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如何避免柴油机爆燃?

【摘要】:柴油机的爆燃是因燃油没有正常着火,并且着火延迟期间长,导致喷射的多量燃油瞬间着火引起的。柴油爆燃发生的最重要的原因为燃油性质。汽油机和柴油机在产生微弱爆燃的运行条件下,均能获得高输出功率和良好的燃油效率。

1.发生的原因

柴油机的正常燃烧和爆燃(异常燃烧)两者均通过混合气的自着火发生,其原理是相同的。柴油机的爆燃是因燃油没有正常着火,并且着火延迟期间长,导致喷射的多量燃油瞬间着火引起的。因此,它们在本质上没有任何区别,仅在着火延迟期间中(或主燃烧期间前)所供给的燃油量不同而已。它们的区别是通过压力上升率dq/dθ为依据进行判别。即以压力上升率0.5~0.6MPa/(°)为界限,如果小于此压力为正常燃烧,如果大于此压力为柴油爆燃(异常燃烧)。

柴油爆燃发生的最重要的原因为燃油性质。要预防爆燃的发生,燃油应具备良好的着火性。柴油着火性的指标为十六烷值(或柴油指数、十六烷指数),这是柴油最重要的性质。良好的着火性,即高十六烷值会使着火延迟期间短,因此容易起动,没有急剧的压力上升,可以实现稳定运行。

2.柴油爆燃与汽油爆燃的比较

柴油机的爆燃与汽油机的爆燃是完全不同的现象,但均为自着火引起的现象,在本质上没有任何区别。不同的是,柴油机的爆燃是在燃烧初期多量燃油瞬间着火(爆发)引起的现象,而汽油机的爆燃是燃烧末期的末端气体自着火引起的现象。

表6-8 降低爆燃发生的措施

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发生爆燃时,会发出激烈的爆燃音,压力波冲击壁面,进而冲击燃烧室各部位和曲柄机构,会产生大于额定负荷的应力。但柴油爆燃不像汽油爆燃那样产生大的压力波,并且接近壁面的气体温度低,不会因产生爆燃导致热损失的增加,因此其危害性远小于汽油机的爆燃。

汽油机和柴油机在产生微弱爆燃的运行条件下,均能获得高输出功率和良好的燃油效率。但是如果爆燃过大,不仅严重影响运行性能(振动、噪声等),还给燃油效率带来恶劣影响,因此以延迟点火时间或喷射时间的方法预防爆燃的发生。在防爆燃的方法上,因两种发动机发生爆燃的原因完全相反,因此其预防方法也相反。减轻爆燃发生的许多因素和措施见表6-8。