1本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程(1)課件

1、第四節(jié) 可燃混合氣的形成一、可燃混合氣形成方法二、缸內(nèi)空氣渦流的形式與作用三、燃燒室第1頁，共25頁。一、可燃混合氣形成方法1空間霧化混合法要求:燃油必須噴射到燃燒室空間并與燃燒室形狀相適應(yīng)。決定燃油蒸發(fā)、混合的主要因素:2)主要依賴于空氣渦動(可稱渦動法)對燃油噴射質(zhì)量要求不高，中、小型和高速柴油機燃油的油束特性和空氣的渦動狀態(tài)1)主要依賴于燃油的噴霧(可稱為油霧法)對噴射設(shè)備要求較高，用于船用大、中型柴油機2、油膜蒸發(fā)混合法 可燃混合氣的形成靠噴到燃燒室表面的油膜蒸發(fā)。可燃混合氣是在燃燒室空間形成第2頁，共25頁。二、缸內(nèi)空氣渦流的形式與作用空氣渦流的形式：1)進氣渦流2)擠壓渦流3)壓縮

2、渦流4)燃燒渦流空氣渦流的作用：促進燃油與空氣的混合第3頁，共25頁。三、燃燒室 直接噴射式燃燒室和分隔式燃燒室兩類1開式燃燒室2半開式燃燒室3渦流室式燃燒室4 預(yù)燃室式燃燒室第4頁，共25頁。1、開式燃燒室開式燃燒室是由氣缸 蓋底面、活塞頂面及 氣缸壁面形成的統(tǒng)一 空間特點：起動性和經(jīng)濟性好熱負荷和機械負荷較高，容易工作粗暴過量空氣系數(shù)較大，排氣中的有害成分、炭煙等較多對燃油和噴射設(shè)備的工作較為敏感。 可燃混合氣的形成： 主要依靠多孔高壓噴射 而較少依賴空氣渦動。第5頁，共25頁。2、半開式燃燒室半開式燃燒室是由余隙容積和凹坑容積兩部分組成， 而且兩者以較大的通道相連。經(jīng)濟性較好、起動性較好

3、、過量空氣系數(shù)較小，不同程度地克服了開式燃燒室工作粗暴、機械負荷大的缺點過程燃燒室 混合氣的形成利用噴霧和渦流。第6頁，共25頁。 特點： 工作平穩(wěn)；有害氣體排放少；對燃油及其霧化不敏感。 熱損失、節(jié)流損失和流動損 失較大；起動困難；油耗增加。3、渦流室式燃燒室第7頁，共25頁。4、預(yù)燃室式燃燒室預(yù)燃室和渦流室工作特點和優(yōu)缺點均相仿。第8頁，共25頁。第五節(jié) 燃油的燃燒 一、可燃混合氣的著火 二、燃燒過程 三、燃燒過程的影響因素 四、改善燃燒質(zhì)量的措施 五、柴油機的熱平衡柴油機燃燒的特點：過程復(fù)雜；時間極為短暫:1 000r/min 10 ms對燃燒過程的要求:及時, 完善, 平穩(wěn)第9頁，共2

4、5頁。一、可燃混合氣的著火燃燒過程: 可燃混合氣自行著火(自燃)和穩(wěn)定燃燒(火焰的傳播)兩個階段。著火現(xiàn)象:1)一個油滴懸置于靜止熱空氣中 的著火情況2)在燃燒室中可燃混合氣著火首先著火的部位是在油束核心與外圍之間混合氣濃度適當()和溫度適當處 - 多點同時著火 - 火焰即向四周傳播著火點是在距油滴表面一定距離、混合氣濃度適當而溫度足夠的部位。第10頁，共25頁。二、燃燒過程1.滯燃階段(A-B)滯燃角i(A)或滯燃時間i (s)i= i/6ni0.001s0.005 s滯燃期內(nèi)噴入氣缸的燃油量低速機15%30%gi高速機80%100%gi 滯燃期對燃燒過程的影響:i: i , dp/d ，工

5、作粗暴，會造成敲缸和機件損壞。i：i ，dp/d ，工作平穩(wěn)；i ：冒黑煙，燃燒惡化決定滯燃期長短的因素:第11頁，共25頁。2.速燃階段(B-C)平均壓力增長率p/：決定燃燒過程的柔和性/?。?工作柔和,燃燒平穩(wěn)p/大： 工作粗暴,常有敲擊聲平均壓力增長率p/不宜超過0.4MPa/A。第12頁，共25頁。4.后燃階段(D-E) 后燃的危害:燃油燃燒的熱效率較低。排氣溫度提高,熱負荷增加 后燃現(xiàn)象愈短愈好緩燃期燃燒的燃油量約為 40%60%gi3.緩燃階段(C-D)速燃期+緩燃期主燃期 （80%gi）終點一般在上止點后80A100A。第13頁，共25頁。三、燃燒過程的影響因素6.運轉(zhuǎn)工況和負荷

6、1.燃油品質(zhì)2.缸內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)3.噴油定時4.霧化質(zhì)量5.換氣質(zhì)量第14頁，共25頁。第15頁，共25頁。四、改善燃燒質(zhì)量的措施一個完善的燃燒過程應(yīng)具有以下特點:控制滯燃期內(nèi)的噴油量以保證燃燒柔和;燃燒在上止點附近發(fā)生,燃燒壓力應(yīng)迅速升高到最高爆發(fā)壓力并基本以此不變的壓力按等壓過程燃燒;燃燒持續(xù)時間不應(yīng)過長(通常不超過40A);主燃期燃燒完全,后燃最少。從放熱率角度看一個完善燃燒過程的特點:燃燒發(fā)熱率應(yīng)先緩后急滿足柴油機各性能對燃燒過程的要求第16頁，共25頁。改善柴油機的燃燒質(zhì)量的措施從運轉(zhuǎn)管理方面,應(yīng)注意以下幾點:(1)確保換氣質(zhì)量良好。(2)燃油品質(zhì)。(3)氣缸壓縮溫度。(4)確保噴射系統(tǒng)

7、正常工作。(5)日常例行管理從設(shè)計方面:可采用特殊形狀的燃油凸輪;采用油膜蒸發(fā)燃燒方式以保證燃燒柔和;采用分級噴射;采用變壓縮比活塞以及變噴油定時等第17頁，共25頁。五、柴油機的熱平衡將單位時間內(nèi)燃油的熱量轉(zhuǎn)化的有效功、廢氣帶走的熱損失、 冷卻介質(zhì)帶走的熱損失以及其余熱損失的熱量的利用與分配 情況稱為柴油機的熱平衡。Q吸入=Qe+Qr+Qw+Qs (kJ/h)q吸入=qe+qr+qw+qs=100%qe=30%55%;qr=25%40%；qw=10%30%;qs=2%10% /第18頁，共25頁。第六節(jié) 柴油機的排氣污染與凈化一、柴油機排氣污染物及其危害二、柴油機排氣污染物生成機理及控制措施

8、三、柴油機的排放法規(guī)第19頁，共25頁。一、柴油機排氣污染物及其危害1.廢氣有害成分兩次有害排放物CO2的大量聚積會形成地球氣候的溫室效應(yīng)而成為有害。HC和NOx在大氣中經(jīng)光化學(xué)反應(yīng)后可生成新的有害物。2.柴油機排放物的危害 1）微粒物質(zhì) 2)NOx 3)HC 4)CO 5) SO2 無害成分：CO2、H2O、過量空氣以及殘余氮(N2)等。一次有害排放物： CO、氮氧化物(NOx)、碳氫化物(HC)、SO2、 臭氧和微粒物質(zhì)(如炭煙、油霧等)。第20頁，共25頁。1.柴油機排氣污染物生成機理5) 微粒物質(zhì) 黑煙：高溫熱裂；白煙：油滴； 藍煙：燃燒不完全的燃、滑油二、柴油機排氣污染物生成機理及控

9、制措施2.排氣污染物的凈化措施1)前處理2)后處理3)機內(nèi)處理1) NOx 與氧氣濃度、溫度及在高溫下時間等有關(guān)2) HC 燃油不完全燃燒和分解產(chǎn)生 3) SO2 硫分燃燒產(chǎn)物4) CO 缺氧或過低溫度下不完全燃燒產(chǎn)生第21頁，共25頁。1)前處理燃油去硫、減少芳香烴含量、精細過濾、乳化、磁化、放添加劑2)后處理碳煙等微粒的后處理: 洗滌, 除塵, 微粒過濾催化反應(yīng)SCR CO HCH2O+CO2 NOX N2+O23)機內(nèi)處理(1) 推遲噴油并適當提高噴油速率(2) 使用低污染的燃燒室(3) 增壓空氣中冷(4) 提高噴射質(zhì)量，保證良好的混合(5) 利用有關(guān)可變控制機構(gòu)和微機進行最佳控制(如氣閥 定時、噴油定時和噴油速率、廢氣再循環(huán)率等)第22頁，共25頁。第23頁，共25頁。關(guān)于NOx限值低速機 n130 r/min 17 g/kWh中速機1302000 r/min 45n-0.2 g/kWh高速機 n2000r/min 9.8 g/kWh三