汽车发动机原理6章2(王建昕).ppt

第6章燃烧的基础知识,6.1燃烧现象及其分类6.2可燃混合气的着火与着火理论6.3湍流及其在燃烧中的作用6.4均质混合气中的火焰传播6.5液体燃料的雾化与喷雾特性6.6油滴的蒸发与燃烧6.7示功图与燃烧放热率,6.5液体燃料的雾化与扩散燃烧,6.5.1液体燃料的喷射雾化特征：高压、高速、高湍流度；20MPa200MPa,汽油多孔喷射的高速摄影（喷压10MPa）,液体燃料的喷射与雾化,6.5.1液体燃料的喷射雾化,1、喷雾过程：2阶段=液柱阶段+分裂雾化阶段（3阶段=液柱+分裂+雾化）,特性指标：喷雾特性（空间特性）贯穿距离、喷雾锥角、喷雾粒径；喷油特性（时间特性，见7章）,液体燃料的喷射与雾化,喷雾初速度：（6-10）CF流通系数，pj喷油压力，pc周围空气压力，f燃油密度,液体分裂过程,2、液滴破碎：,硶可法、姚强等，燃烧理论与污染控制，机械工业出版社，2008年,外力：推进力、空气阻力、重力,内力：表面张力、内摩擦力（粘度）,液滴破裂准则：维伯（Weber）函数,液滴粒径（最大）,液滴破碎条件：外力与内力不平衡,6.5.1液体燃料的喷射雾化,1、贯穿距离,计算方法（孔式，半经验）（基于高压容器模拟结果）液柱阶段（0ttb）分裂雾化阶段（ttb）由于高温导致气体粘性和阻力增大、燃油蒸发加快等，实际贯穿距离应更短一些。,喷雾贯穿距离,6.5.2喷雾特性,贯穿率：喷油持续期内的贯穿距离与喷孔至壁面的距离之比。静止空气，1强涡流，1撞击喷雾，1,液体燃料的喷射与雾化,6.5.2喷雾特性,2、喷雾锥角,计算方法（孔式，半经验，基于高压容器模拟结果）,液体燃料的喷射与雾化,6.5.2喷雾特性,喷油压力pj，；喷孔直径d0，；空气密度a，。主要因为，喷孔附近湍流强度升高。,3、喷雾粒径,平均粒径：所有油粒直径的算术平均值，索特直径(Sauter)SMD、D32所有油粒总体积与总面积之比。SMD的半经验公式，粒径分布如图所例,喷雾粒径分布的三种方式,6.5.2喷雾特性,1、静止空气中的液滴蒸发与燃烧：,单个液滴的蒸发与燃烧模型,6.6油滴的蒸发与燃烧,喷雾蒸发混合燃烧,完全蒸发时间,蒸发常数,qm：蒸气向外对流量,着火前，T、a的分布；燃烧发生在火焰锋面（当量比）锋面上，Cf和Co为零，T达到最高,2、强迫气流中液滴的蒸发：,气流速度对液滴蒸发的影响,6.6油滴的蒸发与燃烧,（强迫对流时的液滴蒸发公式，不要求完全掌握）,随气流变强，燃料蒸气区变薄；很强气流时，液滴与蒸气区脱离,对燃烧性能的影响：静止气流时：扩散燃烧特征，高温缺氧燃烧，易生碳烟；强迫气流时：预混合燃烧特征，碳烟生成趋势逐渐减弱。,6.7燃烧放热规律,燃烧过程的研究手段：1、示功图p-v图、p-图,2、燃烧放热速率（RateofHeatRelease)单位Kmol混合气在单位时间（或单位曲轴转角）的燃烧放热量称为燃烧放热速率；也称为瞬时放热率,示功图测试系统,由：U=mCvT，pv=mRT，Cv=R/（k-1）得：式（5-15），应用示功图的P（），逐点迭代，算出dQB/d,6.7燃烧放热规律,燃烧放出的热量一部分传给工质，用于增加工质的内能和对外作功，一部分通过燃烧室壁面散失到冷却水中，根据热力学第一定律有：,3、累计放热率,由燃烧始点b至某一时刻i为止，已发生的全部燃烧放热量与循环放热量QB0之比称为累积放热率X，或称累积放热百分比；,特征值：放热的始点、终点、持续期、峰值、形状、x%累计放热的时间X=5%，着火阶段结束X=50%，前期燃烧结束X=95%，主要燃烧过程结束,6.7燃烧放热规律,第6章要点,1、两种基本燃烧方式、及其特征对比；2、两种基本着火理论、及其影响因素；3、预混合燃烧的火焰传播特性、及其影响因素；4、喷雾过程与喷雾特性（三项指标、油滴破碎机里）；5、油滴和油滴群的蒸发与燃烧；6、燃烧放热规律的概念、公式、分析。,第6章作业,题6-10题6-12题6-134.由热力学第一定律推导燃烧放热速率的计算公式，要注明各计算参数的量纲。,第5章复习思考题,1、为什么说内燃机中燃料的燃烧都是气态燃烧？燃烧的实质是什么？燃烧过程由哪几个阶段组成？2、何谓可燃混合气的着火？自燃着火与点燃着火有哪些差别？3、利用热着火理论，分析说明：为什么存在不着火区？为什么有可燃混合气着火的浓限与稀限？此界限与何种因素有关？4、分析说明紊流火焰传播速度大大高于层流火焰传播速度的原因。5、描述高压喷雾油束的几何形状与其内油粒大小和分布的特点，并指出贯穿特性与雾化特性有哪些评价指标？它们对柴油机性能会产生什么影响？；6、实际柴油机为液滴群着火，其初期着火点在何处？液滴群的两个阶段燃烧指的是什么？属于何种类型燃烧？各有何特点？7、分析影响最小点火能量Eb大小的因素；并比较分析过量空气系数对Eb、着火界限、层流火焰传播速度影响的异同。,第5章作业,何谓可燃混合气的着火？自燃着火与点燃着火有那些差别？缸径为100mm的四气门进气道喷射汽油机，在转速为3000r/min时，燃烧过程在上止点前后50度曲柄转角内完成。请问这时缸内的火焰传播速度是多少？是层流火焰还是湍流火焰？某一2.8升的4缸柴油机的喷油器喷孔为40.2mm,最大转矩(1400r/min)时的平均有效压力为0.75MPa,有效燃油消耗率为220g/kWh，该工况下喷油时的汽缸压力为2.5MPa。试计算喷油压力分别为50、90、130MPa时的喷雾分裂距离和分裂时间，以及喷油后20CA时的贯穿距离、喷雾锥角、Sauter粒径；并分析喷油压力对喷雾特性的影响。假设此工况条件下，柴油密度为850kg/m3，空气密度为11.85kg/m3，空气粘度为3.5610-5kg/m.s。(注意公式单位:Lpm;tbms;SMDm;基于高压容器模拟结果)4.由热力学第一定律推导燃烧放热速率的计算公式，要注明各计算参数的量纲。,小测验,判断以下说法的正确性（错误打“”，正确打“”）a）一般来说，二冲程低速柴油机的有效燃油消耗率比四冲程高速柴油机的有效燃油消耗率高（）b）一般来说，自然吸气四冲程汽油机的升功率PL比自然吸气四冲程柴油机大,因而Pme也大（）c）加长进气歧管长度可以提高发动机高转速范围的充气系数（）d）正确的着火理论是“链式着火”而不是“热着火”