高原環(huán)境柴油機(jī)起動(dòng)過程燃燒形態(tài)分析

馬寧 李本正 周國印

摘 要：高原環(huán)境對(duì)柴油機(jī)起動(dòng)過程產(chǎn)生重要影響，使得柴油機(jī)起動(dòng)過程出現(xiàn)轉(zhuǎn)速波動(dòng)幅度大、燃燒不穩(wěn)定、甚至失火等問題。本文通過對(duì)柴油機(jī)起動(dòng)過程燃燒形態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，起動(dòng)過程交替出現(xiàn)三種燃燒形態(tài)，分別為“Y”型、“W”型以及“V”型，其中“Y”型多出現(xiàn)于加速階段，“V”多出現(xiàn)于怠速階段;高原起動(dòng)出現(xiàn)了更大比例“W”型燃燒，“W”型燃燒對(duì)應(yīng)著火始點(diǎn)均在上止點(diǎn)之后，隨著滯燃期增大，第二峰值出現(xiàn)偏晚，對(duì)應(yīng)峰值偏小，燃燒形態(tài)從“W-1”型過渡到“W-3”型，甚至“V”型。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī);起動(dòng)過程;燃燒形態(tài)

1 引言

柴油機(jī)起動(dòng)過程轉(zhuǎn)速變化規(guī)律與各循環(huán)對(duì)應(yīng)的缸內(nèi)做功情況相關(guān)，從柴油機(jī)起動(dòng)過程燃燒形態(tài)可以分析起動(dòng)過程中非穩(wěn)態(tài)燃燒的內(nèi)部特征[1-4]。在對(duì)柴油機(jī)起動(dòng)過程燃燒形態(tài)進(jìn)行描述的研究中，國外學(xué)者Akio[5]最先通過對(duì)一臺(tái)直噴式柴油機(jī)的起動(dòng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)燃燒出現(xiàn)大量雙峰形式的燃燒，Akio根據(jù)燃燒第一個(gè)峰值與第二個(gè)峰值的壓力差定義了A、B、C、D、E五種燃燒形態(tài);而國內(nèi)學(xué)者李德桃[6]通過對(duì)渦流室式柴油機(jī)的起動(dòng)測(cè)試也發(fā)現(xiàn)了類似的燃燒形態(tài)，根據(jù)起動(dòng)測(cè)試所得到的燃燒形態(tài)在倒看時(shí)的形態(tài)特點(diǎn)，將其總結(jié)并命名為“Y”、“W”和“V”三種典型燃燒形態(tài)。

2 高原環(huán)境柴油機(jī)起動(dòng)過程燃燒形態(tài)分析

本文在Akio和李德桃研究基礎(chǔ)上，基于測(cè)試高原柴油機(jī)起動(dòng)過程出現(xiàn)的燃燒形態(tài)[1]，通過對(duì)起動(dòng)過程逐循環(huán)歸納發(fā)現(xiàn)，起動(dòng)過程既出現(xiàn)了“Y”、“W”和“V”等三種經(jīng)典燃燒形態(tài)，如圖1所示，同時(shí)在“W”型燃燒形態(tài)基礎(chǔ)上，根據(jù)前后峰值的大小關(guān)系，又細(xì)分出三種不同形態(tài)，分別將其命名為“W-1”、 “W-2”和“W-3”型燃燒，如圖2所示。

“Y”型燃燒，其形狀相似于正常的燃燒形態(tài)，倒看時(shí)缸壓曲線形狀相似字母“Y”，缸內(nèi)爆發(fā)壓力高，以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)的滯燃期較短，燃燒室內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)火核，著火發(fā)生之后火焰快速覆蓋全部燃燒室，做功能力良好;“V”型燃燒，其形狀相似于缸內(nèi)純壓縮壓力曲線，倒看時(shí)曲線形狀相似字母“V”，缸內(nèi)爆發(fā)壓力沒有明顯的升高，燃燒室內(nèi)火焰形狀呈現(xiàn)纖維狀，做功能力非常弱;“W”型燃燒在壓力變化過程中出現(xiàn)兩次峰值，倒看時(shí)曲線形狀相似字母“W”，以曲軸轉(zhuǎn)角計(jì)的滯燃期偏大，著火時(shí)刻推遲到上止點(diǎn)之后，后燃現(xiàn)象嚴(yán)重，缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力低于“Y”型燃燒，做功能力偏弱?！癢”型燃燒是“Y”型燃燒與“V”型燃燒之間的過渡形態(tài)，當(dāng)滯燃期縮短，著火時(shí)刻提前，則“W”型轉(zhuǎn)化成“Y”型，當(dāng)滯燃期延長(zhǎng)，著火時(shí)刻推遲，則“W”型惡化成“V”型。

“W”型燃燒較為特殊，高原環(huán)境起動(dòng)過程出現(xiàn)了更大比例的“W”型燃燒，圖3為“W-1”、“W-2”和“W-3”型燃燒形態(tài)對(duì)應(yīng)的放熱率曲線，這三種燃燒形態(tài)對(duì)應(yīng)的著火始點(diǎn)均在上止點(diǎn)之后，隨著著火滯燃期增大，著火始點(diǎn)進(jìn)一步后移，第二個(gè)峰值出現(xiàn)時(shí)間越來越晚，峰值也越來越小，燃燒形態(tài)逐漸從“W-1”型過渡到“W-3”型，甚至“V”型?！癢”型燃燒對(duì)相鄰前一循環(huán)的對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速異常敏感，一旦轉(zhuǎn)速上升幅度突然增大，以角度計(jì)的滯燃期相應(yīng)延長(zhǎng)，極易導(dǎo)致“W-1”型向“W-2”、“W-3”甚至“V”型惡化，造成循環(huán)失火。

3 結(jié)語

通過對(duì)高原環(huán)境柴油機(jī)起動(dòng)過程燃燒形態(tài)分析發(fā)現(xiàn)，起動(dòng)過程交替出現(xiàn)三種燃燒形態(tài)，分別為“Y”型、“W”型以及“V”型，高原環(huán)境起動(dòng)過程出現(xiàn)了更多“W”型燃燒，隨著著火滯燃期增大，燃燒形態(tài)逐漸從“W-1”型過渡到“W-3”型，甚至“V”型，尤其在加速以及過渡階段，這說明高原環(huán)境起動(dòng)過程滯燃期嚴(yán)重偏長(zhǎng)，使得柴油機(jī)缸內(nèi)著火多發(fā)生在上止點(diǎn)后，燃燒劣化。

參考文獻(xiàn)：

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