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柴油發(fā)電機(jī)燃燒過程各階段的特點(diǎn)是什么
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摘要:柴油發(fā)電機(jī)的實(shí)際燃燒過程是很復(fù)雜的物理化學(xué)變化過程,氣缸內(nèi)氣體的溫度和壓力不斷變化,其隨曲柄轉(zhuǎn)角的變化如圖1所示。
圖1 燃燒過程曲線 |
圖1中曲線0是溫度曲線圖T-Ф,曲線1是壓力曲線圖p-Ф,曲線2是針閥升程曲線圖h-Ф,曲線3是噴油器針閥腔壓力曲線圖pa-Ф,曲線4是噴油泵燃油壓力曲線圖PH,曲線5是純壓縮線。a點(diǎn)為油泵腔壓力為油管剩余壓力點(diǎn),b點(diǎn)為油泵出油閥開啟點(diǎn)(供油點(diǎn)),c點(diǎn)為著火點(diǎn),d點(diǎn)為針閥開啟點(diǎn)(噴油點(diǎn)),e點(diǎn)為油泵壓力開始升高點(diǎn)(幾何供油點(diǎn)),y點(diǎn)為缸內(nèi)壓力最高點(diǎn),z點(diǎn)為缸內(nèi)溫度最高點(diǎn)。
1.燃燒過程四個(gè)階段
①滯燃期(d-c)缸內(nèi)壓力急劇上升到發(fā)火點(diǎn),燃燒的第一階段。在這一階段,噴入氣缸的燃油主要進(jìn)行一系列的物理化學(xué)準(zhǔn)備,包括霧化、加熱、蒸發(fā)、擴(kuò)散與空氣混合及預(yù)氧化等。滯燃期的長短直接影響到第二階段的燃燒及放熱規(guī)律。滯燃期過長會(huì)使積累在氣缸內(nèi)的燃油燃燒劇烈,缸內(nèi)壓力急劇上升。
②急燃期(c-y)著火點(diǎn)到缸內(nèi)壓力最高點(diǎn),燃燒的第二階段。滯燃期內(nèi)形成的大量可燃混合氣在此期間燃燒,活塞此時(shí)處于上止點(diǎn)附近,容積變化不大,壓力升高很快,可用單位曲柄轉(zhuǎn)角的壓力升高值dp/d來衡量。dp/d過大的柴油發(fā)電機(jī)工作粗暴,易發(fā)生燃燒敲缸。
③緩燃期(y-z)缸內(nèi)壓力最高點(diǎn)到缸內(nèi)溫度最高點(diǎn),燃燒的第三階段。主燃階段,放熱量達(dá)循環(huán)總熱量的60%~70%,氣體溫度迅速升高到最高溫度。
④后燃期(z-)缸內(nèi)溫度最高點(diǎn)以后的燃燒,燃燒的第四階段。在后燃期,活塞已經(jīng)下行,燃料在較低的膨脹比下放熱,熱量得不到有效利用,經(jīng)濟(jì)性減低,排溫升高。所以應(yīng)改善混合氣的形成,盡量縮短后燃期。
2.燃燒過程的放熱規(guī)律
圖2為高速柴油發(fā)電機(jī)的典型放熱規(guī)律曲線,圖中實(shí)線為燃燒過程的放熱率曲線,虛線為燃燒過程的總放熱量曲線。可將其分為三個(gè)階段。
第一階段(ab):相當(dāng)于急燃期,延續(xù)時(shí)間較短,約占5°~7°曲柄轉(zhuǎn)角,放出約20%的熱量,這一階段燃燒的特征是預(yù)混合燃燒。
第二階段(bc):相當(dāng)于緩燃期,約占40°曲柄轉(zhuǎn)角,放出約60%熱量,這一階段燃燒的特征是擴(kuò)散燃燒。
第三階段(cd):相當(dāng)于后燃期,約占60°曲柄轉(zhuǎn)角,是放熱過程的尾部,存在于膨脹行程,放熱量小,放出約20%熱量。
圖2 放熱規(guī)律 |
3.影響燃燒過程的因素
i.燃油品質(zhì),如十六烷值、黏度、發(fā)熱值及餾程等。尤其是十六烷值的大小對(duì)滯燃期的長短影響最大,十六烷值高,自燃性好,滯燃期短,燃燒平穩(wěn)。但過高的十六烷值使燃油容易在高溫下裂解為游離碳,造成燃燒不完全,柴油發(fā)電機(jī)冒黑煙。十六烷值過低,會(huì)使滯燃期長,柴油機(jī)工作粗暴。
ii.換氣質(zhì)量,換氣質(zhì)量越好,燃燒越完全,要調(diào)整好配氣正時(shí)。
iii.氣缸熱狀態(tài),壓縮終點(diǎn)氣缸內(nèi)的溫度和壓力對(duì)燃燒過程有很大的影響。壓縮終點(diǎn)的溫度和壓力高,滯燃期短,柴油機(jī)工作柔和。
iv.燃油霧化質(zhì)量,霧化良好的燃油可以縮短滯燃期和后燃期,使燃燒更完全。
V.噴油提前角,合理的噴油提前角使燃燒過程合理,經(jīng)濟(jì)性及動(dòng)力性提高。
Vi.柴油發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷。
4.控制燃燒過程的措施
①運(yùn)行管理 保證換氣質(zhì)量良好,噴射正常,燃油品質(zhì)。
②日常航行管理 觀察煙色,觀察各缸排溫,測(cè)量最高爆發(fā)壓力,測(cè)取各缸示功圖。