内燃机学 教学课件 作者 周龙保第五章 5.4.pptVIP

第四节 压燃式内燃机的燃烧 直径：5~150um (中间较大) Tc-热空气温度； Tw-油滴周围混合气温度； Cu-油滴周围混合气浓度； W-化学反应速度。 二、液滴燃烧的基本条件 形成的燃料蒸气与空气的混合气空燃比要在着火界限内。混合气过浓，氧分子少，混合气过稀，则燃料分子少，这两种情况的氧化反应速率都不够高，不能形成燃烧。当然，一种燃料的着火界限不是一成不变的，而是随着温度的升高，分子运动速率增加，反应速率加快，着火界限也有所扩大。 可燃混合气必须被加热到自燃温度以上才能着火，低于这一温度，燃料就不能着火。不同燃料的自燃温度是不同的，它反映燃料的自燃性能，但燃料的自燃温度还与介质压力、加热条件及测试方法等因素有关。 三、油束燃烧 油束燃烧特点 油束（滴）边蒸发，边扩散，在与周围空气形成可燃混合后燃烧，扩散混合速率控制了燃烧速率。 扩散燃烧过程的长短取决于空气运动的组织和燃料的喷射雾化，对燃油经济性有重要的影响。 扩散燃烧对柴油机碳烟/颗粒生成与排放影响最大。 滞燃期的影响因素 相同的机理：混合气自燃造成压力升高率过大。 不同的时刻： 柴油机的急燃期，预混燃烧过量。 汽油机的速燃后期，末端混合自燃。 柴油机顺利起动条件 ： 压缩温 度必须足够高, ≥ 4、后燃期 LATE BURNING PHASE 过浓混合气未燃烧的燃料、尾喷燃料、碳烟等的燃烧。 膨胀行程的中后期，膨胀比低，做功能力小。 增加排温和向冷却水的散热损失，使发动机的热负荷增加，经济性下降。 少量柴油的后续燃烧 四、柴油机的工作粗暴与汽油机的爆震燃烧 DIESEL ROUGHNESS AND SI ENGINE KNOCKING 1、一般概念 急燃期压力升高率过高而造成的气体冲击。 柴油机平均压力升高率≤0.6MPa/?CA， 否则就是工作粗暴。 降低柴油机的燃烧噪声?合适的压力升高率?滞燃期内形成 的可燃混合气适量。 控制因素：滞燃期 滞燃期内的喷油量 2、柴油机燃烧噪声 降噪具体措施 选用十六烷值高的燃料，缩短滞燃期。 减小滞燃期内的喷油量，控制压力升高率和最 高爆发压力。 引导喷射 * 着火与燃烧 柴油机的燃烧 燃油喷射与雾化 冷起动 COMBUSTION IN CI ENGINE 主要学习内容 燃料喷射与雾化 FUEL SPRAY ATOMIZATION 一、 燃油喷射 FUEL INJECTION d l 小孔喷射示意图 柴油机的多孔喷嘴 1、燃油喷射出口速度 2、燃油喷射出口流量 A ——小孔流通(总)面积 Cd——流量系数，0.7左右，与小孔形状、加工质量等有关。 二、 燃油雾化 SPRAY ATOMIZATION 1、油束射程 SPRAY PENETRATION θ d 当 t≤ tbreak时 当 t＞tbreak时 当有进气涡流时 Ambient Pressure:30bar(N2) 7 holes HFR(Hydraulic Flow Rate): Injected fuel amount(mm3) at 100bar during 30s 2、喷雾锥角 CONICAL ANGLE θ以（o）计，常数C可以取为0.05 θ d 3、油滴平均直径 SAUTER MEAN DIAMETER 索特平均直径(SMD)：整个油束的液滴总体积与总表面积的比 4、雾化机理 ATOMIZATION MECHANISM K—H模型 R—T模型 破碎长度 着火与燃烧过程 AUTOIGNITION COMBUSTION 一、单油滴燃烧 Combustion of single droplet 图6-1 单个油滴的着火区域 正庚烷液滴燃烧计算与实验结果 着火地点在油束核心与外围之间混合气浓度和温度适当的地方。 混合气浓度温度条件适合的地方不止一个，因此可以是多点同时着火。 不同循环的火核形成点也不一定相同，但由于多点着火，循环变动小。 混合气过浓或过稀火焰传播将中断，与此同时新的火核和火焰前锋不断形成。 柴油机的燃烧过程 COMBUSTION IN CI ENGINE 喷入气缸的燃料不是立刻着火，而是经过一段时间的延迟，期间形成一定量的可燃混合气，这部分燃料的燃烧称为预混燃烧。 预混燃烧量对缸内最高燃烧压力、压力升高率和燃烧噪声等有重要的影响。 对柴油机的NOx的生产与排放影响最大。 一、 预混燃烧 PREMIXED COMBUSTION 二、扩散燃烧 diffusion combustion 三、柴油机的燃烧 COMBUSTION IN DIESEL ENGINE 1 滞燃期(AB段) 2 急燃期 BC段