内燃机原理第六章燃烧的基础知识.ppt

第六章燃烧的基础知识本章要求HIT规格严格功夫到家1、复习两个气体燃料燃烧理论—热着火和链式着火理论；2、掌握ICE的燃烧方式；3、掌握湍流强度表达方式和对ICE燃烧的影响；4、了解SI-ICE的火花点火过程和影响因素；5、掌握喷油器的喷油过程和喷雾特性；6、掌握影响雾化质量的因素；7、了解示功图的测量过程；8、掌握燃烧放热速率和累积放热率的概念。一、燃烧现象燃烧过程（氧化过程）—着火阶段+燃烧阶段着火阶段可燃混合气在一定压力、温度和浓度下，氧化反应突然加速，并出现火焰的现象。燃烧阶段着火后燃料与氧化剂剧烈放热的氧化反应。第一节燃烧基础知识HIT规格严格功夫到家燃烧滞燃期反应速度着火阶段——滞燃期ICE属周期性非稳定燃烧过程，燃烧持续期10-20ms,着火过程只有，滞燃期对性能影响大。固相燃烧：气相燃烧氧化剂在燃料表面的氧化反应燃料与氧化剂按一定比例混合燃料与氧化剂彼此分离燃烧预混合燃烧：扩散燃烧：第一节燃烧基础知识HIT规格严格功夫到家二、燃烧分类层流预混合燃烧层流扩散燃烧紊流扩散燃烧SI-ICE燃烧着火延迟火焰按准球面传播第一节燃烧基础知识HIT规格严格功夫到家CI-ICE燃烧HCCI（柴油）燃烧油束外围燃烧多区域同时着火燃烧第一节燃烧基础知识HIT规格严格功夫到家燃烧速度混合气浓度裂解火焰回火PremixedCombustion化学反应速度0.8～1.2无PM无焰有DiffusionCombustion混合速度1.28～6.8有PM有焰无两种燃烧方式对比第一节燃烧基础知识HIT规格严格功夫到家SparkPlugFuelInjectorHotFlamRegion—NOxHotFlamRegion—NOx+PM三、烃燃料的链式着火冷焰区低温多阶段着火600K高温单阶段着火着火半岛着火界限第一节燃烧基础知识HIT规格严格功夫到家冷焰诱导蓝焰热焰低温多阶段着火冷焰第一节燃烧基础知识HIT规格严格功夫到家低温多阶段着火冷焰诱导阶段冷焰阶段蓝焰阶段高温单阶段着火温度高，由蓝焰直接进入热焰，完成着火CnHmROOH+C2H4O（乙醛）低温氧化反应ROOHHCHO（甲醛）HCHO发出低辉度冷焰HCHOCOCO发出高辉度冷焰（蓝焰）COCO2形成热焰，着火第一节燃烧基础知识HIT规格严格功夫到家ICE着火燃烧SI-ICE爆燃高温单阶段着火的预混合燃烧高温单阶段着火的扩散燃烧低温多阶段着火的预混合燃烧低温多阶段着火的预混合燃烧CI-ICEHCCI低温多阶段着火的预混合燃烧第一节燃烧基础知识HIT规格严格功夫到家着火过程属于非常复杂的“化学反应动力学”过程存在许多未知领域第二节湍流及其在燃烧中的作用HIT规格严格功夫到家一、湍流（紊流，Turbulence）定义流速大小和方向无规则变化的微元气体流动。湍流影像进气流场压缩湍动能速度曲轴转角瞬时速度u平均速度U脉动速度uT第二节湍流及其在燃烧中的作用HIT规格严格功夫到家二、湍流特征参数湍流强度ICE在第i个循环、曲轴转角为φ时的瞬时湍流速度：第二节湍流及其在燃烧中的作用HIT规格严格功夫到家集总平均速度：湍流强度：湍动能单位质量微元体湍流速度的涨落均方差。三、湍流对燃烧的影响湍流可以强化传热传质过程，既而促进燃油与空气的混合，提高燃烧速度。一、火花点火过程（一）火花点火过程（理论不成熟）击穿阶段（10ns）10～35kV的高压击穿火花塞间隙，形成离子通道，温度60000K，压力十几兆帕，电流200A。电弧放电阶段（100μs）低电压（10～100V），高电流，温度6000K。辉光放电阶段（ms）高电压（300～500V），低电流，温度3000K。火核形成积累能量第三节均质混合气中的火焰传播HIT规格严格功夫到家（二）点火能量mJmJ——高能点火过大极间混合气多大过小电极散热快大电极间隙mm时，最小每个存在混合气的浓稀极限高能点火可以拓宽着火极限第三节均质混合气中的火焰传播HIT规格严格功夫到家二、火焰的传播火焰前锋面火花气缸未燃气体已燃气体第三节均质混合气中的火焰传播HIT规格严格功夫到家预热区反应区混合气浓度混合气温度反