图1中曲线0是温度曲线图T-Ф,曲线1是压力曲线图p-Ф,曲线2是针阀升程曲线图h-Ф,曲线3是喷油器针阀腔压力曲线图pa-Ф,曲线4是喷油泵燃油压力曲线图PH,曲线5是纯压缩线。a点为油泵腔压力为油管剩余压力点,b点为油泵出油阀开启点(供油点),c点为着火点,d点为针阀开启点(喷油点),e点为油泵压力开始升高点(几何供油点),y点为缸内压力最高点,z点为缸内温度最高点。
1.燃烧过程四个阶段
①滞燃期(d-c)缸内压力急剧上升到发火点,燃烧的第一阶段。在这一阶段,喷入气缸的燃油主要进行一系列的物理化学准备,包括雾化、加热、蒸发、扩散与空气混合及预氧化等。滞燃期的长短直接影响到第二阶段的燃烧及放热规律。滞燃期过长会使积累在气缸内的燃油燃烧剧烈,缸内压力急剧上升。
②急燃期(c-y)着火点到缸内压力最高点,燃烧的第二阶段。滞燃期内形成的大量可燃混合气在此期间燃烧,活塞此时处于上止点附近,容积变化不大,压力升高很快,可用单位曲柄转角的压力升高值dp/d来衡量。dp/d过大的柴油发电机工作粗暴,易发生燃烧敲缸。
③缓燃期(y-z)缸内压力最高点到缸内温度最高点,燃烧的第三阶段。主燃阶段,放热量达循环总热量的60%~70%,气体温度迅速升高到最高温度。
④后燃期(z-)缸内温度最高点以后的燃烧,燃烧的第四阶段。在后燃期,活塞已经下行,燃料在较低的膨胀比下放热,热量得不到有效利用,经济性减低,排温升高。所以应改善混合气的形成,尽量缩短后燃期。
2.燃烧过程的放热规律
图2为高速柴油发电机的典型放热规律曲线,图中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。可将其分为三个阶段。
第一阶段(ab):相当于急燃期,延续时间较短,约占5°~7°曲柄转角,放出约20%的热量,这一阶段燃烧的特征是预混合燃烧。
第二阶段(bc):相当于缓燃期,约占40°曲柄转角,放出约60%热量,这一阶段燃烧的特征是扩散燃烧。
第三阶段(cd):相当于后燃期,约占60°曲柄转角,是放热过程的尾部,存在于膨胀行程,放热量小,放出约20%热量。
图2 放热规律
3.影响燃烧过程的因素
i.燃油品质,如十六烷值、黏度、发热值及馏程等。尤其是十六烷值的大小对滞燃期的长短影响最大,十六烷值高,自燃性好,滞燃期短,燃烧平稳。但过高的十六烷值使燃油容易在高温下裂解为游离碳,造成燃烧不完全,柴油发电机冒黑烟。十六烷值过低,会使滞燃期长,柴油机工作粗暴。
ii.换气质量,换气质量越好,燃烧越完全,要调整好配气正时。
iii.气缸热状态,压缩终点气缸内的温度和压力对燃烧过程有很大的影响。压缩终点的温度和压力高,滞燃期短,柴油机工作柔和。
iv.燃油雾化质量,雾化良好的燃油可以缩短滞燃期和后燃期,使燃烧更完全。
V.喷油提前角,合理的喷油提前角使燃烧过程合理,经济性及动力性提高。
Vi.柴油发电机的转速和负荷。
4.控制燃烧过程的措施
①运行管理 保证换气质量良好,喷射正常,燃油品质。
②日常航行管理 观察烟色,观察各缸排温,测量最高爆发压力,测取各缸示功图。