文档介绍：柴油性能评价指标
柴油的燃烧性、蒸发性、流动性、安定性、腐蚀性与洁净度 1 柴油的燃烧性
柴油的燃烧性好是指喷入燃烧室内与高温空气形成均匀的可燃混合气之后,能在较短的时间内发火自燃,并正常地完全燃烧。
柴油机内燃料的燃烧过程
柴油在发动机内的燃烧过程,从喷油开始到全部燃烧为止,大体可分为四个阶段。其气缸中压力与活塞所处位置(用曲轴的转角来表示)的关系如图1所示。
(1)滞燃期(发火延迟期)
滞燃期是指从喷油开始(图1中A点)到混合气开始着火(图1中B
点)之间的一段时间。这个时期极短,只有1~3ms。在这一时期的
前段,柴油喷入气缸后进行雾化、受热、蒸发、扩散以及与空气混合
而形成可燃混合气等一系列燃烧前的物理准备过程,所以,这段时间
又称为物理延迟。在这一时期的后段,燃料受热后开始进行燃烧前的
氧化链反应,生成过氧化物,过氧化物达到一定浓度便自燃着火,这
就是化学延迟。这两种延迟互相影响,在时间上是部分重叠的。
滞燃期虽然很短促,但它对发动机的工作有决定性的影响。因为在这
一时期结束时,气缸内已积累了一定量的柴油,而且经过了不同程度
的物理的和化学的准备,一旦发火后,燃烧极为迅速。由此可见,滞燃期越长,发火前喷入的柴油越多,自行发火后,大量柴油在气缸内同时燃烧,会导致气缸内的压力和温度都急剧升高,造成发动机工作粗暴,甚至出现敲缸现象。
因此,缩短滞燃期有利于改善柴油机的燃烧性能,这就要求燃料具有较低的自燃点,发动机应具有较高的压缩比以及较高的进气温度等等。
(2)急燃期
这是指发动机中柴油开始燃烧(图1中的B点)直至气缸中压力不再急剧升高为止(图1中的C点)的时间。在急燃期内,燃料着火燃烧,其燃烧速度极快,单位时间内放出的热量很多,气缸内温度和压力上升很快,压力升高速率的大小对柴油机的工作影响很大。急燃期中,压力上升的速率取决于滞燃期的长短,滞燃期越短,发动机的工作越柔和,如滞燃期过长,着火前喷人的柴油积累过多,一旦燃烧起来则温度、压力就会上升过快。气缸内的压力上升速率过快,发动机工作就会出现粗暴现象,严重时会发出金属敲击声,导致机件磨损的加剧甚至损坏。
(3)缓燃期(主燃期)
缓燃期是柴油机中燃烧过程的主要阶段,大量的燃料(约50%~60%)是在这段时期内烧掉的。所谓缓燃期就是指从气缸压力不再急剧升高时起,到压力开始迅速下降时(通常也即喷油终止时)为止的这一段时间,相当于图1中的CD
段。这个时期的特点是气缸内的压力变化不大,在后期还稍有下降。经过急燃期 1
后,气缸中的压力、温度都已上升得很高,这时喷入的燃料的发火延迟期大大缩短,几乎随喷随着火。燃料在柴油机中燃烧时应保证在缓燃期内燃烧掉大部分,从而取得较大的功率和较高的效率,而最大压力又不致过高。
(4)后燃期
后燃期是燃烧的最后阶段,是指从压力迅速下降到燃烧结束为止,相当于图1中的DE段。在后燃期中,喷油虽已停止,但气缸中尚未燃完的燃料仍继续燃烧。此时的燃烧是在膨胀过程中进行的,压力和温度都逐渐降低,这样会使能量利用效率降低。因此,后燃期中释放出的热量不宜超过燃料释放出的全部热量的20%。
由此可见,柴油在柴油机中的燃烧与汽油在汽油机中的燃烧是有原则区别的,前者是靠自燃发火,后者是靠点火燃烧。也就是说从燃烧角度看,对柴油的要求是自燃点低,容易自燃,而对汽油则要求其自燃点高,难于自燃。当柴油的自燃点过高时,会造成滞燃期过长,着火前气缸中
积累燃料太多,急燃期压力升高太猛,因而使燃烧粗暴,导致敲缸,这
种情况发生在燃烧阶段的初期。而汽油机的爆震则是由于汽油的自燃点
过低而引起的,这种情况并不发生在燃烧阶段的初期,而是出现在火焰
的传播过程中。汽油机爆震和柴油机工作粗暴性的比较如图2所示。
评定柴油发火性能的指标——十六烷值
十六烷值(Cetane Number,)是衡量燃料在压燃式发动机中发
火性能的指标。十六烷值高,表明该燃料在柴油机中发火性能好,滞燃
期短,燃烧均匀且完全,发动机工作平稳。十六烷值低则表明燃料发火
困难,滞燃期长,发动机工作状态粗暴。但十六烷值过高,也将会山于局部不完全燃烧,而产生少量黑色排烟。不同转速的柴油机对柴油的十六烷值有不同的要求。高速柴油机的燃料其十六烷值应为40~60,一般使用十六烷值为40~45的燃料;中速柴油机可使用十六烷值为30~35的燃料;对于低速柴油机,即使用十六烷值低于25的燃料,其燃烧也不会发生特殊的困难。
和汽油的辛烷值相似,柴油的十六烷值也是在规定操作条件下,在标准的试验用单缸柴油机中测定的(GB/T386-1991)。所用的标准燃料是正十六烷和七甲基壬烷。正十六烷具有