汽车发动机原理(张志沛第四版)-第一章-内燃机性指标及实际循环热计算.ppt

* 几种主要液体燃料的成分、热值及理论空气 2.过量空气系数α L表示发动机工作过程中每1kg燃料实际供给的空气量, L0表示1kg燃料完全燃烧需要的理论空气量 α1 稀混合气 α1 浓混合气 α＝1 理论混合气 一般汽油机α＝０.８~１.２，车用高速柴油机α＝１.２~１.６，增压柴油机α＝１.８~２.２。 二.理论分子变更系数 1.α1的情况 柴油机： 汽油机： 2.α1的情况 仅在汽油机上出现。 三.实际分子变更系数 内燃机工作时，由于汽缸中废气不可能完全排除干净，每次吸入新鲜充量时都有上个循环留下来的残余废气，因此研究燃烧前、后工质摩尔数的变化时，应将这种实际情况考虑进去。 考虑了残余废气后，燃烧后的工质摩尔数Ｍ′２与燃烧前工质摩尔数Ｍ′１之比称为实际分子变更系数，以μ表示: 第八节 燃烧基本理论 一.连锁反应的机理及燃烧放热规律 1.连锁反应的基本概念 链锁反应过程包括： ①链引发：反应物分子受到某种因素激发（如受热裂解、受光辐射等）分解成自由原子或自由基。 ②链传播：自由原子或自由基与反应物作用，一方面使反应进行，另一方面又生成新的自由原子（基）。 直链反应—一个活化中心与反应物作用产生一 个新的活化中心，反应以恒速进行。 支链反应—一个活化中心引起的反应，同时生成 两个以上的活化中心，反应速度急剧增长。 ③链中断：自由原子（基）与容器壁面或惰性气体分子碰撞，反应能力下降，不再引起反应。 例如：氢的燃烧化学方程：2H2+O2→2H2O 实际过程是： 链引发：H2 →2H 链传播(链爆炸)：H+O2 →OH+O O+H2→OH+H 2OH+H2 →2H2O+2H 链中断：H+H+M →H2+M（M是惰性气体分子） H+OH+M →H2O+M H+O+M →OH+M 2.有效反应概念和连锁化学反应的普遍方程式 所谓有效反应是指能获得最终产物及活化中心的反应。 链锁化学反应的速度与有效反应中心的生成速度成正比。如果将有效反应中心的生成速度与原始物质的分子数Ｎ的比值称为有效反应中心的相对密度ρ，则: 连锁反应速度的普遍方程式为： 3.内燃机燃烧速度的半经验方程式 燃烧品质指数ｍ对燃烧百分比ｘ和燃烧速度ｄｘ /ｄφ 的影响 二.预混合气体中的火焰传播 1.火焰核心的形成 预混合气体在外源点火的情况下形成火焰核心的前提条件是火花塞附近的混合气必须具备一定的浓度。汽油机预混合气体的着火浓度范围为α ＝0.5 -1.3。 在预混合气体中，从火花塞跳火花至火焰核心形成要经历一段时间。这段时间的长短与火花塞附近预混合气体的压力、温度、氧的浓度、燃料种类、混合气浓度、气流运动状况、电火花的性质、电极几何形状和距离等诸多因素有关。 2.火焰的传播 （1）α=0.85~0.95时，火焰传播速度u最大,用此混合气时，发动机的功率达最大，故称功率混合比。 （2）α=1.03~1.1 时，燃烧最完全，热效率最高，油耗最低，故称经济混合比。 α对火焰传播的影响 三.燃油喷雾与扩散燃烧 1.燃油喷雾与混合 喷入汽缸中的燃油首先要经历破碎和雾化过程。燃油喷入汽缸后的雾化、吸热、汽化的过程总是伴随着混合气的形成过程，即边雾化、边混合的过程，以逐步形成可燃混合气。柴油机混合气形成的方式有多种形式，如雾化混合型、油膜混合型、雾化-油膜混合型等。 不管具体柴油机的混合气形成哪种形式，在一个循环的工作过程中混合气的形成都必须经历预混合和扩散混合这样两个阶段。 预混合燃烧 扩散燃烧 2.扩散燃烧的特点 扩散燃烧阶段的燃烧情况非常复杂，它既存在预混合燃烧的形式，又存在单油滴的扩散燃烧形式，是一种气、液双相混合的燃烧过程。 柴油机中的燃烧，不管是预混合气的均相气相燃烧，还是微油滴群的油滴扩散燃烧，都仅与局部的油气比例和着火环境有关，而与整个燃烧室中油气的宏观比例无关。 柴油机燃烧过程的另一特点是它容易生成炭烟。 第九节 实际循环的近似计算——热计算 一.燃烧热化学计算 根据给定或选定的燃料成分、过量空气系数α 和残余废气系数γ 计算下列各值: 1kg燃料所需的理论空气量Ｌ０； 新鲜充量的摩尔数Ｍ１； 燃烧产物的摩尔数Ｍ２； 残余废气的摩尔数Ｍγ； 理论分子变更系数μ０