畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）柴油機(jī)冷起動(dòng)研究

1、柴油機(jī)冷起動(dòng)研究開(kāi)題報(bào)告設(shè)計(jì)已經(jīng)開(kāi)始,我們得設(shè)計(jì)題目是：柴油機(jī)低溫啟動(dòng)燃燒技術(shù)研究。找個(gè)題目已經(jīng)研究了好幾屆了，目的是為了使柴油機(jī)能在低溫下起動(dòng)。使發(fā)動(dòng)機(jī)能在低溫下正常起動(dòng)。目前我國(guó)的柴油機(jī)產(chǎn)量比較多，而且有大部分在嚴(yán)寒的工作條件下工作，為此對(duì)冷起動(dòng)的研究有著更深，更有價(jià)值的研究意義。柴油機(jī)低溫起動(dòng)的燃燒解決了柴油機(jī)在低溫條件下的起動(dòng)，燃燒等過(guò)程中的做功和內(nèi)燃機(jī)工作。這個(gè)題目的研究是最近幾年才發(fā)展起來(lái)的，還需要幾年才能發(fā)展開(kāi)來(lái)，需要在研究過(guò)程中做一定的實(shí)驗(yàn)來(lái)解決其作功圖和冷起動(dòng)過(guò)程。研究主要解決低溫起動(dòng)的困難和問(wèn)題，使柴油機(jī)在地溫下順利起動(dòng)。次題目的研究時(shí)間：4月27日至6月15日。其中分為八

2、周時(shí)間分別進(jìn)行研究。目錄前言第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)的地溫啟動(dòng)工況第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的必要條件第二節(jié) 低溫對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的影響第三節(jié) 改善冷起動(dòng)的主要措施第二章 柴油機(jī)低溫起動(dòng)探討第一節(jié) 柴油機(jī)冷起動(dòng)問(wèn)題的重要性第二節(jié) 柴油機(jī)冷起動(dòng)的要求第三章 柴油機(jī)低溫條件的燃燒第一節(jié) 冷起動(dòng)時(shí)混和氣的形成和著火第二節(jié) 混和氣形成因素第三節(jié) 柴油機(jī)著火第四節(jié) 柴油機(jī)燃燒過(guò)程第五節(jié) 柴油機(jī)著火過(guò)程第四章 第四章冷起動(dòng)下燃燒的改善畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)參考文獻(xiàn)前言柴油機(jī)冷起動(dòng)的可靠性使當(dāng)前柴油機(jī)發(fā)展中重要的課題之一。起動(dòng)困難有時(shí)比油耗高，排氣污染嚴(yán)重，噪聲打更使人心煩。尤其是我國(guó)生產(chǎn)量大，使用面廣的渦流式柴油機(jī)，這一問(wèn)題更為突出。另

3、一方面，起動(dòng)過(guò)程拖長(zhǎng)，會(huì)排出更多的有害物質(zhì)。因此，研究和改善柴油機(jī)的起動(dòng)性能閑的非常重要。柴油機(jī)的冷起動(dòng)過(guò)程，從本質(zhì)上說(shuō)室溫條件下，可燃混和氣體的形成，著火和燃燒的過(guò)程。國(guó)內(nèi)外為改善柴油機(jī)冷起動(dòng)性能，做了大量的工作，但以往主要著眼于增加輔助裝置，而深入開(kāi)展基礎(chǔ)研究還是近些年的事。冷起動(dòng)過(guò)程的研究涉及到諸多基礎(chǔ)學(xué)科：低溫物理學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和傳熱傳質(zhì)學(xué)等；另一方面，由于冷起動(dòng)過(guò)程是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)的過(guò)渡過(guò)程，模型建立模擬計(jì)算；參數(shù)測(cè)試和數(shù)據(jù)處理的難度都很大。柴油機(jī)缸內(nèi)工作過(guò)程，如燃油霧化和蒸發(fā)、混和氣形成、著火和燃燒，即使是在單一燃料機(jī)在穩(wěn)定的暖機(jī)條件下，液沒(méi)有完全研究清楚。在冷起動(dòng)非穩(wěn)定工況下，缸

4、內(nèi)工作過(guò)程度的測(cè)試分析更是困難。最近研究表明，柴油機(jī)在低溫起動(dòng)時(shí)有高的有害物質(zhì)排放，尤其是冷起動(dòng)時(shí)的籃、白煙，包含的物質(zhì)導(dǎo)致人們癌癥的發(fā)病率上升。柴油機(jī)冷起動(dòng)燃燒從現(xiàn)在才開(kāi)始作出深一步的研究，但是由于實(shí)際情況，其研究還未達(dá)到最好。所以我們要根據(jù)材料做進(jìn)一步的深入研究。第一章 發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)工況第一節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的必要條件發(fā)動(dòng)接的起動(dòng)是指發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在外力的作用下開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，直到發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始自動(dòng)的進(jìn)入到怠速運(yùn)轉(zhuǎn)的全過(guò)程。實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程，必須具備一定條件。1.1 必須供給足夠大的起動(dòng)力矩發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)可分為兩個(gè)階段：曲軸從靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到起動(dòng)轉(zhuǎn)速；保持折椅轉(zhuǎn)速到發(fā)動(dòng)機(jī)著火起動(dòng)。若么完成上述兩個(gè)階段保證發(fā)動(dòng)機(jī)順利

5、起動(dòng)，必須克服發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)的各種阻力（摩擦力、氣缸內(nèi)壓縮氣體的反作用力、運(yùn)動(dòng)部件的慣性力等）。所以有外部十佳到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的力矩，必須大于全部阻力矩之和。1.2 必須供給足夠高的起動(dòng)轉(zhuǎn)速為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)迅速可靠的起動(dòng)，對(duì)于汽油機(jī)必須在壓縮中了，點(diǎn)火之前，在氣缸中形成能夠著火的可燃混和氣體；對(duì)于柴油機(jī)要求壓縮中了時(shí)的空氣溫度比柴油的自燃溫度高200以上。為了達(dá)到上述條件，要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)速足夠高，一般要求汽油機(jī)最低曲軸轉(zhuǎn)速5075r/min，柴油機(jī)為200300r/min。第二節(jié) 低溫對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的影響發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，特別是低溫條件下的迅速可靠起動(dòng)，對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作可靠性，降低起動(dòng)磨損，減輕駕駛員勞

6、動(dòng)強(qiáng)度，減少燃油消耗和提高發(fā)動(dòng)機(jī)使用性能都有重要關(guān)系。而低溫是影響發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的重要因素，分析如下：2.1 低溫使既有粘度加大從機(jī)油的粘度特性可知，既有的粘度隨溫度的降低而加大。機(jī)油粘度越大，起動(dòng)阻力越大。如圖所示：機(jī)油動(dòng)力粘度加大時(shí)，曲軸旋轉(zhuǎn)阻力矩加大，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)速降低。2.2 低溫使燃油氣化不良 圖（ ）燃油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)性能的影響主要是其蒸發(fā)性。當(dāng)問(wèn)道降低時(shí)，汽油地粘度和密度就加大。如圖所示，當(dāng)溫度從40降至-10時(shí)，汽油地粘度提高了75（見(jiàn)曲線一）密度加大了6（見(jiàn)曲線二）。這樣就使汽油地流動(dòng)性差，霧化不良。加上低溫機(jī)件地吸熱作用，影響了混合起地溫度，對(duì)燃油氣化不利；導(dǎo)致大部分燃油以液態(tài)進(jìn)

7、入氣缸，造成實(shí)際混合氣體過(guò)稀，發(fā)動(dòng)機(jī)不易起動(dòng)。2.3 低溫使蓄電池端電壓下降，火花塞不易跳火蓄電池在起動(dòng)過(guò)程中主要影響起動(dòng)機(jī)地起動(dòng)扭矩和火花塞地跳火能量。當(dāng)蓄電池電解液溫度隨外界溫度降低時(shí)，蓄電池的內(nèi)電阻和電解液的粘度 增加。試驗(yàn)證明，當(dāng)溫度從30到-30時(shí)，密度為1.30g/cm3 的電解液，其粘度由2.163×10-6m2/s增至16×10-6m2/s，增大了近8倍，導(dǎo)致電解液中例子擴(kuò)散的速度降低，蓄電池電化學(xué)反應(yīng)速度減慢，使電解液不易滲入到極板內(nèi)層，造成蓄電池放電時(shí)極板內(nèi)層的活性物質(zhì)不能充分利用，導(dǎo)致蓄電池的實(shí)際輸出容量減少。一般情況下，當(dāng)電解液的溫度每降低1緩慢放電

8、時(shí)容量約減小1（迅速放電時(shí)的減小2）。與通常25c 時(shí)的輸出量相比，-25 時(shí)的輸出容量約下降45%，即使充足電的蓄電池，當(dāng)溫度下降至-40度時(shí)，也只能向外電路提供不到蓄電池額定容量三分之一的電能。 同時(shí)，在低溫下進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的混合氣密度大，霧化極端不良，因而要求火化賽點(diǎn)火時(shí)的電壓提高。試驗(yàn)證明：氣溫在-11度時(shí)，要求火化塞點(diǎn)火電壓比14度時(shí)的放電電壓高出24kv。由于低溫時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)被連續(xù)拖動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)入氣缸的混合氣過(guò)多，使火化塞的電極被燃油濡濕，或者由于斷斷續(xù)續(xù)的不完全燃燒，產(chǎn)生碳煙，造成火化塞的正常跳火，使低溫引起困難。2.4 低溫使發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)件磨損家具 低溫下的啟動(dòng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損是相

9、當(dāng)嚴(yán)重的，約占發(fā)動(dòng)機(jī)總的使用磨損的50%-75%，也就是說(shuō)，一臺(tái)新發(fā)動(dòng)機(jī)用到磨損極限時(shí)；其有1/23/4的磨損不是在有效工作階段，而是在發(fā)動(dòng)機(jī)的準(zhǔn)備工作時(shí)期，因此，冷態(tài)啟動(dòng)和暖機(jī)狀態(tài)下的磨損是影響發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的決定因素之一。p.b.格里庫(kù)試驗(yàn)證實(shí)：在-18度溫度下啟動(dòng)一次發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸磨損量，相當(dāng)于正常工作下汽車行駛210km的氣缸磨損量。試驗(yàn)還表明：在-15度啟動(dòng)時(shí)，機(jī)油需在6min后才會(huì)通過(guò)濾清器。2.5 低溫使發(fā)動(dòng)機(jī)耗油率增加當(dāng)溫度較低時(shí)，燃油的霧化和蒸發(fā)性很差。此時(shí)，進(jìn)入氣缸的混合氣濃度比較稀，達(dá)不到正常工作的要求，必須供給較多燃油，這實(shí)際上就增加了耗油量。有試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：隨著溫度降低，耗

10、油率增加，如下表所示。第三節(jié) 改善發(fā)動(dòng)機(jī)低溫起動(dòng)的主要措施為了降低起動(dòng)時(shí)所需要的起動(dòng)功率和使發(fā)動(dòng)機(jī)在低溫條件下能可靠地起動(dòng)。一般都為發(fā)動(dòng)機(jī)配裝可改善起動(dòng)性能的輔助裝置，主要是為燃油著火創(chuàng)造有利條件以及降低起動(dòng)時(shí)的阻力。3.1 進(jìn)氣預(yù)熱裝置進(jìn)氣預(yù)熱裝置用于加熱吸入氣缸的空氣或混合氣，從而使其達(dá)到著火所需的溫度條件。目前，在中小功率發(fā)動(dòng)機(jī)上常采用在進(jìn)氣管中裝預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱。上海“桑塔納”，北京“切諾基“等汽油機(jī)采用具有正溫度系統(tǒng)的pic陶瓷材料作為加熱元件，可使發(fā)動(dòng)機(jī)在-30度溫度下順利起動(dòng)。3.2 熾熱點(diǎn)燃裝置熾熱點(diǎn)燃裝置以采用電熱塞為多見(jiàn)。電熱塞以蓄電池作為電源，當(dāng)電流流經(jīng)賽中的電阻絲并使其發(fā)

11、熱時(shí)，點(diǎn)火源的溫度可達(dá)1000度左右，周圍的空氣溫度也隨之增高，使混合氣燃燒，我國(guó)的475柴油機(jī)，北京492qc柴油機(jī)，日本五十鈴柴油機(jī)等都是采用電熱塞。電熱塞在燃燒中對(duì)起動(dòng)的作用是提供了一個(gè)高溫的點(diǎn)火源?？墒褂行┌l(fā)動(dòng)機(jī)在-30度40度狀態(tài)下起動(dòng)。3.3 燃油加熱器就是利用液體燃料將其燃燒所發(fā)出的熱量通過(guò)換熱器傳遞給被加熱的介質(zhì)（冷卻液，空氣，或混合器）。目前，主要作為風(fēng)冷發(fā)動(dòng)機(jī)的低溫預(yù)熱起動(dòng)裝置，已發(fā)展成為系列產(chǎn)品。3.4 電加熱器在奧迪100轎車發(fā)動(dòng)機(jī)化油器底部的進(jìn)氣管上裝有一個(gè)電加熱器，在冷車起動(dòng)時(shí)，可對(duì)可燃混合氣進(jìn)行加熱以確保冷車順利起動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫超過(guò)65度時(shí)，冷起動(dòng)電熱器電路被熱

12、敏傳感器斷開(kāi)，此時(shí)，混合氣就由冷卻水來(lái)預(yù)熱。3.5 新型高能蓄電池和保溫措施目前研制的薄板蓄電池，使每組電池能容納的極板增多，放電流增大。如鋅-空氣電池能量密度達(dá)到80-120wh/kg;；燃料電池能量密度達(dá)到20-30wh/kg.在低溫環(huán)境中，將蓄電池放在常有夾層的保溫箱中進(jìn)行保溫，可使蓄電池的工作指標(biāo)有很大改善。3.6無(wú)觸點(diǎn)式高能電子點(diǎn)火器 此常規(guī)有觸電點(diǎn)火器的能量高1萬(wàn)v以上，故被廣泛應(yīng)用。第二章 柴油機(jī)低溫起動(dòng)探討第一節(jié) 柴油機(jī)冷起動(dòng)問(wèn)題的重要性柴油機(jī)作為效率最高的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)面臨進(jìn)一步的大發(fā)展;另一方面,也因其低溫冷起動(dòng)的困難性,低溫起動(dòng)時(shí)高的有害排放水平等問(wèn)題而面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。大家知

13、道，火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)）的冷起動(dòng)性能比柴油機(jī)好得多，因?yàn)槠蛽]發(fā)性好，而且采用電火花點(diǎn)火；柴油的揮發(fā)性比汽油差得多，而且燃燒是靠自行著火。環(huán)境溫度對(duì)柴油的蒸發(fā)形成可燃混合氣、著火反應(yīng)乃至整個(gè)燃燒過(guò)程都起主要作用。環(huán)境溫度越低；柴油機(jī)就越難起動(dòng)。非直噴式柴油機(jī)因其傳熱損失較大，冷起動(dòng)比直噴式柴油機(jī)更困難。我國(guó)是世界上生產(chǎn)渦流室式柴油機(jī)最多的國(guó)家，年產(chǎn)量近800萬(wàn)臺(tái)，比產(chǎn)量居第二位的日本多810倍。這是我國(guó)內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的一個(gè)特色，也是我國(guó)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)優(yōu)勢(shì)。渦流室式柴油機(jī)對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展無(wú)疑起重要作用。針對(duì)這種非直噴式柴油機(jī)存在的冷起動(dòng)性能較差的缺點(diǎn)，轎車和輕型車用渦流室式柴油機(jī)采取

14、一些特殊措施以改善冷起動(dòng)性能。我國(guó)產(chǎn)量最大使用最廣的小型家有渦流室式柴油機(jī)，依靠人力起動(dòng)，更近切要求改善起動(dòng)性能。上述表明，改善柴油機(jī)的冷起動(dòng)性能，減少冷起動(dòng)時(shí)有害排放物，有著重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。而解決這一問(wèn)題的重要途徑之一就是深化冷起動(dòng)過(guò)程的基礎(chǔ)研究，在此基礎(chǔ)上發(fā)展新的改進(jìn)技術(shù)。第二節(jié) 柴油機(jī)低溫起動(dòng)的要求21 柴油機(jī)起動(dòng)條件低溫下欲使柴油機(jī)順利起動(dòng)，必須具備以下幾個(gè)條件：一定的起動(dòng)速度（最低需要110r/min）；大容量起動(dòng)電源；適當(dāng)?shù)蜏貤l件下的機(jī)油（如5w20號(hào)機(jī)油）；低溫條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液（如防凍液）。22 柴油機(jī)起動(dòng)方法根據(jù)環(huán)境溫度來(lái)確定柴油機(jī)起動(dòng)方法。一般環(huán)境溫度在0以上時(shí)

15、，不需使用冷起動(dòng)裝置，只需將油門(mén)踏板踩到最大位置即可，若冬季或環(huán)境溫度低于0時(shí)，可使用冷起動(dòng)裝置或起動(dòng)加濃裝置。如部分wd615增壓柴油機(jī)型（配bosch噴油泵）選裝起動(dòng)加濃裝置。冷起動(dòng)時(shí)，踩下離合器及油門(mén)踏板，拉動(dòng)起動(dòng)加濃裝置的開(kāi)關(guān)，以提供過(guò)量燃油助燃，起動(dòng)后必須將加濃手柄推至原位。若柴油機(jī)起動(dòng)不了，則約待1min后重復(fù)上述動(dòng)作。嚴(yán)寒冬季，若使用加濃手柄仍無(wú)法起動(dòng)要使用冷起動(dòng)裝置。23 柴油機(jī)起動(dòng)注意問(wèn)題231 柴油機(jī)為壓縮點(diǎn)火，其壓縮比比較大。要求氣缸必須有很好的密封性。若環(huán)境溫度過(guò)低，將影響氣缸的密封性，造成壓縮比降低，對(duì)柴油機(jī)起動(dòng)不利。可通過(guò)對(duì)柴油機(jī)加注熱水來(lái)保證一定的壓力和溫度。雖然

16、這樣做比較麻煩，但能有效提高壓縮終了時(shí)的壓力和溫度，減少機(jī)件磨損，延長(zhǎng)柴油機(jī)使用壽命。232 每天出車前，仔細(xì)檢查柴油機(jī)油標(biāo)尺，將機(jī)油控制在規(guī)定指示線內(nèi)，不準(zhǔn)超過(guò)上限。因機(jī)油過(guò)多，會(huì)增加起動(dòng)阻力，使柴油機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)低，不利于起動(dòng)。同時(shí)機(jī)油過(guò)多還會(huì)降低柴油機(jī)的動(dòng)力性，浪費(fèi)燃料，造成柴油機(jī)積炭過(guò)多，壽命縮短。認(rèn)為機(jī)油寧多勿少是錯(cuò)誤的，應(yīng)克服一次性超量添加機(jī)油的不正確做法。233 必須使用說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的柴油機(jī)機(jī)油（一般為api cd極機(jī)油）。234 增壓柴油機(jī)受低溫環(huán)境影響怠速著火往往比熱車時(shí)低。因此起動(dòng)后的柴油機(jī)要隨時(shí)用手油門(mén)控制轉(zhuǎn)速（一般在600700r/min），隨柴油水溫的升高，再將怠速調(diào)整至原

17、來(lái)的怠速（500r/min左右）。起動(dòng)后的冷柴油機(jī)，要盡快提高柴油機(jī)溫度，可用防寒被或其它防寒物品將散熱器遮擋住，最大限度降低冷空氣流速，減少柴油機(jī)熱量損失，幫助柴油機(jī)迅速升溫，以減少冷車運(yùn)行時(shí)間，延長(zhǎng)柴油機(jī)使用壽命。第三章 柴油機(jī)低溫條件下的燃燒柴油機(jī)冷啟動(dòng)成功與否主要取決于兩個(gè)因素：一是要有足夠高的氣體壓縮溫度（簡(jiǎn)稱壓縮溫度）；二是要有一定數(shù)量的易燃“空氣燃油”混合氣。第一節(jié) 冷啟動(dòng)時(shí)混合氣形成和著火冷啟動(dòng)過(guò)程科劃分為三個(gè)過(guò)程：即第一次著火前的運(yùn)轉(zhuǎn)階段;第一次發(fā)火到著火后柴油機(jī)升速運(yùn)轉(zhuǎn)階段；溫度大致保持不變的暖機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)階段。1、第一次著火前的運(yùn)轉(zhuǎn)借助外力拖動(dòng)柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)才能著火燃燒。拖動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)

18、程除用拖動(dòng)時(shí)間表示外，尚可用著火前壓縮（或循環(huán)）次數(shù)表示。低溫下決定柴油機(jī)起動(dòng)的主要因素有兩個(gè)：即足夠高的壓縮溫度和易燃的混合氣。（1） 壓縮溫度柴油機(jī)經(jīng)斷時(shí)間起動(dòng)拖動(dòng)后，每次壓縮行程所測(cè)量得出的最高壓力基本相同，當(dāng)拖動(dòng)一段時(shí)間后再噴油；由于噴油量不同，壓縮壓力下降0.20.3mpa停止噴油后又重新達(dá)到最初時(shí)的最高壓縮壓力。 通過(guò)熱力計(jì)算，與壓縮壓力下降0.3mpa相應(yīng)的壓縮溫度降低323-333k，最高壓縮溫度降低是由分布在燃燒空間部分的燃油吸熱，并迅速蒸發(fā)所引起的。當(dāng)噴油后將壓縮的循環(huán)次數(shù)增加，壓縮壓力逐次增加到最大值，再停止噴油時(shí)，壓縮壓力又增加了0.3mpa，其原因是由于活塞環(huán)間的間隙

19、充滿燃油而使密封性變好所致。（2）空氣燃油的混合圖（1）是冷啟動(dòng)條件下沒(méi)有著火時(shí)，噴入氣缸內(nèi)燃料量的分布情況。以壓縮次數(shù)為50(內(nèi)30s)次計(jì)，噴射燃油量為8.3g左右，其中排氣中的燃油量約為1.6g，為總油量的20%左右。在實(shí)驗(yàn)中用的直噴式盆形燃燒室柴油機(jī)中，在盆形活塞頂?shù)娜加土考s為0.8g左右，而分布于燃燒室壁面（活塞、氣缸蓋）的燃油量約為0.9g，大部分噴射的燃油流入曲柄箱。排氣中的燃油量與在燃燒室間的燃油分布有關(guān)。因此，排氣中的燃油濃度可用來(lái)評(píng)定混合氣形成。圖(2)表示噴油量與著火前壓縮次數(shù)和排氣中燃油濃度間的關(guān)系。由圖可見(jiàn)，隨著噴油量的增加，混和氣的濃度亦增加。因此第一次著火前的壓縮

20、次數(shù)也隨之減少。由標(biāo)準(zhǔn)噴嘴（孔徑0.36mm 4孔）和特殊噴嘴（孔徑0.24mm，4孔）比較可見(jiàn)，雖然特殊噴嘴的孔徑較小而霧化較好，但由于噴油量小些，混合氣濃度變稀，所以著火性能比標(biāo)準(zhǔn)噴嘴差。圖（3） 先期反應(yīng)柴油機(jī)冷起動(dòng)試驗(yàn)時(shí)，壓縮比低時(shí)觀測(cè)不到有化學(xué)反應(yīng)；只有提高壓縮比（已能著火）時(shí)，才能在首次著火前從排氣中測(cè)到化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物，即不完全氧化的碳?xì)浠衔锖腿谎趸己投趸加捎谠诖穗A段還沒(méi)有產(chǎn)生，故測(cè)不到。在這些反應(yīng)中，只有噴油量的0.05起了反應(yīng)，實(shí)際上沒(méi)有熱量產(chǎn)生。先期反應(yīng)不能直接使其著火，但它是著火條件接近建立的象征。2 第一次著火至柴油機(jī)升速階段的運(yùn)轉(zhuǎn)低溫下柴油機(jī)冷起動(dòng)第一次著火后

21、，通常是很粗暴的，缸內(nèi)壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速也不穩(wěn)定。圖（a）是在一定冷起動(dòng)條件下，第一次著火到柴油機(jī)升速階段運(yùn)轉(zhuǎn)的初始階段情況。圖中每一次循環(huán)過(guò)程所測(cè)得壓力峰值，噴油量和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。為標(biāo)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(jiàn)，起動(dòng)運(yùn)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(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)24s(64次循環(huán))中，只著火12次。從每次循環(huán)所測(cè)得的壓力峰值和1.4.11發(fā)火次數(shù)的示意圖可見(jiàn)，在12次著火之間其循環(huán)壓力峰值和示功圖，有相當(dāng)大的差別，這是起動(dòng)過(guò)程中運(yùn)轉(zhuǎn)粗暴和不穩(wěn)定原因所在。由圖（c）可見(jiàn)：混合氣著火性能以噴油量200mm3/次（全負(fù)荷噴油量為120m

22、m3/次）時(shí)較好，這除了在起動(dòng)過(guò)程中引著火的只是噴油量中的一部分外，還有另一個(gè)重要因素，即在起動(dòng)過(guò)程中，噴油器針閥的抖動(dòng)對(duì)混和氣形成質(zhì)量有不可忽視的影響。當(dāng)?shù)谝淮沃鸷螅D(zhuǎn)速加速到不但切斷了起動(dòng)所要求的過(guò)量燃油，而且超過(guò)了噴油器針閥抖動(dòng)時(shí)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)如上所述，低溫下冷起動(dòng)過(guò)程常辦有熄火現(xiàn)象。因此，從起動(dòng)直接轉(zhuǎn)入空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)是不適當(dāng)?shù)模簿褪钦f(shuō)，在穩(wěn)定的空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)前首先應(yīng)加速到某一轉(zhuǎn)速（通常為標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)速）。在該轉(zhuǎn)速下，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間進(jìn)行穩(wěn)定的空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，即為暖機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的開(kāi)始。隨柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間增加，燃燒室壁溫較快地增加到一個(gè)固定

23、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(shí)便完成了暖機(jī)運(yùn)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(shí) 在冷起動(dòng)條件下，燃油噴到冷的燃燒室壁上不利于形成冷起動(dòng)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(wèn)題。whuhn在一臺(tái)缸徑為125mm，行程為130mm的單缸直噴式柴油機(jī)上做了噴油量分布試驗(yàn)，活得如下結(jié)果圖（1）。當(dāng)壓縮比為13.6，沒(méi)有著火時(shí)，測(cè)定的噴油量是這樣分布：左邊第一對(duì)的兩行，分別表示壓縮次數(shù)為17次（約10s）和（約30s）時(shí)的總噴油量，其值分別為2.8g和8.3g。其中排氣中的燃油量分別為0.6g和1.6g（第三對(duì)的兩行）；分布于燃燒

24、室其他表面上的燃油量約為0.4g0.9g（第四對(duì)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(lái)評(píng)定混和氣形成。在定的壓縮溫度下，也可用來(lái)評(píng)定柴油機(jī)起動(dòng)性能的優(yōu)劣。我們根據(jù)測(cè)得的渦流室式柴油機(jī)冷起動(dòng)過(guò)程的連續(xù)各循環(huán)的示功圖，計(jì)算得到一個(gè)循環(huán)后放熱量有時(shí)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(gè)循環(huán)滯留到下一個(gè)循環(huán)的現(xiàn)象。這些滯留燃油的混和氣形成機(jī)制商不清楚，不過(guò)，上述現(xiàn)象提供了與冷起動(dòng)時(shí)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(gè)循環(huán)并形成可燃混和氣。根據(jù)tsicoemoto.等人的研

25、究，柴油機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)速減低和每個(gè)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(guò)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)m.agonzale2,100r/min和241k時(shí)總噴油量的5），在下一個(gè)循環(huán)仍回流到燃燒室。噴油定時(shí)對(duì)混和氣形成也有影響。圖（2）表明，開(kāi)始噴油的最佳時(shí)間約為上止點(diǎn)前10ca(曲軸轉(zhuǎn)角)。因此，對(duì)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： 2、噴油貫穿度 steven.g.fritz和duane.l.abata對(duì)改裝的二沖程直噴式渦輪增壓柴油

26、機(jī)進(jìn)行冷起動(dòng)過(guò)程后高速攝影，得到了以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：（1） 冷起動(dòng)時(shí)，由于燃燒室壁面較冷和柴油機(jī)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(guò)大的貫穿度會(huì)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(dòng)性能變差。（2） 冷起動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，實(shí)際噴油時(shí)間要比標(biāo)定轉(zhuǎn)速時(shí)長(zhǎng)的多，從而使著火延遲期內(nèi)燃油的混和氣時(shí)間變得相當(dāng)長(zhǎng)；另一方面，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低導(dǎo)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(dǎo)致燃油多次噴射，這些對(duì)冷起動(dòng)時(shí)混和氣的形成及其控制帶來(lái)不良影響。3、 量的循環(huán)變動(dòng)噴油量的循環(huán)變動(dòng)導(dǎo)

27、致冷起動(dòng)時(shí)，每循環(huán)形成的混和氣隨循環(huán)變動(dòng)，從而使每循環(huán)的燃油量也變動(dòng)。4、 小結(jié)（1） 冷起動(dòng)過(guò)程與低進(jìn)氣溫度下的混和氣形成密切聯(lián)系。成動(dòng)的起動(dòng)要求適當(dāng)?shù)膰娪投〞r(shí)；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(lái)評(píng)定混和氣形成，在某種程度上也可評(píng)定柴油機(jī)起動(dòng)性能的優(yōu)劣。（3） 在冷起動(dòng)過(guò)程中，噴油貫穿度較大，油滴尺寸偏大，同時(shí)，還常出現(xiàn)燃油以一個(gè)循環(huán)滯至下一個(gè)循環(huán)的現(xiàn)象。（4） 在冷起動(dòng)過(guò)程中，混和氣的質(zhì)量和數(shù)量是隨循環(huán)變動(dòng)的第三節(jié) 柴油機(jī)的著火總的來(lái)說(shuō)：柴油機(jī)從進(jìn)氣，噴油；混合氣形成，直到開(kāi)始著火的整個(gè)過(guò)程都是為

28、了著火作物理化學(xué)準(zhǔn)備。實(shí)際上，著火前的物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程是穿插進(jìn)行的，幾乎是同時(shí)并進(jìn)的。而且是互相結(jié)合，難于分割的。1 著火前的物理過(guò)程為使有化學(xué)反應(yīng)，必須先使參與反應(yīng)的物質(zhì)能互相均勻地相互混合，并相互撞擊。同時(shí)，需要有一定的初始能量。這就需要有進(jìn)氣過(guò)程，噴油過(guò)程和混合氣形成過(guò)程。需要有氣相混合和均質(zhì)混合。為此，從油來(lái)說(shuō)，從噴射過(guò)程，噴住的破碎和霧化過(guò)程，油的吸熱過(guò)程，氣化過(guò)程，向空氣中擴(kuò)散的過(guò)程。與空氣的混合過(guò)程，以至于形成可燃混合氣，并使可燃混合氣達(dá)到足夠高的溫度和壓力的加熱過(guò)程。這些都是著火前的物理準(zhǔn)備過(guò)程。從空氣來(lái)說(shuō)，從進(jìn)氣過(guò)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

29、運(yùn)動(dòng)能量，并大大縮短了分子運(yùn)動(dòng)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(xì)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(yùn)動(dòng)和紊流運(yùn)動(dòng)，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(zhǔn)備工作。2著火前的化學(xué)準(zhǔn)備工作 （1）著火的溫度條件 柴油機(jī)的著火必須達(dá)到一定的溫度條件，這在冷起動(dòng)過(guò)程中表現(xiàn)得特別敏感。這也是為熱鏈反應(yīng)提供必需的外源供熱，使反應(yīng)物具有足夠的活化能以克服烴分子化學(xué)鍵斷裂的阻抗。柴油機(jī)噴油始點(diǎn)時(shí)燃燒室內(nèi)的溫度一般為7001000k。 圖（a）是根據(jù)謝·茵諾夫化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論建立的臨界溫度tcr 和臨界壓力pcr對(duì)烴類自燃界限的影響。從

30、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(bǔ)充，即壓力較大時(shí)，溫度可以適當(dāng)降低亦能著火；而溫度較高時(shí)，壓力可以適當(dāng)降低亦能著火。所以，圖（a）中tcrpcr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(shí)，則不管溫度多高也難于著火。圖：（2）著火的壓力條件壓力對(duì)著火影響本上是空氣密度、分子運(yùn)動(dòng)自由程大小和碰撞頻率多少對(duì)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(xué)反應(yīng)的分子總數(shù)多少。反應(yīng)速度與參與反應(yīng)的兩種分子總數(shù)乘積成正比。柴油機(jī)的著火過(guò)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

31、度是互為促進(jìn)的，即壓力和溫度聯(lián)合影響著著火過(guò)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。可燃混合氣的著火只能在一定濃度范圍內(nèi)進(jìn)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(kuò)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)稱燃料的u形著火界限曲線，其中圖（b）為溫度濃度著火界限曲線，圖（c）為壓力濃度著火界限曲線。這些圖中著火界限曲線內(nèi)所包

32、括區(qū)域（圖中陰影區(qū)）是能著火的區(qū)域，曲線外的區(qū)域是不著火區(qū)域。后者不符合著火所需求的溫度、壓力和濃度條件。著火界限曲線的底端點(diǎn)b意味著能夠著火的最低溫度或最低壓力時(shí)的濃度值。研究烴類著火的壓力界限、溫度界限和濃度界限對(duì)研究低溫起動(dòng)、高原起動(dòng)（低氣壓、低溫）、水下起動(dòng)工作過(guò)程是大有裨益的。第四節(jié) 柴油機(jī)燃燒過(guò)程柴油機(jī)使用的燃料是較難揮發(fā)和較易自燃的柴油，其混合氣形成和燃燒過(guò)程與汽油機(jī)有著本質(zhì)的不同，柴油由噴射系統(tǒng)在壓縮行程接近終了時(shí)開(kāi)始直接噴入燃燒室內(nèi)，供混合氣形成的時(shí)間極短，很難形成均勻的混合氣，燃燒室內(nèi)的工質(zhì)成份隨時(shí)間和地點(diǎn)而變化。這種不均勻的混合氣是在高溫、高壓下多點(diǎn)自燃著火燃燒的。燃燒過(guò)

33、程是柴油機(jī)工作過(guò)程的核心部分，為便于分析可將其劃分為四個(gè)階段，即著火延遲期（滯燃期）、速燃期、緩燃期和補(bǔ)燃期。1. 著火延遲期著火延遲期又稱滯燃期，以燃油開(kāi)始噴入燃燒室內(nèi)至由于開(kāi)始燃燒而引起壓力升高使壓力脫離壓縮線開(kāi)始急劇上升。在著火延遲期內(nèi)燃燒室內(nèi)進(jìn)行著混合氣準(zhǔn)備的物理和化學(xué)過(guò)程。物理過(guò)程包括燃油的粉碎分散、蒸發(fā)汽化和混合直至在某些局部區(qū)域形成可燃混合氣，化學(xué)過(guò)程是指混合氣的先期化學(xué)反應(yīng)直至開(kāi)始自燃。雖然對(duì)于局部而言，物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程是相繼進(jìn)行的，但對(duì)于整體而言物理過(guò)程和化學(xué)過(guò)程是重疊在一起的。滯燃期是柴油機(jī)著火過(guò)程和燃燒過(guò)程中一個(gè)極其重要的時(shí)期。它對(duì)整個(gè)燃燒過(guò)程和柴油機(jī)各方面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指

34、標(biāo)有直接的影響。它是控制燃燒過(guò)程和改善燃燒過(guò)程的關(guān)鍵。滯燃期的長(zhǎng)短受各種復(fù)雜因素的影響。因而其統(tǒng)計(jì)值的離散性較大。這也是滯燃期的一個(gè)特點(diǎn)。在n=10004000r/min的柴油機(jī)中，在標(biāo)定工況下的滯燃期i=0.30.5ms。燃燒重柴油或劣質(zhì)油的中低速機(jī)，i =315ms。柴油機(jī)在冷起動(dòng)或高原起動(dòng)時(shí)，i會(huì)更大。2. 影響滯燃期的因素 （1）溫度對(duì)滯燃期的影響在對(duì)滯燃期的各種影響因素中，溫度的影響處于第一位。溫度對(duì)滯燃期的影響是指數(shù)式的。在其他條件一定時(shí)，溫度t與滯燃i的關(guān)系為：ikeb/t - 式（1）其中k常數(shù)，與系統(tǒng)中的溫度、壓力等有關(guān)； be/r溫度系數(shù)式中是化學(xué)滯燃期為滯燃期的主要組成部

35、分來(lái)立式的?；瘜W(xué)滯燃期又可分為冷焰誘導(dǎo)期1和藍(lán)熱焰誘導(dǎo)期2 、3兩部分 ，即1i2 、3、。這兩部分的反應(yīng)機(jī)理不同因而各種因素對(duì)它的影響也是不同的。圖（1）給出了索柯立地克提供的溫度對(duì)1、i和2 、3的影響。由圖可看出：冷焰導(dǎo)期隨溫度的升高而降低，而且在中低溫區(qū)下降得快，到高溫區(qū)下降得緩和。總之，滯燃期i隨溫度的變化是冷焰誘導(dǎo)期和藍(lán)熱焰誘導(dǎo)期的綜合。而且，其前期主要取決于冷焰期1，而后期主要取決于藍(lán)熱焰誘導(dǎo)期2 、3、。所以滯燃期在低溫時(shí)受溫度影響大，而到高溫時(shí)受溫度影響變緩和。在談到溫度對(duì)滯燃期的影響時(shí)，有必要提一下燃油的著火溫度（自燃溫度）。著火溫度是指在一定條件下，可燃物質(zhì)在公平下的氧化

36、劑伴隨下能自行著火的最低溫度。一般資料中給出的燃油的著火溫度指在一個(gè)大氣壓下與空氣形成理論混合氣的條件下自行著火的最低溫度。如果氧化劑、壓力、混合氣濃度、溫度以及在某種溫度下持續(xù)的時(shí)間不同等，則燃油的著火溫度是不同的。但是，在嚴(yán)格的相同條件下，不同油品與空氣的理論混合氣的著火溫度，還是可以作為燃油相對(duì)比較的物理化學(xué)特征參數(shù)。圖（2）給出了苯、汽油、煤油的著火溫度隨壓力的變化比較。可以看出：苯的著火溫度最高（所以，它可以作為汽油的高辛烷值調(diào)合劑），汽油和煤油次之，柴油最低。燃油的這種特性對(duì)設(shè)計(jì)和改裝多種燃料和混合代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)是必須注意的。燃油的著火溫度高低是與其各種烴類的組分含量、分子結(jié)構(gòu)和

37、鏈的長(zhǎng)短以及是否含雙鍵和三鍵有關(guān)。燃油的著火溫度愈高則在其他相同條件一其滯燃期愈長(zhǎng)。3. 壓力對(duì)滯燃期的影響在其他條件相同時(shí)，燃燒室內(nèi)的壓力增加則滯燃期縮短圖(3)給出了滯燃期隨壓力的變化。氣缸內(nèi)壓力增加后，混合氣的密度增加，分子運(yùn)動(dòng)的平均自由行程縮短，反應(yīng)物分子間的碰撞頻率增加。從而使焰前化學(xué)反應(yīng)的速度增加，化學(xué)反應(yīng)所需的時(shí)間縮短。另外混合氣密度增加后，從熱空氣到液相和氣相燃油的傳熱增加，但同時(shí)，飽和蒸氣壓力增加，汽化速度減慢。滯燃期i與壓力p的關(guān)系可以表達(dá)為 ik1pnlgik2-nlgp其中 k1,k2-常數(shù)，與溫度，油品以及濃度有關(guān) n-常數(shù)，n=0.41.3,多數(shù)在0.81.2壓力較

38、低時(shí)，壓力對(duì)滯燃期的影響較大，而在壓力較高時(shí)，壓力對(duì)滯燃期的影響變得緩和。（圖3，4）3 壓縮比對(duì)滯燃期的影響 壓縮比的增加，使壓縮壓力和壓縮溫度同時(shí)增加，從而對(duì)滯燃期有雙重的影響，使滯燃期明顯縮短。壓縮終點(diǎn)壓力pc和壓縮終了溫度tc與壓縮比q的關(guān)系為： pc=paqn1 tc=taq n1-1 其中pa,ta-壓縮始點(diǎn)壓力和溫度 n1-壓縮多變指數(shù)n11.351.384 近期溫度對(duì)滯燃期影響 增加進(jìn)氣溫度能使壓縮終點(diǎn)溫度約成正比增加。5 進(jìn)氣壓力對(duì)滯燃期的影響6 噴油提前角對(duì)滯燃期的影響 噴油提前角對(duì)滯燃期i的影響實(shí)際使溫度，壓力和反應(yīng)物焰前反應(yīng)時(shí)間（誘導(dǎo)期）對(duì)滯燃期的綜合影響。由于這三方面

39、因素對(duì)滯燃期有明顯影響，所以噴油提前角是影響i的最發(fā)因素之一。7 油壓力，轉(zhuǎn)速，負(fù)荷和循環(huán)噴油量，混合氣濃度油品及噴數(shù)，噴孔直徑和噴孔總面積對(duì)滯燃期都有一定影響。第五節(jié) 柴油機(jī)著火困難著火是柴油機(jī)的燃燒的準(zhǔn)備過(guò)程，是一系列反應(yīng)的最終結(jié)果。此階段的長(zhǎng)短和能否形成足量的火源強(qiáng)度以保證火焰?zhèn)鞑ィ瑢?duì)動(dòng)力設(shè)備的可靠運(yùn)行和獲得良好的性能都有著重要影響。在柴油機(jī)工作過(guò)程中，燃料在壓縮接近終了時(shí)才噴入氣缸，并且和大部分燃料在燃燒前尚處于液體狀態(tài)，因此燃燒前燃料所占有的容積可以忽略不計(jì)，故柴油機(jī)進(jìn)氣閥吸入的空氣溫度下可以看作柴油機(jī)壓縮始點(diǎn)的氣體溫度。視空氣為理想氣體，考慮柴油機(jī)冷啟動(dòng)壓縮過(guò)程中氣體的泄漏現(xiàn)象和熱

40、量損失的存在，并假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)壓力，溫度均勻分布，則柴油機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)壓縮終點(diǎn)氣體溫度t2為t2t1(k-1)(k-2)(1-)(k-1)式中：為一定環(huán)境下柴油機(jī)冷起動(dòng)壓縮過(guò)程中的熱量損失，01； k為絕熱指數(shù) kcp/cv, cv為等容比熱，cp為等壓比熱；為漏氣率 （m1-m2）/m1,m1 m2分別為壓縮始點(diǎn)和壓縮終點(diǎn)氣體質(zhì)量；氣體壓縮比av1/v2,v1 v2分別為壓縮始點(diǎn)和壓縮終點(diǎn)氣體容積。 當(dāng)不考慮柴油機(jī)冷起動(dòng)過(guò)程中漏氣以及熱量損失時(shí)，即令00。已知某車輛采用195型柴油機(jī)，其壓縮比a=20,漏氣率為5.8，則柴油機(jī)在不痛環(huán)境溫度下壓縮完畢時(shí)燃起壓力與溫度分別如表（1）所示。設(shè)柴油機(jī)冷起動(dòng)

41、壓縮過(guò)程中氣體的泄漏情況為a熱量損失情況為b。柴油機(jī)氣缸壓縮完畢時(shí)燃?xì)饽芊襁_(dá)到著火溫度時(shí)保證柴油機(jī)正常起動(dòng)的主要條件之一。由資料可知：柴油機(jī)冷起動(dòng)壓縮終點(diǎn)溫度至少要達(dá)到430以上才行。由表（1）可得知是否考慮柴油機(jī)冷起動(dòng)壓縮過(guò)程中氣體得泄露情況一級(jí)熱量損失將對(duì)柴油機(jī)氣缸壓縮完畢時(shí)燃?xì)饽芊襁_(dá)到著火溫度得計(jì)算影響很大。在不考慮柴油機(jī)冷起動(dòng)壓縮過(guò)程中氣體得泄漏情況一級(jí)熱量損失或者只考慮柴油機(jī)冷起動(dòng)壓縮過(guò)程中氣體得泄漏情況下，柴油機(jī)吸入得空氣溫度在-40以上時(shí)，壓縮終點(diǎn)溫度均大于430柴油機(jī)氣缸壓縮完畢時(shí)燃?xì)鉁囟饶苓哆吨饻囟龋@導(dǎo)致柴油機(jī)柴油氣缸壓縮完畢時(shí)燃?xì)鉁囟绕?，絕對(duì)誤差高大110以上；在只考

42、慮柴油機(jī)冷起動(dòng)壓縮過(guò)程中氣體得泄漏情況以及熱損失情況下，柴油機(jī)吸入得空氣溫度在-10一下時(shí)，壓縮點(diǎn)溫度均小于430，不能使噴入得燃料著火燃燒，故很難滿足柴油機(jī)正常啟動(dòng)的要求。這主要是在很低的環(huán)境溫度下，較低溫度的冷卻液和氣缸套活塞等零件以及進(jìn)入柴油機(jī)氣缸的較低溫度的空氣將使得柴油機(jī)在壓縮過(guò)程中的熱量損失過(guò)大，其次柴油機(jī)在低溫條件下，起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速降低，導(dǎo)致壓縮燃?xì)獾男孤┝吭黾?，以上兩個(gè)原因的綜合將使得柴油機(jī)在較高的環(huán)境溫度下（10）進(jìn)行冷起動(dòng)時(shí)，其燃?jí)嚎s完畢時(shí)的終點(diǎn)溫度達(dá)不到著火溫度，而且柴油機(jī)役齡越長(zhǎng)，這種情況越嚴(yán)重。吸入空氣溫度t1熱量的損失a%壓縮終了空氣溫度不考慮ab考慮a考慮b考慮ab第

43、四章 冷起動(dòng)下燃燒的改善如前所說(shuō)，影響冷起動(dòng)性能的最重要的參數(shù)是壓縮溫度，壓縮溫度是壓縮比和進(jìn)氣溫度函數(shù)。增加壓縮比和提高進(jìn)氣溫度，均可使燃燒室的溫度上升，因而促進(jìn)起動(dòng)時(shí)著火。 在壓縮比較低時(shí)，若通過(guò)進(jìn)氣預(yù)熱等方法提高進(jìn)氣溫度，使發(fā)動(dòng)機(jī)能得到與高壓縮比時(shí)同樣的壓縮終點(diǎn)溫度，便也能得到相同的起動(dòng)性能。作為起動(dòng)時(shí)提高進(jìn)氣溫度的具體措施，通常是在進(jìn)氣歧管內(nèi)燃燒少量燃料。 1改善柴油機(jī)的冷啟動(dòng)性能，可采用下面的裝置方式來(lái)提高柴油機(jī)的空氣進(jìn)口溫度。（1） 采用預(yù)熱裝置：在柴油機(jī)的進(jìn)氣管內(nèi)裝有電熱塞或者火焰加熱器來(lái)預(yù)熱進(jìn)氣氣流，提高柴油機(jī)壓縮終點(diǎn)溫度。（2） 燃燒預(yù)熱：在柴油機(jī)的進(jìn)氣歧管內(nèi)燃燒少量燃料來(lái)預(yù)

44、熱進(jìn)氣氣流，提高柴油機(jī)壓縮終點(diǎn)溫度。 2采用預(yù)熱方式提高冷卻液溫度。提高冷卻液溫度是減小缸內(nèi)氣體使給燃燒室壁的熱量的重要措施。在柴油機(jī)冷卻系中安裝加熱器以加熱器柴油機(jī)的冷卻液，使其整體升溫，從而減小氣缸與活塞之間，軸承等摩擦副的摩擦與磨損，減小了柴油機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)阻力矩。 3進(jìn)排氣節(jié)流 提高壓縮溫度的方法，除提高進(jìn)氣溫度外，還有：（1） 進(jìn)行進(jìn)氣節(jié)流以增加進(jìn)氣行程中 泵吸功（2） 進(jìn)行排氣節(jié)流以增加殘余廢氣的數(shù)量并提高其溫度（3） 增加從燃燒室壁傳給燃燒室內(nèi)工質(zhì)的熱量4安裝電熱塞以改善冷起動(dòng)措施。5提高十六烷值和采用添加劑 人們?cè)缇椭?，提高燃料十六烷值可改善柴油機(jī)的起動(dòng)性能。圖中（1）表示燃

45、料十六烷值和起動(dòng)所需時(shí)間的關(guān)系。顯然，較高的十六烷值又較好的起動(dòng)性。而燃料的十六烷值過(guò)高時(shí)，雖然正常工作是的噪聲會(huì)有所改善，但此油耗與排煙狀況卻急劇惡化。另一方面，通過(guò)在燃料中添加能提高十六烷只的添加劑，也能改善啟動(dòng)性能。這些添加劑一般包括硝酸酯，過(guò)氧化物或乙醚類等，但因都比較昂貴，所以很難在正常工作是也使用。只限于起動(dòng)時(shí)強(qiáng)這些添加劑導(dǎo)入噴油泵內(nèi)。當(dāng)添加戊基硝酸酯等，一般認(rèn)為時(shí)因?yàn)樗鼈冊(cè)诜纸夂锂a(chǎn)生了過(guò)氧化合物或者oh基等，從而促進(jìn)了著火。但當(dāng)壓縮溫度較低時(shí)，也有不能進(jìn)行這種分解的情況。另外也有報(bào)告指出，在裂化輕柴油中添加上述這些添加劑時(shí)并未見(jiàn)效。 6加入輔助燃料通過(guò)從進(jìn)氣管吸入輔助燃料來(lái)確保起動(dòng)性，是由來(lái)已久的方法之一。如黃河牌jn151型柴油機(jī)，在進(jìn)氣管上裝設(shè)起動(dòng)液噴射器，低溫起動(dòng)時(shí)將一些易燃燃料（如乙醚、丙