柴油发动机在进气行程吸入的是空气,在压缩行程接近终了时才将燃油喷射入气缸,在很短时间内与压缩后的空气混合,形成可燃混合气。此时气缸内的温度高达480℃,混合气中的柴油在高温下自行燃烧。 柴油的燃烧要经历三个不同的阶段:滞燃期、速燃期、缓燃期。 滞燃期： 在压缩行程终了时,燃油开始喷射,但是还未燃烧,这个过程称为滞燃期。雾状柴油被喷入气缸后并不能马上着火燃烧,因为接近压缩终了时,气缸内的混合气温度虽然已高于柴油的自燃点,但柴油的温度还未达到自燃温度,还要经过一段物理和化学的升温过程。物理升温过程是:柴油在高温高压气体的影响下,吸热升温,逐层蒸发而形成油气向四周扩散并与空气均匀混合。化学升温过程是:随着柴油温度升高,少量的柴油分子首先分解,并与空气中的氧分子进行化学反应,具备了着火条件而开始燃烧,形成了火焰中心,为快速燃烧作准备。这一时期也被称为备燃期,时间很短,仅为0.07-0.3ms。滞燃期内柴油与空气混合的程度决定排气中污染物量的多少,因此确保滞燃期油气混合质量是减少碳烟及其他有害物质的重要手段。 速燃期： 从柴油开始全部燃烧到气缸内的压力达到最高峰值时的过程称为速燃期。在点火延迟期,火焰中心形成后,混合气迅速燃烧,这一阶段由于活塞接近上止点,气缸工作容积很小喷入的柴油几乎是同时着火燃烧的,因此气缸内的压力迅速增加至最高点。速燃期内,气缸内的压力突然上升,产生了柴油发动机特有的噪声。 缓燃期： 从速燃期结束到燃烧结束这段过程称为缓燃期。缓燃期包括两个过程:主燃烧期和后燃烧期。速燃期结束到气缸内的温度达到最大值时的过程称为主燃烧期。在这一过程中,喷油器继续喷油,柴油在高温高压的燃烧室内很容易自燃,柴油的物理和化学升温时间非常短,几乎是边喷射边燃烧。但是由于气缸中的氧气减少,废气增多,燃烧速度逐渐减慢,同时气缸容积增大,气缸内压力略有下降,此时气缸内温度达到最高点从最高燃烧温度点到燃烧结束止的过程称为后燃烧期。在这一阶段,氧气已大量消耗后期喷入的燃油只能与少量氧气混合进行燃烧,另外活塞进一步向下止点移动,气缸内压力和温度有较大的下降,使燃烧条件更加恶化,以致燃油燃烧不完全,出现排气冒黑烟现象,使有关零部件热负荷增加,影响柴油机经济性和使用寿命,所以应尽量减少后燃期的燃烧。缓燃期的后燃烧期是碳烟形成的主要阶段之一。
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