柴油十六烷值對柴油機(jī)性能影響的研究

趙衛(wèi)光

摘 要：本文對于柴油機(jī)的性能進(jìn)行了分析，并且著重分析了柴油中所含的十六烷值對于柴油機(jī)性能的影響。通過多種參數(shù)綜合實(shí)驗(yàn)分析，力求得出十六烷值對于柴油機(jī)性能的影響程度，通過設(shè)計(jì)一系列的實(shí)驗(yàn)，從一定角度論證了影響，并且對十六烷值對這些性能的影響進(jìn)行了分析，為后續(xù)研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：十六烷值;柴油機(jī);性能分析

柴油機(jī)十六烷值對柴油機(jī)性能的影響。通常把十六烷值作為柴油可燃性的評價(jià)指標(biāo)，但十六烷值的變化還會(huì)導(dǎo)致柴油的蒸發(fā)性、粘度等許多特性發(fā)生變化，從而影響到柴油機(jī)的性能。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，分析討論了柴油十六烷值對柴油機(jī)性能的影響（采用普通單缸發(fā)動(dòng)機(jī)）。

1.1十六烷值對柴油熱值的影響

柴油的低熱值是柴油的重要物理化學(xué)性能之一，對柴油機(jī)的耗油率影響很大。低熱值（Hu）和十六烷值（CN）之間大致是線性關(guān)系，可以用以下形式表示：Hu=41208+27.19CN（kJ/kg）。以上所述低熱值與十六烷值的關(guān)系是由于十六烷值高的柴油烷烴多，芳烴少，這種特點(diǎn)更加適合作為研究對象進(jìn)行進(jìn)一步的分析研究。烷的含氫量大于芳烴，含碳量小于芳烴。所以，十六烷值高的柴油的氫含量會(huì)相對更高。碳的低熱值為34082 kJ/kg，氫的熱值為碳的3.53倍，兩者具有十分巨大的差距，因此柴油十六烷值與熱值成反比，通過調(diào)節(jié)十六烷值，可以有效的調(diào)節(jié)柴油的熱值，提升柴油的品質(zhì)。

1.2十六烷值對熱效率的影響

在十六烷值39～59范圍內(nèi)，熱效率 n與十六烷值之間的關(guān)系可以基本用線性關(guān)系來形容。十六烷值為61以上時(shí)，其 n值比十六烷值為40時(shí)的值有進(jìn)一步的提升，其提升趨勢相對比較明顯。

表明熱效率隨十六烷值的增加而增加的原因主要是十六烷值高的柴油，其中含有較多的烷烴和烯烴，而芳烴較少，烯烴的輕化鏈較長，而芳烴含有苯環(huán)，化學(xué)結(jié)構(gòu)緊密。結(jié)果表明，前者化學(xué)性質(zhì)較差，易氧化燃燒，后者則相反。十六烷值高的柴油，阻燃期短，燃燒速度快。有較高的放熱率和較高的熱效率，十分有利于提高燃料的利用率。

1.3十六烷值對燃油消耗量的影響

通過分析耗油率6與十六烷值 CN的關(guān)系，可以得出一些結(jié)論。當(dāng)十六烷值在39-59之間，且其關(guān)系接近于線性。提高陶瓷柴油十六烷值，降低柴油機(jī)耗油率;十六烷值大于66時(shí)，其變化趨于平緩，不再像39-59區(qū)間內(nèi)的提升趨勢。實(shí)驗(yàn)表明，在相同噴油推進(jìn)條件下，十六烷值為40的柴油為5，比十六烷值60的柴油提高約5%。b、 n和 Hu之間的關(guān)系為6～3.6x109（n， Hu）。Hu值越高，十六烷值越高。所以，十六烷值增大，燃料消耗率下降。

1.4十六烷值對排氣溫度的影響

柴油十六烷值對柴油機(jī)排氣溫度的影響較為復(fù)雜。柴油機(jī)的十六烷值越大，排氣量越大，排氣量越大，排煙溫度越高，排煙溫度越高。不管是滿載和部分裝載，還是在不同噴油提前角的滿負(fù)荷下，均呈下降趨勢。這是事實(shí)。當(dāng)十六烷值較低時(shí)，燃料的阻燃期延長，引起點(diǎn)火時(shí)預(yù)混燃燒的燃料最多，擴(kuò)散燃燒的燃料相對較少。前一種生成的可燃混合物比較均勻，是氣相燃燒，所以燃燒比較完美（但延遲燃燒周期長，加工過程粗糙），后燃燒量減少，氣體膨脹少。此外，在燃用十六烷值高的柴油時(shí)，由于嫩油含有較多的烷烴，氫和碳原子數(shù)高于 HC。由于氫比碳更易燃，加上阻燃期更短，著火時(shí)間更早，燃燒更完美，氣體膨脹更充分，并降低排氣溫度。

1.5十六烷值對排氣煙氣的影響

通常認(rèn)為煤煙是由于燃料和空氣不均勻、不均勻燃燒而形成的，在高溫下局部產(chǎn)生缺氧、裂解、脫氧、聚合等現(xiàn)象。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料以非均質(zhì)、非均質(zhì)燃燒，且燃料中含碳量較高（按87%左右），所以柴油機(jī)在工作過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生油煙，但一定要把煙塵量降到最低。

柴油機(jī)尾氣中十六烷值與煙度的關(guān)系較為復(fù)雜，影響程度不一，甚至相反。比如：

低十六烷值的柴油，燃料不易著火，阻燃期長。因而，在阻燃過程中噴入氣缸的燃油量較大，甚至可能在點(diǎn)火前結(jié)束，造成預(yù)混燃燒。油含量過高時(shí)擴(kuò)散燃燒量很小。前一種是均勻均勻的混合物，易于完全燃燒，減少煙塵。但是滯流期的預(yù)混燃料量大，一旦著火，就會(huì)猛烈燃燒，導(dǎo)致升壓率太高，燃燒和散熱率都很大，會(huì)造成最大燃燒壓力和燃燒回轉(zhuǎn)溫度過高，在酸膨脹燃燒時(shí)，局部缺氧燃料發(fā)生裂化脫氫，導(dǎo)致排煙量增加柴油中的十六烷值越低，芳烴含量越高，氫與碳原子的比值越小;這樣不但會(huì)降低熱值，而且會(huì)因過高的碳而增加煙塵濃度隨著灣十六烷值的增加，燃料更容易著火，阻燃期也縮短。如噴油提前角、噴油率與十六烷值和阻燃期相適應(yīng)，只要過量空氣系數(shù)足夠大，所產(chǎn)生的煙量并不一定很大，在隨后的燃燒中一部分會(huì)被燒掉。

另外，由于十六烷值高的柴油含芳烴較少，且氫原子數(shù)大于 H/C，氫比碳更容易燃燒，不會(huì)產(chǎn)生煙塵，因此有利于降低排氣煙。當(dāng)然，如果十六烷值太高，也可能造成大量燃料在著火后繼續(xù)噴入燃燒室，造成嚴(yán)重的兩相（即氣體和液體燃料同時(shí)存在火焰中）燃燒，其相態(tài)和多相燃燒更明顯，使燃料分子發(fā)生高溫局部缺氧裂解，導(dǎo)致煙氣增多?？傊褂貌煌橹档牟裼蜁r(shí)，排氣量的大小取決于各因素的相互作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在滿負(fù)荷和偏負(fù)荷情況下，煙密度與十六烷值變化之間的關(guān)系具有一定的分散性;十六烷值越低，離散度越大，隨著十六烷值的增大，離散度趨于減小。

一個(gè)觀點(diǎn)是，十六烷值越高，柴油機(jī)排出的煙就越多。其主要原因是高十六烷值柴油阻燃期短，造成后續(xù)噴油和多相多相噴油。雙相燃燒可提高卡馬林的產(chǎn)量。但是作者認(rèn)為，以上原因只是十六烷值對煙霧影響的一個(gè)方面。實(shí)際上，煙的增加是多種因素的綜合作用，十六烷值上升。大使對增加煙塵的看法只能在一定條件下成立。在較低的十六烷值值下，阻燃期對煙氣的影響不可忽略。

2結(jié)論

柴油機(jī)的十六烷值對柴油機(jī)性能的綜合影響是顯而易見的。柴油機(jī)十六烷值越高，低熱值越高，近似成線性關(guān)系;而灣柴油的十六烷值越高，柴油機(jī)的指示油消耗率越低。當(dāng)十六烷值為40-66時(shí)，兩者大致成反比的線性關(guān)系，表明熱效率與前十位烷烴值成正比; 柴油十六烷值對排氣量的影響也比較復(fù)雜，無法用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)給出有效的證明，來說明十六烷值對于柴油機(jī)排氣量的影響。十六烷值越高，煙度越大的協(xié)商規(guī)則。較低的十六烷值對煙度影響分散。數(shù)值越大，十六烷值越高，對煙霧的影響濃度越大。

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