1.柴油机燃烧过程的四个时期
　　
　　根据气缸中气体压力和温度变化的特点，可将柴油机的燃烧过程分为四个时期。
　　
　　(1)滞燃期。从开始喷油到着火开始的这一段时期称为滞燃期。这是喷入的燃油进行雾化、加热、蒸发、扩散、与空气混合等物理准备及焰前化学准备阶段。在柴油机中，一般τi(滞燃期)0.0007~0.003s。
　　
　　滞燃期对柴油机的工作有很大的影响。这个时期越长，则在滞燃期内喷入燃烧室的燃油越多。气缸中的压力升高就越迅速。这样虽可使经济性稍许提高，但却使发动机工作的粗暴性增加很多，加速了机件的磨损。因此，一般柴油机宁愿牺牲一些经济性，也要让其工作平稳。
　　
　　影响滞燃期的主要因素是燃油的性质、压缩结束时的温度和压力以及燃烧室中的空气涡流等。
　　
　　(2)速燃期。从燃油着火开始到迅速燃烧出现最高压力时为止的这段时期称为速燃期。这一时期的特点是放热速率(dQ/dч)高、气缸内力压和温度升高快。其压力升高率△p/△ч取决于在滞燃期内形成的可燃混合气体数量的多少，为使柴油机运转平稳，最大压力升高率(dQ/dч)max不应超过0.40~0.60MPa/℃A。
　　
　　(3)缓燃期。缓燃期是从最高压力开始到出现最高温度的阶段。这一时期的特点是燃烧在气缸容积不断增大的情况下进行，主要受混合气体形成速度的控制，燃烧速度较速燃期慢，燃气温度升至最高达1973~2273K，压力却略有下降。缓燃期末，放热量一般达到循环总放热量的70%~80%。
　　
　　(4)后燃期。后燃躬是从最高温度点开始到燃烧基本结束为止的一段时期。这一时期的特点是燃烧在膨胀线上进行，此时氧气大量减少，放热速率降低，燃油放出的热量不能有效地利用，因而使排气温度升高，经济性下降。后燃期末，放热量已达循环总放热量的96%~98%。柴油机转速愈高，后燃期愈长。
　　
　　在后燃朔燃烧速度很慢，而且活塞已远离上止点，气缸容积已增大很多，此时气缸内的温度和压力均迅速下降。因此，后燃期放出的热量不仅难于利用，而且会使零件热负荷增加，排气温度升高，冷却热损失增加，使柴油机的经济性下降，故要求后燃期愈短愈好。
　　
　　影响燃烧过程的主要因素有结构因素和运转因素。结构因素主要是压缩比、燃烧室、进气道、喷油泵及喷油器的结构形式以及喷油规律等。运转因素主要是柴油性能、喷油提前角、喷油压力、负载及转速等。
　　
　　为了改善可燃混合气体的形成条件，采用合理燃烧，缩短后燃期，提高柴油机的经济性，一般柴油机都采用较高的压缩比(15~20)。同时在燃烧室内进行强烈的空气运动，采用先缓后急的喷油规律，保证足够高的喷油压力(一般在10MPa以上)并选用十六烷值较高的柴油。
　　
　　根据上述对柴油机燃烧过程的分析可知，为了保证柴油机工作可靠(尤其是冷起动的可靠性)，应保证燃油有很好的着火条件。为使柴油机工作柔和、燃烧噪声小、寿命长，速燃期的压力升高率和最高燃烧压力不超过一定限度，应尽可能缩短滞燃期，减小在滞燃期内形成的作好燃烧准备的混合气量。为使燃烧完全及时，提高柴油机的动力性和经济性，减少排气冒烟，应改善和加速缓燃期中燃油与空气的混合，提高后期的燃烧速率，减少后燃。
　　
　　2.影响柴油机燃烧过程的因素
　　
　　(1)运转因素对燃烧过程的影响。影响燃烧过程的运转因素有燃油的性质、喷油提前角、转速和负载、冷却强度等。
　　
　　1)燃油性质的影响。柴油的发火性能影响滞燃期的长短，因而也对发动机工作的粗暴性发生直接的影响。柴油的十六烷值愈高，自燃的能力就愈强，因而滞燃期愈短，发动机的工作就比较柔和。目前高速柴油机所用柴油的十六烷值为40~50左右。
　　
　　2)喷油提前角的影响。喷油提前角是指压缩过程中开始喷油(以喷油器针阀升起光标志)到活塞行至上止点时的曲轴转角。增大喷油提前角，由于燃油将喷入压力和温度都不高的空气中，物理化学准备的条件较差，滞燃期延长，导致速燃朔的压力升高率增大，发动机工作粗暴。减小喷油提前角，也就是燃油更接近于压缩终点时喷入燃烧室，由于燃烧室内空气的压力和温度较高，因而滞燃期缩短，发动机工作比较柔和，而且可降低排气中的NOx浓度。但喷油过迟，燃烧就会在膨胀过程中进行，导致压力升高率降低，最高燃烧压力下降，排气温度和散热损失增加，热效率显著下降。因此，对于每一种柴油机，均有一个最佳的喷油提前角。但对任何一台柴油机，最佳喷油提前角都不是常数，而是随供油量和发动机的使用转速而变化的。供油量愈大，转速愈高，则最佳喷油提前角也愈大。此外，它还与发动机的结构有关。例如采用直接喷射式燃烧室时，最佳喷油提前角献出采用分开式燃烧室要大些。

　　
　　3)转速的影响。当转速增加时，燃烧室内的气流运动加强，同时还提高了喷油压力，使燃油与空气的混合得到改善，所以，按时间计算的滞燃期τi随着转速增加而缩短，不过，由于每循环所占的时间缩短更多，使以曲轴转角计的滞燃期чi却可能有所增加。在转速变化范围较大的柴油机上，经常装有离心式喷油提前角自动调节器。
　　
　　在涡流室柴油机中，随着转速的升高，空气涡流大大加强，以曲轴转角计的滞燃期变化不大，燃烧过程就可能不致太延后。因此，涡流室柴油机相对直接喷射式柴油机来说，对喷油提前角较不敏感。
　　
　　4)负载的影响。在柴油机中，如转速保持不变，当负载增大时，每循环的供油量也随着增大。由于充气量基本不变，因而过量空气系数α减小，使单位气缸工作容积内混合气燃烧放出的热量增加，引起气缸内温度上升，缩短了滞燃期，使柴油机工作柔和。但是，由于每循环供油量增加，使喷油持续时间延长，会导致后燃严重;而且α减小，不完全燃烧现象会增加，这会引起经济性下降以及排气污染增加。
　　
　　当柴油机冷起动或怠速动转时，气缸内温度较低，柴油的滞燃期较长;而此时的润滑油粘度较大，柴油机的摩擦损失较大，尽管这时无负载，但每循环的供油量仍相对较大，因此压力升高率也较大，会产生较强的震音，即所谓柴油机的惰转噪声。随着转速升高及负载增大，柴油机热状态正常后，惰转噪声即会自行消失。
　　
　　5)冷却强度的影响。在发动机中，和气体相接触的机件的温度是变化的，这些机件的温度不仅随发动机的工作情况而定，而且随冷却水或空气的温度而定。当这些机件的温度增高时，燃油的滞燃期缩短，发动机的工作比较柔和。但温度过高时，对发动机的工作也不利。
　　
　　(2)构造因素对燃烧过程的影响。在构造方面，影响燃烧过程的主要因素是压缩比、燃烧室形式、空气涡流运动、喷油压力、喷油规律以及活塞材料等。
　　
　　1)压缩比的影响。压缩比较大时，压缩终点的温度和压力都比较高，使燃油的滞燃期缩短而发动机工作比较柔和。
　　
　　2)喷油压力的影响。喷油压力在低的范围(14MPa)内逐渐增大时，可使燃油的雾化质量改善，因而增加了燃油与空气的接触面积，改善了燃油燃烧与准备燃烧的条件，使滞燃期缩短。但在喷油压力已相当高的情况下，即已有足够数量的细小油滴供开始着火之用，此后再继续增大喷油压力，对滞燃期将不发生显著的影响。但高压喷射对排气净化是有利的。
　　
　　3)活塞材料的影响。铸铁活塞与铝合金活塞相比其温度较高，这样可以缩短滞燃期，因此在其他条件相同时，采用铸铁活塞的柴油机工作比较柔和。
　　
　　4)喷油规律的影响。喷入燃烧室内的燃油量(或单位曲轴转角内的喷油量)随曲轴转角(或喷油泵凸轮轴转角)而变化，这种变化关系称为喷油规律。喷油规律与喷油泵的凸轮外形、桂塞直径、喷油器的构造和调整以及高压油管的尺寸等有关。
　　
　　滞燃期的长短，实际上不受喷油规律的影响。但喷油规律要影响随曲轴转角进行燃烧反应的燃油分量，亦即影响到燃烧过程的进行。
　　
　　5)燃烧室形式的影响。燃烧室形式对燃烧过程的影响主要与混合气体形成的过程、空气涡流的形成以及气体与燃烧室壁面的传热有关。它直接影响发动机的动力性、经济性、工作平稳性以及排气品质、噪声等。
　　
　　6)空气涡流的影响。燃烧室内空气涡流的强弱对混合气体形成和燃烧也有很大的影响。涡流强度的增加促进了空气对燃油的传热并增加燃油分子和氧气接触的机会，因而加速了燃油的挥发，促进了燃油和空气在燃烧室内的均匀分布，使炭烟的生成量减少。假如涡流的方向和速度与喷油情况，活塞运动等配合得当，则可使滞燃期缩短。涡流运动对空气的利用程度有很大关系，当燃烧同样多的燃油时，随着涡流的加强，获得正常及完善燃烧所必需的空气量就可减少，这样发动机可做得紧凑些。但过度提高涡流强度，就会增加对壁面的散热及气体流动的能量损失，而使经济性降低。
　　
　　目前形成气缸中空气涡流运动的主要形式包括:在迸气过程中，利用螺旋进气道或切向进气道，使充入气缸的空气产生绕气缸中心线高速旋转的进气涡流;在压缩行程中使空气在燃烧室中产生强烈旋转的挤压涡流。
　　
　　责任编辑：Honey