柴油机燃油供给与调节综述

柴油机燃料供给与调节综述
11级车辆2班李白201131152027
柴油机以其独有优越性,在我国国民经济各领域应用广泛。

柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好，所以柴油发动机广泛的应用于大型柴油汽车上。

柴油机是在压缩过程接近终了时,将燃油在高压下喷入气缸,与压缩后的空气相混合，与压缩后的空气相混合，并经过一系列加热、蒸发、扩散、混合以及氧化过程而着火的，混合气形成所需的能量很大一部分来自高压喷射。

工况调节则是用改变每循环喷油量的方式调节。

为此，对于柴油机燃料供给与调节系统提出以下几个基本要求：
（1）能产生足够高的喷射压力，以保证燃油良好的雾化、混合气形成与燃烧。

燃料油束应当与燃烧方式、燃烧室形状以及气流运动相匹配，以保证燃油与空气的混合尽可能均匀。

（2）对应于柴油机每一工况（负荷与相应的转速）能精确、及时地控制每循环喷入气缸的燃油量。

当工况一定时，前后各相邻循环的喷油量应当一致，对于多缸柴油机而言，各缸的喷油量应当均匀。

（3）在柴油机运转的整个工况范围内，尽可能保持最佳的喷油时刻、喷油持续期与理想的喷油规律。

（4）能保证柴油机安全、可靠地工作（如防止柴油机超速与过热等现象的发生）。

柴油机燃料供给与调节的基础知识包括:燃料及其特性、混合气的形成及其燃烧过程和燃烧室的结构形式。

一、燃料及其特性
影响柴油机与燃油供给系统工作的柴油若干重要特性指标有：
1.、着火性、十六烷值和十六烷指数
高速柴油机要求柴油喷入燃烧室后迅速与空气形成均匀的混合气，并立即自动着火燃烧，因此要求燃料易于自燃。

从燃料开始喷入气缸到开始着火的间隔时间称为滞燃期或着火落后期。

燃料的自燃点（在空气存在下能自动着火的温度）低，则滞燃期短，即着火性能好。

一般以十六烷值作为评价柴油自燃性的指标，也可以有柴油指数或十六烷指数表示。

十六烷值是指与柴油自燃性相当的标准燃料中所含正十六烷的体积百分数。

标准燃料是用正十六烷与2-甲基萘按不同体积百分数配成的混合物。

其中正十六烷自燃性好，设定其十六烷值为100，α-甲基萘（1-甲基萘）自燃性差，设定其十六烷值为0
2、柴油的低温流动性
评定柴油低温流动性的指标主要有柴油的凝点、浊点与冷滤点。

而冷滤点与凝点的温度相差的越小越好。

3、闪点
闪点是石油产品在一定试验条件下加热后,当油料蒸气与周围空气形成的混合气接近火焰时,开始发出闪火时的温度。

对柴油闪点的要求随发动机的工
作条件和油箱的位置而不同。

4、粘度
衡量流体内部摩擦大小的尺度，是流体内阻碍其相对运动的一种特性，且随
温度的变化而改变，温度升高，粘度减少。

还有，热值、密度、溜程、润滑性、含硫量、清洁度与水分含量、添加剂等
方面的质量要求指标
二、混合气的形成方式及其燃烧过程
可以分为可燃混合气的形成与混合气燃烧过程两个阶段。

1、可燃合气的形成
柴油机可燃混合气的形成与燃烧的条件比较恶劣。

柴油机混合气形成的时间极短。

为了加速混合气的形成，在柴油机上要组织一定强度的空气涡流，如进气涡流和压缩涡流。

柴油机压缩冲程接近终点，气缸内空气温度上升到750~950K左右，超过了柴油的自燃温度。

此时喷油器将一定量高压柴油喷入气缸并形成可燃混合气。

可燃混合气中的柴油分子与空气中的氧分子在高温下发生化学反应，直至自燃着火。

随即开始迅速燃烧并膨胀作功。

2、混合气燃烧过程
通常将混合气的形成与燃烧过程按曲轴转角划分为四个阶段：滞燃期，速燃期，缓燃期和后燃期。

（一）着火延迟期
从柴油开始喷入气缸起到着火开始为止的这一段时期称为着火延迟期。

着火延迟期内，燃烧室内的混合气进行着物理和化学准备过程。

物理准备过程：燃油的粉碎分散、蒸发汽化和混合。

化学准备过程：混合气的
先期化学反应直至开始自燃。

影响着火延迟期长短的主要因素是：
喷油时缸内的温度和压力越高，则着火延迟期越短。

柴油的自燃性较好（十六值较高），着火延迟期较短。

燃烧室的形状和壁温等。

喷油提前角：开始喷油到活塞到达上止点所对应的曲轴转角为喷油提前角。

（二）速燃期
速燃期:从开始着火（即压力偏离压缩线）到出现最高压力.
特点：压力急剧上升，压力达到最高（有可能达到13MPa以上）
一般用压力升高率λp〔kPa／(º)曲轴〕表示压力急剧上升的程度。

式中：△p——速燃期始点和终点的气体压力差（kPa）;
△θ——速燃期始点和终点相对于上止点的曲轴转角差（CAº）。

特点：
（1）压力升高率很高，接近等容燃烧，工作粗暴。

（2）达到最高压力（6~9MPa）。

（3）继续喷油。

压力升高率过大，则柴油机工作粗暴，燃烧噪音大；同时运动零件承受较大的冲击负荷，影响其工作可靠性和使用寿命；
压力升高率大，燃烧迅速，柴油机的经济性和动力性会较好。

压力升高率应限制在一定的范围之内，柴油机的压力升高率一般应不大于0.4~0.5 MPa／(º)曲轴。

与汽油机相比，柴油机的压力升高率较大。

控制压力升高率的措施：
减小在着火延迟期内准备好的可燃混合气的量：
①缩短着火延迟期的时间
②减少着火延迟期内喷入
③减少可能形成可燃混合气的燃油
（三）缓燃期
缓燃期为图中的CD段，即从最大压力点至最高温度点。

当缓燃期开始时，虽然气缸内已形成燃烧产物，但仍有大量混合气正在燃烧。

特点：
（1）喷油过程基本结束，燃烧速率下降（氧气、柴油浓度减小，废气增多）。

（2）压力开始下降（气缸容积不断增大），温度达到最高。

最高温度可达2000K 左右，一般在上止点后20º~35º曲轴转角处出现。

（四）补燃期
从最高温度点起到燃油基本烧完时为止称为补燃期。

补燃期的终点很难准确地确定，一般当放热量达到循环总放热量的95％—99％时，可认为补燃期结束。

补燃期内燃油的燃烧可称为后燃，由于燃烧时间短促，混合气又不太均匀，总有少量燃油拖延到膨胀过程中继续燃烧。

特别在高速、高负荷工况下，因过量空气系数小，混合气形成和燃烧的时间更短，这种后燃现象就更为严重。

在补燃期中，由于活塞下行了相当的距离，气缸内容积增大很多，缸内压力和温度迅速下降，故燃烧速度很慢，所放出的热量很难有效利用，还使排气温度升高，导致散热损失增大，对柴油机的经济性不利。

此外，后燃还增加了有关零件的热负荷。

因此，应尽量缩短补燃期，减少补燃期内燃烧的燃油量。

三、燃烧室的结构形式
柴油机的燃烧室容积由活塞顶与气缸盖底面包围而成。

柴油机燃烧室按其结构型式可分为统一式燃烧室和分隔式燃烧室两大类。

1、统一式燃烧室(直接喷射式)
统一式燃烧室是由凹形活塞顶与气缸盖底面所包围的单一内腔，几乎全部容积都在活塞顶上。

2、分隔式燃烧室
分隔式燃烧室由两部分组成，一部分由活塞顶与气缸盖底面围成，称为主燃烧室；另一部分在气缸盖内，称为副燃烧室。

主、副燃烧室之间由一个或几个孔道相连通。

分隔式燃烧室的常见型式有涡流室式燃烧室和预燃室式燃烧室。

以上是本学期对柴油机燃油供给与调节这门课的学习与总结，感谢罗阔老师的教导，以后会继续深入学习这门有趣的课程。