发动机原理第四章燃料与燃烧化学讲解.ppt

(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，出现淡青色火焰，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。释放化学总能量的5%~10%。 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CO,O,H,OH，出现 蓝火焰。时间较短，产生高温，燃烧开始。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(Premixed Combustion) 着火前燃料气体或燃料蒸气与空气已按一定比例形成均匀混合气（如汽油机、瓦斯爆炸） 。 　 （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(Diffusion Combustion) 着火前燃料与空气相互分离，着火后两者边混合边燃烧（如煤气灶、蜡烛、锅炉、柴油机、液体燃料失火）； （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 2、预混合燃烧和扩散燃烧的对比 扩散燃烧 ①燃烧速度取决于混合速度（混合气形成的影响极大）； ②φa=1.2-6.8，稳定稀燃； ③浓度和温度分布不均匀，易产生碳烟； ④有焰燃烧； ⑤无回火可能。 预混合燃烧 ①燃烧速度取决于化学反应速度（混合气形成影响不大） ； ② φa=0.8-1.2，难以稀燃； ③浓度和温度分布均匀， 不易产生碳烟； ④无焰燃烧； ⑤有回火可能。 Asphalt 沥青 Kerosene 煤油 Distillation Oil Refining Crude oil, also called petroleum, is a complex mixtur