汽车发动机原理2.ppt

燃烧热化学 要解决的问题：燃烧时需要多少空气；发出多少热量；燃烧前后工质的变化。 设1kg燃料中有gC公斤C、gH公斤H、gO公斤O 燃烧热化学 1）燃料完全燃烧所需空气量 燃烧过程就是燃料中可燃成分与空气中的氧发生氧化放热反应的过程。 燃料的主要成分：C、H、O 设：1kg燃料中有gC公斤C、gH公斤H、gO公斤O， 即： kg （1）1 kg燃料完全燃烧需要O2为： 而O2在空气中的质量百分比为23.2%（实际中是测量空气流量），即需空气量为： 也称之为“质量化学计量比”（Stoichiometric ratio） 燃烧热化学 （2）1 kg燃料完全燃烧需要O2摩尔（mol）为： 而O2在空气中的摩尔百分比为21.0%，即需空气量为： 也称之为“摩尔化学计量比”（Stoichiometric ratio） 2）分子变化系数 汽油机 ? ＝1.07~1.12 柴油机 ? ＝1.03~1.06 柴油机?a大，有些空气不参加反应 汽油H含量大，燃后体积增大多一些 3）残余废气系数 残余废气系数?r是进气过程结束时，缸内的残余废气量与新鲜充量的质量比。 式中，mr—每循环每缸的残余废气质量 m1—每循环每缸的新鲜充量质量 ◎ 一般无EGR的机型?r值范围如下： 汽油机0.06~0.16，柴油机0.03~0.06 增压柴油机0.00~0.03 ◎ 汽油机?r偏高是因为,ε小，和低负荷时进气节流强使新鲜充量下降 ◎ 增压柴油机?r小是因为扫气效果强 燃烧热化学 4）可燃混合气热值 定义：单位质量或单位体积可燃混合气发出的热量（kJ/kg或kJ/m3）。 Hu（低热值）表示燃料的能量密度；(Hum)V代表混合气的能量密度，越高则相同工作容积时发出功率越高（即pme高）。 也可用单位摩尔体积发出的热量表示： 燃烧热化学 (kJ/kmol) (kJ/kg) (kJ/m3) 汽油机与柴油机混合气热值的计算 （1）预混合汽油机 （2）缸内直喷汽油机 和柴油机 Unit: kJ/m3 Unit: kJ/m3 混合气热值与过量空气系数的关系 0 1000 2000 3000 4000 5000 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 ?a Hum resp. Hum [kJ/m 3 ] Hum Hum Ignition limit conv. gasoline engine (gasoline operation) p = 1,013 bar T = 273K 汽、柴油等液体烃，随C/H升高，Hu下降；但H燃烧时所需的空气量比碳燃烧时多。因此，Hum基本相同。 气体烃 C/H低，Hu高，但本身是气体，加上H燃烧要求空气多，结果Hum小。 含氧燃料（甲、乙醇）本身含O， Hu低，但所需空气也少（l0、L0小），结果Hum与汽、柴油相近。 纯H2的Hu最高，但气体占体积，且需空气多，Hum反而小。 结论： 各种燃料Hu差别较大，但不等于Hum也有相同差别。 液体燃料Hum大体相同，气体燃料Hum偏低 各种燃料的混合气热值比较 Department of Automotive Engineering Tsinghua University 汽车发动机原理 点燃式和压燃式内燃机的 工作过程、燃烧理论、性能分析以及参数调控 清华大学 汽车工程系 帅石金 博士 Email: sjshuai@tsinghua.edu.cn Phone: 010讲课内容 第一篇 动力输出与能量利用 第1章 动力经济性能指标与影响因素 第2章 燃料与工质 第3章 循环分析与能量利用 第4章 换气过程与循环充量 第二篇 燃烧与排放 第5章 燃烧的基础知识 第6章 燃烧过程及混合气形成 第7章 特殊燃烧问题的机理与对策 第8章 有害排放物的生成与控制 第9章 燃烧室与调节参数的优化 第三篇 运行特性与性能调控 第10章 发动机运行特性与整车匹配 第11章 柴油机调速特性 ◎ 燃料的理化特性决定了内燃机混合气形成和着火方式，是造成内燃机不同工作方式的决定因素。 ◎ 燃料的热值（尤其是混合气热值），既是内燃机原理的基础之一，也是影响动力性和经济性“量”环节的主要因素之一。 ◎ 工质的热力参数对循环热效率有巨大的影响，是决定内燃机动力性、经济性“质”环节的重要因素。 ◎ 油品对燃烧和排放有重要影响，是发动机满足严格排放法规的关键环节之一。 讲课内容 第一篇 动力输出与能量利用 第1章 动力经济性能指标与影响因素 第2章 燃料与工质 第3章 循环分析与能量利用 第4章 换气过程与循环充量 第二篇