裝載機4100柴油發動機

柴油機排氣冒黑煙(碳煙)

黑煙也稱碳煙，柴油機排氣冒黑煙主要是燃料混合氣過濃，可燃混合氣形成不良或燃燒不完善等原因造成的。柴油機在高溫、高壓燃燒條件下，局部缺氧、裂解并脫氫而形成的以碳為主要成分的固體微小顆粒，是燃燒室內燃料燃燒不*的表現。由于柴油機是非均質燃燒，燃燒室內各區域的化學反應條件是不*的，而且隨著時間而變化的，所以黑煙很可能是由許多不同途徑生成的。柴油是復雜的碳氫化合物，噴入燃燒室內未燃燒的柴油受高溫分解，形成炭黑，排氣時隨同廢氣一起排出形成黑色煙霧。黑煙是不*燃燒產物，是烴燃燒在高溫缺氧情況下裂解過程釋出并聚合而成的。某些情況下燃油噴射在燃燒室壁面上，形成液態油膜，油膜是蒸發的一部分，它的燃燒取決于其蒸發速度和燃料蒸氣與氧的混合速度。如果周圍氣體中氧的濃度太低，或混合的速度不夠時，從油膜蒸發的燃料氣體將被分解，并產生未燃烴、不*氧化產物和黑煙。

按照上述定性描述，柴油機燃燒過程中黑煙的生成可以概括為三個階段——成核階段、單粒階段、單粒的燃燒消失或附聚成更大絮團。影響其生成的主要原因為：

1.活塞環、氣缸套等磨損

氣門、活塞環、氣缸套磨損后，引起壓縮壓力不足以及機油上竄燃燒室，使氣缸在壓縮行程結束時，混合氣混合的正常比例改變，使燃油在無氧條件下燃燒，燃燒過程容易產生積炭，排出的廢氣形成大量黑色煙霧。

2.燃燒室形狀改變

燃燒室形狀因制造質量及*使用導致技術狀況下降，使壓縮余縫過大、過小以及活塞位置裝錯，都會使燃燒室形狀和容積改變，從而影響燃油與空氣混合質量，使燃油燃燒條件變壞。

3.噴油器工作不良

柴油機排氣煙度與燃油霧化品質的關系密切，在柴油機噴油過程中，每次噴油臨結束時，噴油壓力下降，霧化質量差，使液滴直徑比主要噴射階段的油滴大4—5倍(體積約增大100倍)，這些油滴蒸發與燃燒的時間短，周圍氧的濃度低，容易產生碳煙。噴油器不霧化、霧化不良或滴油，使燃料不能充分地與氣缸內的空氣混合，也不能*燃燒。由噴油器工作不良引起的排黑煙現象在柴油機低速運轉時較為明顯，因為低速運轉時氣缸內進氣渦流較弱，油滴或油束被氣流沖散的可能性減少并且停留的時間較長，更容易形成碳黑排出。

4.供油量過大

供油量過大，使進入汽缸內的油量增多，造成油多氣少燃油燃燒不*。另外，工作負荷過重、燃油質量低劣、工作溫度過低也會引起排氣冒黑煙。

柴油機中燃料的高溫裂解反應是不可避免的，特別是在空間混合燃燒的柴油機中，由于高溫氣體包圍著液態的油滴，造成了有利于裂解反應的條件，因此在燃燒初期產生了大量的碳粒。柴油機在正常燃燒時，在排氣門打開以前，燃燒初期所形成的大量碳粒可以基本燒完，排氣基本上是無煙的。只是在某些不利工況下，碳粒不能及時燃燒反而團聚吸附，在氣缸中和排氣過程中形成更大的碳煙粒子或絮團，使排氣冒黑煙。

5.供油提前角調整不當

(1)供油提前角過大，燃油過早噴入燃燒室內，由于此時氣缸內壓力溫度較低，燃料不能著火燃燒，當活塞上行，氣缸內達到一定壓力和溫度，可燃混合氣燃燒。

在直噴式柴油機中，當其它參數不變時，加大噴油提前角可以降低排氣煙度。因為加大噴油提前角會使滯燃期加長，使著火前噴入氣缸的油量增加，預混合量增加，預混合氣增多，加快了燃燒速度，燃燒可較早結束，從而使主燃期的形成碳粒具有較高的溫度和高溫下停留較多的時間，有利于碳粒氧化消失。然而過早的噴油增加了預混燃料量，使柴油機工作粗暴，燃燒噪音增大，并引起較大的機械負荷，以及較多的黑煙排放。

(2)供油提前角過小，噴入汽缸內的燃油過遲，一部分燃料來不及形成可燃混合氣就被分離或排出，致使部分在排氣管中隨廢氣排出的燃油料受高溫分解、燃燒，形成黑煙隨廢氣一同排出。

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