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2012/7/15 19:18:52 1.柴油机的工作粗暴(爆震)现象
(1)柴油机的工作原理:柴油机和汽油机都属于活塞式内燃发动机,按工作过程不同,柴油机分为四行程和二行程两类。现以常见的四行程发动机为例,说明其工作过程。
①吸气:汽缸活塞自汽缸顶部向下运动,进气阀打开,空气经由空气滤清器被吸人汽缸,活塞到达下止点时,进气阀关闭。有些柴油机装有空气增压鼓风机,以增加空气进人量和压力,提高柴油的经济性。
②压缩:活塞自下止点向上运动,压缩吸入的空气,由于压缩是在接近绝热状态下进行的,空气的温度和压力急剧上升.压缩终了时,温度可达500~700℃,压力可达3.5~4.5MPa。
③膨胀做功:当活塞快接近上止点时,柴油先后经过粗、细滤清器、高压油泵及喷嘴以雾状喷人汽缸。此时汽缸内的空气温度已超过柴油的自燃点,因此柴油迅速气化,与空气混合并自燃,燃烧温度高达1500-1200℃,压力升至4.6~12.2MPa。高温气体迅速膨胀,推动活塞向下运动做功。
④排气:活塞向下运动到达下止点后,由于惯性作用,再次向上运动,此时排气阀打开.排出废气,完成一个工作循环。再进入吸气行程,继续下一个循环。
从上述四个行程可见,柴油机的工作过程与汽油机既相似又有本质区别,因此对燃料的性质要求也必然有着本质的不同。首先,柴油机吸入与压缩的是空气,而不是空气与燃料的混合气体,不受燃料性质的影响,因此压缩比可以尽可能地增大(可高达16~24),使燃料转化为功的效率显著提高,实际上柴油机燃料的单位消耗率比汽油机低30%~70%.非常经济。其次,汽油机是靠电火花点燃的,故称为点燃式发动机,它要求燃料燃点要低,自燃点要高;柴油机是由喷入汽缸的燃料靠自燃而膨胀做功的,因此柴油机又称为压燃式发动机,它要求燃料有较低的自燃点。
(2)柴油机的工作粗暴(爆震)现象:从上述柴油机的工作原理可知,柴油机压缩行程至活塞接近上止点时,燃料即以雾状喷人并迅速汽化和氧化,氧化过程逐渐加剧,以致猛烈到着火燃烧,开始膨胀做功行程。从喷油器开始喷油到燃料自燃着火这段时间,称为着火滞后期(或称为滞燃期,用曲轴旋转角度表示)。着火滞后期很短,不同燃料的着火滞后期从百分之几秒到千分之几秒,但它对柴油机工作状况的影响却非常大,正常情况下,柴油的自燃点较低,着火滞后期短,嫩料着火后,边喷油、边燃烧,发动机工作平稳,热功效率高。但是,如果柴油的自燃点高,则着火滞后期增长,以致在开始自燃时,汽缸内积累较多的柴油同时自燃,温度和压力将剧烈增高,冲击活塞头剧烈运动而发出金属敲击声,这种现象称为柴油机的工作粗暴(爆震现象)。柴油机工作粗暴同样会使柴油燃烧不*。形成黑烟,油耗增大,功率降低,并使机件磨损加剧,甚至损坏。
2.评定柴油着火性的意义
(l)判断柴油燃烧性能,为油品使用及质检提供依据
柴油的着火性就是指柴油的自燃能力,换言之.就是柴油燃烧的平稳性。柴油着火性通常用十六烷值表示,一般十六烷值高的柴油,自燃能力强,燃烧均匀,着火性好,不易发生工作粗暴(爆震)现象,发动机热功效率提高,使用寿命延长。但是柴油的十六烷值也并不是越高越好,使用十六烷值过高(如十六烷值大于65)的柴油同样会形成黑烟,燃料消耗量反而增加,这是因为燃料的着火滞后期太短,自燃时还未与空气混合均匀,致使燃烧不*,部分烃类因热分解而形成黑烟;另外,柴油的十六烷值过高,还会减少燃料的来源。因此,从使用性和经济性两方面考虑,使用十六烷值适当的柴油才合理。
不同转速的柴油机对柴油十六烷值的要求是不同的,研究表明,转速大于l000r/min的高速柴油机,使用十六烷值为40~50的柴油为宜;转速低于IOO0r/min的中、低速柴油机。可以使用十六烷值为30~40的柴油。我国标准GB/T19147中规定,10号、5号、O号、-10号车用柴油的十六烷值不小于49,-20号车用柴油的十六烷值不小于46,-35号、-50号车用柴油的十六烷值不小于45。
(2)了解柴油着火性与化学组成的关系,指导油品生产
柴油着火性能的好坏与其化学组成及馏分组成密切相关。实验表明,相同碳原子数的不同烃类,正构烷烃的十六烷值zui高,无侧链稠环芳烃的十六烷值zui低,正构烯烃、环烷烃、异构烷烃居中;烃类的异构化程度越高,环数越多.其十六烷值越低;芳烃和环烷烃随侧链长度的增加,其十六烷值增加,而随侧链分支的增多,十六烷值显著降低;对相同的烃类来说,相对分子质zui越大,热稳定性越差,自燃点越低,十六烷值越高。
以石蜡基原油生产的柴油,其十六烷值高于环烷基原油生产的柴油。这是由于前者含有较多的烷烃,而后者含有较多的环烷烃所致。由相同类型原油生产的柴油,直馏柴油的十六烷值要比催化裂化、热裂化及焦化生产的柴油高,其原因就在于化学组成发生了变化,催化裂化柴油含有较多芳烃,热裂化和焦化柴油含有较多烯烃,因此十六烷值有所降低。经过加氢精制的柴油,由于其中的烯烃转变为烷烃,芳烃转变为环烷烃,故十六烷值明显提高。
为提高柴油的着火性能,可将十六烷值低的热裂化、焦化柴油和部分十六烷值较高的直馏柴油掺和使用,此即柴油的调和。此外还可以采用加入添加剂的手段,提高柴油的十六烷值,常用的添加剂是硝酸烷基酯。
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