃烧过程。评价等容燃烧过程的主要指标是压 力升高率，即单位曲柄转角的压力升高值dpg压力升高率决定了柴油机燃烧过程的柔和性。压力升高率小的柴油机工作平稳，燃烧柔 和。压力升高率过大的柴油机工作粗暴，可能发出敲击声，此现象称燃烧敲缸。速燃期的燃 烧速率难于直接用控制该燃烧期燃油与空气混合速度的办法来加以控制，故亦称不可控燃烧 期。3）缓燃期从缸内气体压力最高点（j点）到缸内气体温度最高点（Z点）为止，称为缓燃期，此 为燃烧的第三阶段。在这一阶段，燃烧仍以很快的速度进行，放热量可达循环总放热量的6070%，气体 温度迅速上升至最高温度（约达17002000°C）。由于燃烧室中充满火焰、温度又高，故燃 油一喷入气缸内即行蒸发燃烧。同时活塞已离开上止点下行，所以燃油燃烧虽多，但由于气 缸容积增大，气缸内气体压力仍开始缓慢下降。此燃烧期的长短主要取决于负荷大小，边喷 边烧，故亦称可控燃烧期。由于在急燃期和缓燃期内总共燃烧掉的燃油占循环总油量的80%90%左右，构成了燃 烧过程的主要部分，故常将这两者统称为主要燃烧阶段。4）后燃期缸内气体温度最高点（Z点）以后发生的燃烧过程，称为后燃期，此为燃烧过程的第四 阶段。在柴油机中，由于燃烧时间短促，燃油和空气的混合又不均匀，总有一些燃油由于遇不 到充分的氧分子而未燃或未完全燃烧，而拖延到膨胀过程中继续燃烧。在后燃期中，因为活 塞下行，燃料在较低的膨胀比下放热，所放出的热量得不到有效利用，一方面降低了经济性， 另一方面提高了排气温度，排气温度的升高，又使柴油机的热负荷增加，气缸、活塞、气阀 温度升高，影响可靠性，影响使用寿命。因此，应力求增加新鲜空气量，确保燃油雾化良好， 改善混合气的形成，尽量缩短后燃期。2. 燃烧过程的放热规律研究气缸内的燃烧过程放热规律已成为分析或评价燃烧过程的品质常用的有效方法之 一。燃烧过程的放热规律可用两个指标来表示，如图4-4-8所示，一个是放热率，另一个是 总放热量。放热率dQ/d是指燃油在单位曲柄转角内所放出的热量。总放热量就是到某一曲 柄转角时所累积的放热总量。图中的实线为燃烧过程的放热率曲线，虚线为燃烧过程的总放 热量曲线。图4-4-8放热规律六、影响燃烧过程的因素如前所述，影响柴油机燃烧过程的因素极为复杂，下面仅从管理使用角度，讨论在燃烧 系统确定情况下的各影响因素。1. 燃油品质燃油的性能指标中，如十六烷值、粘度、发热值及馏程等对柴油机发火燃烧有直接影响， 尤其是十六烷值的大小对滞燃期的长短影响最大。燃油在其它条件相同的情况下，十六烷值 愈高，自燃着火性能愈好，滞燃时间愈短，燃烧过程愈平稳。但过高的十六烷值，使燃油1容易在高温下裂化分解为游离碳，造成燃烧不完全，柴油机冒黑烟；十六烷值过低，会使滞 燃期变长，燃油着火滞后，造成缸内最高燃烧压力和压力升高率变高，使柴油机工作变得粗 暴。低速机对R较不敏感，对十六烷值要求不那么高。低速机燃烧时间长，T1期间喷入的燃 油仅占15%30% （高速机可达100%）。重油着火性能差，十六烷值低，R较长，但挥发慢， Ti期间物理化学准备好的混合气少，燃烧缓慢，由柴油改烧重油时，pmax下降，主要燃烧阶 段延后，后燃加重。所以，应适当加大供油提前角，以降低ge。2. 换气质量换气质量直接影响进入气缸内的新鲜空气量，当燃油有足够量的氧与之化合时，燃烧就 完全迅速。对于增压柴油机来说，增压度越高，增压系统的工作状态越是严重影响着进入气 缸的空气量。所以，越应确保增压系统工作良好。如果增压系统流道阻塞，或配气正时不适当，会使换气质量变差，使得气缸内的新鲜空 气量减少，引起燃烧恶化，排气温度上升，严重时会冒黑烟。3. 气缸热状态缸内气体压缩终点的压力和温度，对燃烧过程有很大影响。若压缩终点的压力和温度较 高，则会使发火前的物理和化学准备过程加速，滞燃期缩短，使柴油机工作柔和；若压缩终 点的压力和温度太低，则会产生着火困难并阻碍燃烧的进行。对劣质燃油影响更严重，滞燃 时间更长和更易导致燃烧不完全。气缸内的压缩温度及压力主要取决于压缩比和气缸冷却水的冷却情况，以及活塞环和气 阀是否密封。因此当压缩比减小后，应立即调整恢复正常，否则压缩压力和温度都会降低。 同时应避免冷车起动柴油机，否则散热严重而使压缩终点的温度降低，造成起动困难，所以 起动前必须进行暖缸。若活塞环折断或粘结，或者气阀的密封性不良，均会导致严重漏气， 这样不仅会使压缩终点的压力温度降低，而且会使气缸中的空气量减小，结果都会引起燃烧 不良。4. 燃油雾化质量燃油的雾化质量，直接影响燃烧过程的各个阶段。雾化质量好，将使燃烧前的准备时间 缩短，R就短，柴油机工作平稳。而且，燃油细粒能与空气充分混合，容易燃烧完全，后燃 期短。船用的大中型柴油机，其燃油雾化质量的好坏主要取决于喷油设备，如喷油设备发生 故障，则将直接影响柴油机的燃烧过程。例如，当喷油器针阀因关闭不严而漏油时，将使后 燃严重，甚至发生排气冒黑烟现象。一般情况下，可以根据排气颜色的变化大致判断喷油器 的工作状况。5. 喷油提前角喷油提前角对柴油机的燃烧过程有直接影响。如提前角太大，则由于喷油时气缸内的压 力和温度较低而使滞燃期延长，最大爆发压力及压力升高率增大，从而使柴油机工作粗暴； 若提前角太小，则会使主要燃烧阶段后移，最大爆发压力降低，并使后燃增加，热效率降低。 因此每一种柴油机都有一个最佳的喷油提前角，使燃烧过程比较合理，既有较高的经济性和 动力性，又能平稳运转。在可靠工作的前提下，经济性最好的喷油提前角是其pmax等于标定 值时的喷油提前角。因此，在管理中要定期进行测量调整，保持这一最佳的喷油提前角。增压柴油机为了限制pmax，标定工况下的供油提前角取得偏小，主要燃烧阶段适当后移。 保证了可靠性，牺牲了一点经济性。同一柴油机不同负荷时有不同的最佳喷油提前角。负荷较小时，pmax较低，柴油机承受 机械负荷的能力没有充分发挥，把喷油提前角适当加大，可使ge降低。X同一柴油机燃用不同的燃油，最佳喷油提前角也不同。由柴油改烧重油时，由于重油燃 烧缓慢，pmax下降，主要燃烧阶段延后，后燃加重。应适当加大供油提前角，提高pmax，减 少后燃，可使ge降低。6. 柴油机的转速和负荷柴油机转速的变化对滞燃期和整个燃烧过程都会发生影响。柴油机转速上升，活塞平均 速度相应上升，气缸漏气及散热损失减少，压缩温度和压力将上升。同时，转速升高能使喷 油压力提高，燃油雾化变好，加速了着火准备过程。此外，转速升高时，燃烧室内的空气扰 动加剧，促使油气混合。综上所述，转速升高能提高混合气形成的速度，使滞燃时间T.有所1缩短。另一方面，转速升高，曲柄每转过1所需的时间减少得比C更快（按比例），会使滞燃 1角增大。在这段滞燃角内喷入气缸的燃油增多，从而使速燃期的pmax和dp/dw增大。此外， 转速的升高使得以曲轴转角计的喷油过程延长，特别是燃烧过程不可能总与转速的升高成比例 地加速进行，从而使以曲柄转角计的燃烧过程延长，后燃加剧。柴油机的负荷对滞燃期.也有间接影响。当负荷增加时，每循环喷油量增加，气缸内的 1总发热量也随之增加，使燃烧室壁温提高，使滞燃期稍有缩短。但是在负荷增加时，因每 循环喷油量增多和喷油过程的延长，总的燃烧持续期几乎是成比例增长的，其最大燃烧压力 提高，后燃加剧。除此之外，喷油规律对燃烧过程也有很大影响。凡是影响喷油规律的因素都会影响燃烧 过程。七、控制燃烧过程的措施要组织一个既柔和又经济性高的燃烧过程，在运转管理等方面可采取相应的措施。1. 运转管理方面（1）确保换气质量良好。为了做到这一点，增压柴油机还要维持增压系统有良好的工 作性能，使进入气缸中的空气得到保证。应根据情况及时清洁进、排气口和进、排气通道。 有气阀的柴油机应确保有正确的气阀正时。此外，还要注意活塞环和气缸套的磨损情况，以 保证进入气缸内的空气不致过多的漏泄。在空气方面为燃烧过程创造有利条件。（2）确保燃油喷射正常。特别要使喷油泵有合适的供油定时和适合要求的供油量，使 喷油器有正确的启阀压力和良好的雾化状态，并避免不正常喷射的出现。（3）关注所使用燃油的品质。因燃油性能指标中，密度、粘度和CCAI值和十六烷值对 燃烧过程影响很大，所以喷油泵的供油定时要按燃油十六烷值的大小调节妥当。如换用其它 油种大体上可由最高燃烧压力来判断并进行调节。2. 日常航行管理（1）观看排气颜色。柴油机排气的正常烟色是隐约可见的淡灰色。若发现冒黑烟，则 表示燃烧不正常。但要判断哪一只气缸不正常，则还须观察各缸排温而定。一般燃烧不正常 的气缸排温要比正常的气缸高。（2）察看各缸排气温度。若某一缸排气温度低于一般平均值，则可能是由于该缸喷油 量较小而使负荷不均，也有可能是喷油提前角过大。若某一缸排气温度超过平均值较多，则 有两种可能：一是该缸喷油量太多而超负荷；二是喷油提前角过小或由于喷油设备发生故障 而出现严重后燃现象。至于究竟属于哪一种情况，还须从其它方面进行观察。(3) 测量气缸最高爆发压力。一般来说，根据最高爆发压力值，即可大致判断出各缸 供油提前角的变化。最高爆发压力值过高，则可能是喷油泵的供油提前角过大。同时，测取 各缸压缩压力，可以判断各缸的压缩状态。(4) 测取各缸示功图。根据示功图可计算出各缸的平均指示压力、指示功率，以检查 各缸负荷是否均匀。同时，测取各缸的p-9示功图，以便判断各缸的燃烧情况。