发动机原理b-发动机的燃料与燃烧-2012讲诉.ppt

除了过量空气系数 a 外，还常用燃烧时空气质量与燃 料质量的比例即空燃比（ A / F ）表示混合气浓度： 四、空燃比 ? 当 a = 1 ， 即按理论空气量燃烧时，该空燃比称 为理论空燃比。 ? 汽油 和 柴油 的理论空燃比分别为 14.8 和 14.5 。 ? 混合气的空燃比大于理论空燃比时为稀混合气， 小于理论空燃比时为浓混合气。 2018/11/25 发动机原理 36 四、燃油和可燃混合气的热值 1 ．燃油的热值： ? 在标准状态下， 1kg 燃料完全燃烧所放出的热量， 称为 燃料的热值 。 用 H u 表示 ,[KJ/kg] 。 ? 在高温的燃烧产物中，水以蒸气状态存在，水的汽 化潜热不能利用。在高温下的，则为 低热值 Q L 。 ? 待温度降低以后，水的汽化潜热才能释放出来。因 此，水凝结以后计入水的汽化潜热的热值，称为 高 热值 Q H ； ? 发动机排气温度较高，水的汽化潜热不能利用，因 此应用低热值。 ? 汽油的低热值为 44000kJ/kg, 柴油机的低热值为 42500kJ/kg 2018/11/25 发动机原理 37 2 ．混合气的热值： ? 当发动机 气缸进气量一定（即气缸工作容积和充气效率都 确定），则发动机工作循环吸收的热量完全取决于 燃料热 值 和 可燃混合气浓度 。 ? 燃料热值和可燃混合气浓度的综合影响以 可燃混合气热值 来体现。 ? 混合气热值是指单位体积或单位摩尔数或每单位质量的混 合气在完全燃烧放出的热量 ，其计量单位为 kJ/m 3 （标）或 kJ/kmol 或 kJ/kg ? 每千克混合气完全燃烧放出的热量 , 可用 H m 表示 ,[kJ/kg] 。 H m =H u / （ 1+ α L O ） ? α =1 的混合气热值称为理论混合气热值。一般混合气的热 值均指理论混合气的热值。 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 H u m r e s p . H u m [ k J / m 3 ] H um H um Ignition limit conv. gasoline engine (gasoline operation) p = 1,013 bar T = 273K 2018/11/25 发动机原理 39 第三节 发动机混合气的着火与燃烧 发动机混合气的燃烧，本质上是燃油激烈的 氧化 反应 。根据氧化反应进行的激烈程度不同，燃烧 分为两个阶段： 着火与燃烧 。 着火是燃烧的物理和化学准备阶段 。 物理准备：燃料的雾化、蒸发、与空气形成可燃混合气等 化学准备：焰前的缓慢氧化反应。速度很低，压力和温度 无明显升高。此过程逐渐积累热量或形成活化 中心。 活化中心 — 在压缩终了高温作用下，燃油分子分裂成大量 自由原子或自由基（如 H 、 O 、 CH 、 OH 等），它 们具有很强的反应能力。 2018/11/25 发动机原理 40 ? 燃烧是氧化反应加速至激化的结果，并伴有流动、 传热、传质等物理现象（光和热）。 ? 进入燃烧有两种方法： ? 点燃 — 利用点火系向可燃混合气增加能量。 ? 自燃 — 利用自身积累的热量或活化中心着火。 ? 点燃是在局部混合气内进行的，自燃是在全部 混合气内同时发生的。 ? 发动机内的燃烧过程经历三个基本步骤： ? 1 ）燃油与空气形成可燃混合气 ? 2 ）点燃可燃混合气，或可燃混合气发生自燃。 ? 3 ）火源扩大到整个可燃混合气，形成全面燃 烧 ? 燃烧的分类： ? 固相燃烧 ：固体燃料没有挥发而在表面与空气 ( 氧气 ) 燃烧。 ? 气相燃烧 ：燃料以气体状态与空气混合燃烧。 ? ① 预混燃烧： 着火前燃料气体或燃料蒸气与空气已 按一定比例形成混合气的燃烧。 ? ② 扩散燃烧 ：着火前燃料与空气是相互分开的，着 火后燃料边蒸发边与空气混合的燃烧。 ? 发动机中所有燃烧为预混燃烧和扩散燃烧中的某 一种或两种燃烧的组合。 预混火焰与扩散火焰 扩散火焰 半预混火焰 全预混火焰 ? 1 ：一次空气系数，即燃烧前同