主推进动力装置 任务3.3：燃油燃烧过程与热平衡分析 任务3.3 燃油燃烧过程与热平衡分析.ppt

任务3.3 燃油燃烧过程与热平衡分析 【项目介绍】 介绍了柴油机中燃油燃烧过程的基本规律、影响燃烧过程的基本因素、柴油机排放污染物的成因及控制途径、柴油机热平衡分析的基本方法及废热利用的基本方法。 知识目标 能力目标 初步具备分析非正常燃烧过程的原因及其对柴油排放物的影响的基本能力。 掌握燃油燃烧过程的基本规律及影响燃烧质量的主要因素； 熟悉柴油排放污染物形成机理及基本控制策略； 了解柴油机热平衡的分析方法及废热利用的基本途径。 任务3.3 燃油燃烧过程与热平衡分析 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 一、着火条件和燃烧过程 1、可燃混合气的着火 着火的两个阶段： 可燃混合气的自燃——形成着火点。 ——条件：油和空气混合的浓度适合（α≈1）；温度适当。 稳定燃烧（火焰的传播） —— 着火点形成后，火焰向四周传播形成稳定燃烧 2、燃烧过程 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 燃烧过程p-φ和T-φ曲线 燃烧过程四阶段 ①滞燃阶段（A-B）;②速燃阶段（B-C） ③缓燃阶段（C-D）;④后燃阶段（D-E） 其中 ②+③为主要燃烧阶段 滞燃期：从喷油开始（d点）到缸内发火点（c点）为止，又称着火延迟期 表示方法：用滞燃时间?i（s）或滞燃角?i（曲柄转角）表示。 影响：?i或?i滞燃期过长，喷入缸内燃油过多，一旦燃烧压力上升速度过快，pz过高，导致爆燃。应力求缩短滞燃期 速燃期——从着火点（c点）开始到缸内气体压力最高点（y点）为止，为急（速）燃期 (因滞燃期内形成的大量可燃混合气几乎同时燃烧，压力上升速度快。活塞处于上止点附近，气缸容积变化不大，可认为是等容燃烧过程) 评价指标：压力升高率dp/d? ，即单位曲柄转角压力升高值dp/d?。该指标决定了柴油机燃烧过程的柔和性。急燃阶段由滞燃期的长短决定。 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 缓燃期——从最高压力点C到最高温度点D。在这一阶段，由于氧气量减 少，废气增加，燃烧速度从快转慢（为不完全燃烧），使热量积聚，燃气温 度继续升高。按放热规律研究本阶段，也称为扩散燃烧阶段 特点： ①近似为等压燃烧；②为可控燃烧（燃烧期的长短取决于负荷大小） 后燃期——从D点起到E点止。由于处于膨胀行程，燃烧在极不利条件下缓 慢进行，在此期间，缸内压力、温度逐渐下 后燃期存在的危害：①排烟温度升高；②热负荷增加；③热效率下降； ④可靠性降低；⑤燃烧条件比缓燃期更坏，形成碳烟的可能性更。 应尽量缩短后燃期。 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 二、燃烧过程的影响因素及其控制措施 1、燃烧过程的影响因素 燃油的品质——十六烷值的影响最大 缸内工质状态——主要指压缩终点的空气温度、压力和扰动 喷油提前角——最佳喷油提前角指柴油机在转速和供油量一定的条 件下，能获得最大功率及最小燃油消耗的喷油提前角 雾化质量——滞燃期缩短，柴油机工作平稳，且容易使燃油完全燃烧 转速与负荷——转速提高，有利于燃烧；负荷增加，燃油室温度上升， 有利于混合气体的形成，使滞燃期缩短，发送机工作柔和 喷油规律——合理的喷油规律是初期喷油量要少；中期的喷油量要大； 后期的喷油量也要少且断油迅速 2、改善燃烧质量的措施 从设计方面考虑，主要有 （1）采用特殊形状的燃油凸轮； （2）采用油膜蒸发方式； （3）采用分级喷射； （4）采用变压缩比活塞； （5）采用变喷油定时。 从运转管理方面考虑，主要有 （1）确保换气质量良好； （2）良好燃油品质； （3）气缸压缩温度控制； （4）确保喷射系统正常工作； （5）强化日常例行管理 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 任务3.4 喷油设备的操作与管理 知识陈述 三、柴油机排放污染物与净化 1、柴油机排放污染物及其危害 （1）微粒物质：微粒物质分为为黑烟、蓝烟、白烟。微粒可表示为PM ——指经空气稀释后的排气，在低于51.7℃温度下在涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维滤纸上沉积的除H2O以外的物质。蓝烟和白烟往往发生在柴油机起动和低负荷运转时，它们都是燃油或润滑油的微粒 （2） NOx：氮氧化物NOx是N与O2在600oC以上高温时相互作用形成的。 NOx在大气中反应生成硝酸，成为酸雨的主要来源之一。NOx还会增加周围臭氧的浓度，而臭氧则会破坏植物的生长。 NOx另一危害是在光化学反应下生成臭氧、醛和PAN（过氧化酰基硝酸盐）等。臭氧具有极强的氧化力，使