【文章內(nèi)容簡介】 記方便，壓縮行程得次序保持不變，即右圖（ d）中不表示轉(zhuǎn)速變化。 由圖（ b）可見，起動運轉(zhuǎn)的第一次著火后的初始階段，伴隨有不發(fā)火現(xiàn)象。在持續(xù)起動運轉(zhuǎn) 24s(64 次循環(huán) )中，只著火 12 次。從每次循環(huán)所測得的壓力峰值和 發(fā)火次數(shù)的示意圖可見，在 12 次著火之間其循環(huán)壓力峰值和示功圖，有相當大的差別，這是 起動過程中運轉(zhuǎn)粗暴和不穩(wěn)定原因所在。 由圖（ c）可見：混合氣著火性能以噴油量 200mm3/次（全負荷噴油量為 120mm3/柴油機冷起動研究 12 次）時較好，這除了在起動過程中引著火的只是噴油量中的一部分外，還有另一個重要因素，即在起動過程中，噴油器針閥的抖動對混和氣形成質(zhì)量有不可忽視的影響。當?shù)谝淮沃鸷?，轉(zhuǎn)速加速到不但切斷了起動所要求的過量燃油，而且超過了噴油器針閥抖動時的極限轉(zhuǎn)速。這兩種因素使分布在燃室空間的燃油大大減少，并使混和氣的著火質(zhì)量變壞。 3 暖機運轉(zhuǎn) 如上所述，低溫下冷起動過程常辦有熄火現(xiàn)象。因此，從起動直接轉(zhuǎn) 入空負荷運轉(zhuǎn)是不適當?shù)?，也就是說，在穩(wěn)定的空負荷運轉(zhuǎn)前首先應加速到某一轉(zhuǎn)速（通常為標準的轉(zhuǎn)速）。在該轉(zhuǎn)速下，運轉(zhuǎn)時間進行穩(wěn)定的空負荷運轉(zhuǎn)，即為暖機運轉(zhuǎn)的開始。隨柴油機運轉(zhuǎn)時間增加，燃燒室壁溫較快地增加到一個固定值，從而一氧化碳 .、甲烷、乙烯和總的碳氧化合物濃度降至某定值，此時便完成了暖機運轉(zhuǎn)。 圖： 第二節(jié) 混和氣形成因素 1．噴油量地質(zhì)量分布和噴油定時 在冷起動條件下，燃油噴到冷的燃燒室壁上不利于形成冷起動著火所需的易燃混和氣。這里涉及到噴油量地質(zhì)量分布問題。 Whuhn 在一臺缸徑為125mm，行程為 130mm 的單缸直噴式柴油機上做了噴油量分布試驗，活得如下結(jié)果圖（ 1）。當壓縮比為 ，沒有著火時，測定的噴油量是這樣分布：左邊第一對的兩行，分別表示壓縮次數(shù)為 17 次（約 10s）和（約 30s）時的總噴油量，其值分別為 。其中排氣中的燃油量分別為 柴油機冷起動研究 13 （第三對的兩行）；分布于燃燒室其他表面上的燃油量約為 － （第四對的兩行）；大部分噴油量流入曲軸箱。 排氣中的燃油量與分布于燃燒室空間部分的燃油有關(guān)，因此，排氣中的燃油濃度可用來評 定混和氣形成。在定的壓縮溫度下，也可用來評定柴油機起動性能的優(yōu)劣。 我們根據(jù)測得的渦流室式柴油機冷起動過程的連續(xù)各循環(huán)的示功圖，計算得到一個循環(huán)后放熱量有時比該循環(huán)噴射的燃油含的能量要高，這也表明存在燃油從一個循環(huán)滯留到下一個循環(huán)的現(xiàn)象。這些滯留燃油的混和氣形成機制商不清楚，不過，上述現(xiàn)象提供了與冷起動時與混和氣形成有關(guān)的三種情況： （ 1） 噴射燃油碰壁后形成的壁面油膜，可以滯留到下個循環(huán)并形成可燃混和氣。根據(jù) ，柴油機起動轉(zhuǎn)速減低和每個循環(huán)噴油量增加，都使燃燒室的滯留燃油量增加。 （ 2） 氣 體中的燃油蒸氣，在換氣過程后，作為殘余氣體的一部分留在燃燒室內(nèi)。 （ 3） 滯留在各種間隙中的燃油（據(jù) ,100r/min 和 241K 時總噴油量的 5％），在下一個循環(huán)仍回流到燃燒室。 噴油定時對混和氣形成也有影響。圖（ 2）表明，開始噴油的最佳時間約為上止點前 10CA(曲軸轉(zhuǎn)角 )。因此，對排氣中的燃油濃度最高，首次著火前的壓縮次數(shù)最少（混和氣最容易著火）。由此可以看出混和氣著火性能之間的內(nèi)在聯(lián)系。 圖： 噴油貫穿度 柴油機冷起動研究 14 和 對改裝的二沖程直噴式渦輪增壓柴油機進行冷起動過程后高速攝影，得到了以下幾點認識： （ 1） 冷起動時，由于燃燒室壁面較冷和柴油機轉(zhuǎn)速較低，致使壓縮壓力、壓縮溫度和氣體密度內(nèi)較低，從而使噴油量貫穿度較大。過大的貫穿度會使然有碰壁到冷的燃燒室壁而不易蒸發(fā)，這樣就使燃油－空氣混和氣減小，致使起動性能變差。 （ 2） 冷起動時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速低，實際噴油時間要比標定轉(zhuǎn)速時長的多，從而使著火延遲期內(nèi)燃油的混和氣時間變得相當長；另一方面，發(fā)動機轉(zhuǎn)速低導致噴油壓力低，使油滴尺寸偏大，引起燃油在燃燒室中分布不良；此外，噴油壓力低也 引起噴油器針閥反彈，可能導致燃油多次噴射，這些對冷起動時混和氣的形成及其控制帶來不良影響。 量的循環(huán)變動 噴油量的循環(huán)變動導致冷起動時，每循環(huán)形成的混和氣隨循環(huán)變動，從而使每循環(huán)的燃油量也變動。 小結(jié) （ 1） 冷起動過程與低進氣溫度下的混和氣形成密切聯(lián)系。成動的起動要求適當?shù)膰娪投〞r；噴油適量和形成一定數(shù)量和質(zhì)量的可燃混和氣。 （ 2） 混和氣質(zhì)量和首次著火前隨排氣一起排出的燃油量有關(guān)。因此，排氣中的燃油濃度可用來評定混和氣形成，在某種程度上也可評定柴油機起動性能的優(yōu)劣。 （ 3） 在冷起動過程中，噴油貫穿度較大，油滴尺寸偏大，同時， 還常出現(xiàn)燃油以一個循環(huán)滯至下一個循環(huán)的現(xiàn)象。 （ 4） 在冷起動過程中，混和氣的質(zhì)量和數(shù)量是隨循環(huán)變動的 第三節(jié) 柴油機的著火 總的來說：柴油機從進氣，噴油；混合氣形成，直到開始著火的整個過程都是為了著火作物理 — 化學準備。實際上，著火前的物理過程和化學過程是穿插進行的，幾乎是同時并進的。而且是互相結(jié)合，難于分割的。 1． 著火前的物理過程 柴油機冷起動研究 15 為使有化學反應，必須先使參與反應的物質(zhì)能互相均勻地相互混合，并相互撞擊。同時，需要有一定的初始能量。這就需要有進氣過程，噴油過程和混合氣形成過程。需要有氣相混合和均 質(zhì)混合。為此，從油來說，從噴射過程，噴住的破碎和霧化過程，油的吸熱過程，氣化過程，向空氣中擴散的過程。與空氣的混合過程，以至于形成可燃混合氣，并使可燃混合氣達到足夠高的溫度和壓力的加熱過程。這些都是著火前的物理準備過程。 從空氣來說，從進氣過程中的加熱，受壓縮而使溫度和密度增加。從而大大增加空氣的分子運動能量，并大大縮短了分子運動自由行程，從而增加了碰撞能量和碰撞頻率。為噴入缸內(nèi)的細微油滴提供熱量（油的另一部分熱量從室壁吸?。┎⒗每諝獾臏u流運動和紊流運動，幫助破碎和霧化燃油，并與燃油均質(zhì)氣相混合。這也是著 火前的物理準備工作。 2．著火前的化學準備工作 （ 1）著火的溫度條件 柴油機的著火必須達到一定的溫度條件，這在冷起動過程中表現(xiàn)得特別敏感。這也是為熱 —— 鏈反應提供必需的外源供熱，使反應物具有足夠的活化能以克服烴分子化學鍵斷裂的阻抗。柴油機噴油始點時燃燒室內(nèi)的溫度一般為700~1000K。 圖（ a）是根據(jù)謝茵諾夫化學動力學理論建立的臨界溫度 TCr 和臨界壓力PCr對烴類自燃界限的影響。 從圖可看出：烴類著火必須有一定的溫度和壓力條件，但溫度條件和壓力條件可以互為補充，即壓力較大時，溫度可以適當降 低亦能著火；而溫度較高時，壓力可以適當降低亦能著火。所以，圖（ a）中 TCr~PCr臨界線內(nèi)為雙曲線形狀。線上方是能著火區(qū)，線下方是不能著火區(qū)。而且在低于某一溫度時，則不管溫度多高也難于著火。 圖： 柴油機冷起動研究 16 （ 2）著火的壓力條件 壓力對著火影響本上是空氣密度、分子運動自由程大小和碰撞頻率多少對著火的影響。燃燒室內(nèi)混合氣的密度大小意味著在一定容積內(nèi)參與化學反應的分子總數(shù)多少。反應速度與參與反應的兩種分子總數(shù)乘積成正比。 柴油機的著火過程中，氣缸內(nèi)的溫度、壓力和容積三者之間是由狀態(tài)方程式互相制約的。其中壓力和溫 度是互為促進的，即壓力和溫度聯(lián)合影響著著火過程。 （ 3）著火的濃度條件 著火除溫度和壓力條件外，混合氣濃度的條件也是決定性的。而且，著火所必需的溫度和壓力與濃度之間也存在著固有的物理關(guān)系。圖（ b）給出了烴類混合氣著火溫度 T 與溫度 C 的關(guān)系?？扇蓟旌蠚獾闹鹬荒茉谝欢舛确秶鷥?nèi)進行。超出這一著火濃度極限范圍， 不管溫度和壓力多高，也難于著火。而這一著火濃度極限范圍又隨著溫度和壓力的升高而擴大。 圖（ c）給出了烴類混合氣著火壓力 P 與濃度 C 的關(guān)系。其圖形與圖（ b）大致相同，都是 U形曲線。統(tǒng)