柴油机的运行条件及限制规定

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：柴油机把燃油以高压状态直接向高温、高压的空气中进行喷射。柴油机的运行条件即空气燃油混合气界限与颗粒/炭烟排放限制、燃烧压力限制、排气温度限制、发动机转速及转矩限制、车辆和发动机负荷限制有关。通常，原则上乘用车是在最低输出功率条件下进行试验，但商用车在所有的输出功率范围内进行试验。工业用柴油机对运行转速范围和运行负荷制定了限制规定。车辆用柴油机是由驾驶人操作加速踏板调整发动机的转速。

柴油机把燃油以高压状态直接向高温、高压的空气中进行喷射。因此，是异种空气燃油混合气，与汽油机不同不受空气比（或空气燃油比A/F）的影响。因气缸内的空气量始终一定，因此由燃油喷射量决定输出功率的大小。因此，柴油机来说决定燃油量、喷射时期、气缸内燃油分布状态的燃油喷射系统起着重要的作用。

柴油机的运行条件即空气燃油混合气界限与颗粒/炭烟排放限制、燃烧压力限制、排气温度限制、发动机转速及转矩限制、车辆和发动机负荷限制有关。

图6-3 发动机转速、加速踏板位置与燃油量之间的关系

1.颗粒/炭烟排放限制

柴油机的颗粒和炭烟的排放许可限制在法律上有明确的规定，各个车型（乘用车、商用车）和各个国家（韩国、美国、欧洲、日本等）的规定都不相同。通常，原则上乘用车是在最低输出功率条件下进行试验，但商用车在所有的输出功率范围内进行试验。

颗粒排放量中占有最大比例的是炭烟颗粒。柴油机的空气与燃油的混合过程大部分在燃烧过程中进行，因此会形成局部浓混合气状态，此种状态会增加炭烟颗粒的生成量。在全负荷状态炭烟排放量界限的空燃比是空气有效利用率的界限。

2.燃烧压力限制

燃烧初期在着火期间部分蒸发的燃油蒸气与空气的混合气在高压状态下快速燃烧，释放热量的同时燃烧压力急剧上升。燃烧初期的压力急剧上升状态称为“硬”燃烧。越是重型发动机越需要大的燃烧初期的燃烧压力上升速度。发动机各部件和驱动系统始终处在如此高的燃烧压力（或作用力）环境下，因此会限制最大压缩压力和燃油喷射量。

3.排气温度限制

燃烧室周围的各部件，即排气门、排气系统、气缸盖等会受到高热应力，因此会限制最大排气温度。

4.发动机转速限制

柴油机基本上在一定的空气量状态下运行，在一定转速状态下，输出功率以喷射的燃油量来进行调节。如果与负荷无关地持续增加燃油喷射量，发动机的转速会逐步增加，如果持续此种状态超出临界转速，会导致发动机损坏。这表示柴油机需要转速限制器或调速器。

工业用柴油机对运行转速范围和运行负荷制定了限制规定。因此，柴油机配备有可变速度或中间速度调速器。

车辆用柴油机是由驾驶人操作加速踏板调整发动机的转速。当加速踏板松动不能操作时，发动机的转速不能降到怠速转速以下。以此，调速器的功能主要有两个：

①在怠速转速和最大转速之间调整转速功能。

②限制怠速转速和最大转速功能。