04第四章 燃料与燃烧化学.pptVIP

发动机内的燃烧过程一般说来，要经历三个基本步骤： (1)形成燃油与空气的可燃混合气； (2)点燃可燃混合气，或可燃混合气在混度和浓度适当的地区发生自燃，在一处或同时在数处着火 着火过程 ； (3)火源扩大到整个可燃混合气，形成全面燃烧。 * 一、着火机理： 按化学动力学的观点，着火机理可分为热自燃机理和链锁自燃机理两类。 (一)热自燃　 　在着火的准备阶段，混合气进行着氧化过程，放出 热量。放热的同时，由于温差的原因，会对周围介质 散热。若化学反应所释放出的热量大于所散失的热量，混合气的温度升高，进而促使混合气的反应速率和放热速率增大。这种相互促进，最终导致极快的反应速率而着火。这就是热自燃，或称热爆。 * (二)链锁反应 　 所谓链锁反应是这样的化学反应，其中一 个活化作用能引起很多基本反应，即反应链。 整个反应过程分为： 引导反应(锁的引发)一反应链(链的继续反 应或链的传递)一断链反应(链的中断即活化中 心的死亡)。 * * 二、发动机混合气的着火 有高温单阶段着火和低温多阶段着火。 汽油机 柴油机 * （一） 汽油机－高温单级着火 1 压缩的是燃料与空气的混合气体, 在此过程中, 已经进行了一些化学反应。 2 火花点火, 局部温度高达20000℃以上, 该处燃料分子直接分裂成大量的自由原子与自由基, 迅速反应出现热火焰, 瞬间扩大到整个燃烧室内。所以, 汽油机着火过程： 压缩混合气 ? 点火（经短暂着火延迟期）? 热火焰－ －高温单级点燃 * （二）柴油机－低温多级着火 1、 　阶段－混合阶段 在压缩过程终了时，燃料喷入汽缸内形成可燃混合气。燃料遇到温度较高的空气，开始氧化，但速度缓慢，示功图上的压缩线没有明显的变化。混合阶段，为着火做准备。 * 2 　　阶段－一阶段反应 燃烧的实质是燃料的氧化反应，当反应速度很快时，火焰就会出现。经过时间　后，反应加剧，出现淡表色火焰，缸内压力超过压缩压力。在这一阶段，反应生成醛类、过氧化物和一氧化碳等中间产物。要求混合气较浓，? = 0.4～0.5。 3　 　阶段－二阶段反应 温度、压力升高较大，产生许多化学反应的活性中心，出现 蓝火焰。混合气稀得多，?略小于1。 4 　　　　　　时间后－三阶段反应 活性中心剧增，化学反应加速，热积累剧烈，发生爆炸，出 现橘黄色热火焰。混合气更稀，? ? 1。 　　　　　　　　－着火延迟期 * 三、发动机的燃烧方式 （一） 同时爆炸燃烧 取某一部分为系统, 着火前后整个系统各个部分的相完全 均匀一致。为单相系, 均匀系。 柴油机上, 由于混合气分配不是十分均匀, 总有某一部分 混合气最先着火（一般在喷油嘴附近）, 取这一部分为系统, 则系统内实现的就是同时爆炸燃烧。 汽油机上, 由于火焰有传播速度（虽然很快, 但相对同时 爆炸燃烧却很小）, 传播逐次进行, 故显然不是同时爆炸燃烧。 但火花塞间隙处的少量混合气在电火花作用下, 可实现同时爆 炸燃烧，从而形成火焰中心。 * （二） 逐渐爆炸燃烧 　　　（预混合燃烧） 　汽油机－火焰传播。 两相系－混合气相 （未 燃区），燃烧产物相 （已燃区）。 　加热从火花塞开始， 紧靠火花塞的那一部分混合气首先被加 热, 使氧化或活性中心增多, 发生燃烧。燃烧又加热下一层……, 一层一层传播。燃烧主要在火焰前锋面内进行。火焰前锋面前 方的未燃区中是混合气，火焰前锋面后方的已燃区中为燃烧产 物和一小部分在火焰前锋面中没有燃烧掉的燃料继续燃烧。 * （三） 扩散燃烧 柴油机的燃烧方式, 三相－燃料相, 空气相, 燃烧产物相。 柴油燃点比汽油低, 但在日常生活中汽油却比 柴油易燃, 原因就在于汽 油的挥发性好, 油与空气 形成混合气较快, 物理准 备过程已经就绪, 一点即 燃。柴油机中燃烧的快慢却主要取决于物理准备过程进行的快 慢。油滴遇热蒸发形成燃料蒸汽, 然后才能燃烧, 并非油滴与 空气接触就可燃烧。为防止燃烧产物将油滴与空气隔开, 将组 织空气相对于油滴的气流运动, 将燃烧产物抛在后面。 * 汽油机的点火燃烧 预混合燃烧 柴油机的点火燃烧 初始燃烧 预混合燃烧 燃烧后期 扩散燃烧 * 作业 4.什么是过量空气系数？ 6.简述燃料的着火机理？ 7.为什么说柴油机的着火过程是低温多级着火？汽油机的着火过程是高温单级着火？ 76页第4、6~7题中选做2题，第4题做第1问。 * * 第四章 燃料与燃烧化学 教师：程金铭 湖北文理学院 * 主要内容 第一节 发动机的燃料 第二节 代用燃料及其应用（自学） 第三节 燃烧化学 第四