幻灯片1-大连海事大学本科教学质量与教学改革工程(1).ppt

第四节 可燃混合气的形成,一、可燃混合气形成方法 二、缸内空气涡流的形式与作用 三、燃烧室,一、可燃混合气形成方法,1空间雾化混合法,要求:燃油必须喷射到燃烧室空间并与燃烧室形状相适应。,决定燃油蒸发、混合的主要因素:,2)主要依赖于空气涡动(可称涡动法) 对燃油喷射质量要求不高，中、小型和高速柴油机,燃油的油束特性和空气的涡动状态,1)主要依赖于燃油的喷雾(可称为油雾法) 对喷射设备要求较高，用于船用大、中型柴油机,2、油膜蒸发混合法,可燃混合气的形成靠喷到燃烧室表面的油膜蒸发。,可燃混合气是在燃烧室空间形成,二、缸内空气涡流的形式与作用,空气涡流的形式：,1)进气涡流 2)挤压涡流 3)压缩涡流 4)燃烧涡流,空气涡流的作用：促进燃油与空气的混合,三、燃烧室,直接喷射式燃烧室和分隔式燃烧室两类 1开式燃烧室 2半开式燃烧室 3涡流室式燃烧室 4 预燃室式燃烧室,1、开式燃烧室,开式燃烧室是由气缸 盖底面、活塞顶面及 气缸壁面形成的统一 空间,特点： 起动性和经济性好 热负荷和机械负荷较高，容易工作粗暴 过量空气系数较大， 排气中的有害成分、炭烟等较多 对燃油和喷射设备的工作较为敏感。,可燃混合气的形成： 主要依靠多孔高压喷射 而较少依赖空气涡动。,2、半开式燃烧室,半开式燃烧室是由余隙容积和凹坑容积两部分组成， 而且两者以较大的通道相连。,经济性较好、起动性较好、过量空气系数较小，不同程度地克服了开式燃烧室工作粗暴、机械负荷大的缺点,过程燃烧室,混合气的形成 利用喷雾和涡流。,特点： 工作平稳；有害气体排放少； 对燃油及其雾化不敏感。 热损失、节流损失和流动损 失较大；起动困难；油耗增加。,3、涡流室式燃烧室,4、预燃室式燃烧室,预燃室和涡流室工作特点和优缺点均相仿。,第五节 燃油的燃烧,一、可燃混合气的着火 二、燃烧过程 三、燃烧过程的影响因素 四、改善燃烧质量的措施 五、柴油机的热平衡,柴油机燃烧的特点： 过程复杂；时间极为短暂:1 000r/min 10 ms,对燃烧过程的要求:及时, 完善, 平稳,一、可燃混合气的着火,燃烧过程: 可燃混合气自行着火(自燃)和稳定燃烧(火焰的传播)两个阶段。,着火现象:,1)一个油滴悬置于静止热空气中 的着火情况,2)在燃烧室中可燃混合气着火首先着火的部位是在油束核心与外围之间混合气浓度适当()和温度适当处 - 多点同时着火 - 火焰即向四周传播,着火点是在距油滴表面一定距离、 混合气浓度适当而温度足够的部位。,二、燃烧过程,1.滞燃阶段(A-B),滞燃角i(A)或滞燃时间i (s) i= i/6n i0.001s0.005 s,滞燃期内喷入气缸的燃油量 低速机15%30%gi 高速机80%100%gi,滞燃期对燃烧过程的影响: i: i , dp/d ，工作粗暴，会造成敲缸和机件损坏。 i：i ，dp/d ，工作平稳； i ：冒黑烟，燃烧恶化,决定滞燃期长短的因素:,2.速燃阶段(B-C),平均压力增长率p/： 决定燃烧过程的柔和性,/小： 工作柔和,燃烧平稳,p/大： 工作粗暴,常有敲击声,平均压力增长率p/ 不宜超过0.4MPa/A。,4.后燃阶段(D-E),后燃的危害: 燃油燃烧的热效率较低。 排气温度提高,热负荷增加 后燃现象愈短愈好,缓燃期燃烧的燃油量约为 40%60%gi,3.缓燃阶段(C-D),速燃期+缓燃期主燃期 （80%gi）,终点一般在上止点后80A100A。,三、燃烧过程的影响因素,6.运转工况和负荷,1.燃油品质,2.缸内工质状态,3.喷油定时,4.雾化质量,5.换气质量,四、改善燃烧质量的措施,一个完善的燃烧过程应具有以下特点: 控制滞燃期内的喷油量以保证燃烧柔和; 燃烧在上止点附近发生,燃烧压力应迅速升高到最高爆发压力并基本以此不变的压力按等压过程燃烧; 燃烧持续时间不应过长(通常不超过40A); 主燃期燃烧完全,后燃最少。,从放热率角度看一个完善燃烧过程的特点: 燃烧发热率应先缓后急 满足柴油机各性能对燃烧过程的要求,改善柴油机的燃烧质量的措施,从运转管理方面,应注意以下几点: (1)确保换气质量良好。 (2)燃油品质。 (3)气缸压缩温度。 (4)确保喷射系统正常工作。 (5)日常例行管理,从设计方面: 可采用特殊形状的燃油凸轮; 采用油膜蒸发燃烧方式以保证燃烧柔和; 采用分级喷射; 采用变压缩比活塞以及变喷油定时等,五、柴油机的热平衡,将单位时间内燃油的热量转化的有效功、废气带走的热损失、 冷却介质带走的热损失以及其余热损失的热量的利用与分配 情况称为柴油机的热平衡。,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% /,第六节 柴油机的排气污染与净化,一、柴油机排气污染物及其危害,二、柴油机排气污染物生成机理及控制措施,三、柴油机的排放法规,一、柴油机排气污染物及其危害,1.废气有害成分,两次有害排放物 CO2的大量聚积会形成地球气候的温室效应而成为有害。 HC和NOx在大气中经光化学反应后可生成新的有害物。,2.柴油机排放物的危害,1）微粒物质 2)NOx 3)HC 4)CO 5) SO2,无害成分：CO2、H2O、过量空气以及残余氮(N2)等。,一次有害排放物： CO、氮氧化物(NOx)、碳氢化物(HC)、SO2、 臭氧和微粒物质(如炭烟、油雾等)。,1.柴油机排气污染物生成机理,5) 微粒物质 黑烟：高温热裂；白烟：油滴； 蓝烟：燃烧不完全的燃、滑油,二、柴油机排气污染物生成机理及控制措施,2.排气污染物的净化措施,1)前处理 2)后处理 3)机内处理,1) NOx 与氧气浓度、温度及在高温下时间等有关,2) HC 燃油不完全燃烧和分解产生,3) SO2 硫分燃烧产物,4) CO 缺氧或过低温度下不完全燃烧产生,1)前处理,燃油去硫、减少芳香烃含量、精细过滤、乳化、磁化、放添加剂,2)后处理,碳烟等微粒的后处理: 洗涤, 除尘, 微粒过滤 催化反应SCR CO HCH2O+CO2 NOX N2+O2,3)机内处理,(1) 推迟喷油并适当提高喷油速率 (2) 使用低污染的燃烧室 (3) 增压空气中冷 (4) 提高喷射质量，保证良好的混合 (5) 利用有关可变控制机构和微机进行最佳控制(如气阀 定时、喷油定时和喷油速率、废气再循环率等),关于NOx限值 低速机 n130 r/min 17 g/kWh 中速机1302000 r/min 45n-0.2 g/kWh 高速机 n2000r/min 9