【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 空燃比 1913空然比 .MPG 除了過量空氣系數(shù) a 外，還常用 燃燒時(shí)空氣質(zhì)量與燃料質(zhì)量的比例即空燃比（ A / F ）表示混合氣濃度 ： 第三章 燃料與燃燒 燃燒熱化學(xué) 燃燒使用空氣量 空燃比 應(yīng)用空燃比比較直觀方便，其數(shù)值即為對(duì)實(shí)際供給空氣量的千克數(shù)。對(duì) 1 kg 燃料，有 當(dāng) a = ? ， 即按理論空氣量燃燒時(shí)，該空燃比稱為理論空燃比。 混合氣的空燃比大于理論空燃比時(shí)為稀混合氣，小于理論空燃比時(shí)為濃混合氣。 第三章 燃料與燃燒 燃燒熱化學(xué) 完全燃燒時(shí)的燃燒產(chǎn)物 進(jìn)入氣缸的氣體數(shù)量 對(duì) 汽油 ，在混合非常充分時(shí)，燃料全部蒸發(fā)，混合氣由空氣和燃料蒸汽組成。若燃料平均分子量為 MrT ，混合氣過量空氣系數(shù)為 a ，則 1 kg 燃料完全蒸發(fā)形成混合氣的摩爾數(shù)為 M1 第三章 燃料與燃燒 燃燒熱化學(xué) 完全燃燒時(shí)的燃燒產(chǎn)物 進(jìn)入氣缸的氣體數(shù)量 對(duì) 柴油 ，燃燒體系中既有混合氣，又有燃料液滴，只有部分燃料形成蒸汽，混合氣的摩爾數(shù)計(jì)算比較復(fù)雜。根據(jù)液體體積小，燃油量比空氣少的特點(diǎn)，忽略燃料蒸汽及液態(tài)燃料的體積，則過量空氣系數(shù)為 a 時(shí)混合氣的摩爾數(shù) M1為 第三章 燃料與燃燒 燃燒熱化學(xué) 完全燃燒時(shí)的燃燒產(chǎn)物 完全燃燒后的氣體數(shù)量 當(dāng)燃料完全燃燒，則燃燒產(chǎn)物的主要成分是不參與燃燒氮?dú)? N2 、二氧化碳 CO2 、水蒸氣 H2O和剩余氧氣 O2。若忽略次要的其它成分，則根據(jù)化學(xué)反應(yīng)式，可求得 燃燒產(chǎn)物的摩爾數(shù)為 M2 第三章 燃料與燃燒 燃燒熱化學(xué) 完全燃燒時(shí)的燃燒產(chǎn)物 完全燃燒后的氣體數(shù)量 燃燒前后的燃燒體系有摩爾數(shù)增量 DM 摩爾數(shù)增量 DM ＞ 0 時(shí)，氣缸可以因氣體數(shù)量增加而額外多做功。 第三章 燃料與燃燒 燃燒熱化學(xué) 燃料的熱值與混合氣熱值 燃料熱值 在 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) （ 壓力為 105 k Pa，溫度為 25 ℃ ）下， 1 kg 燃料完全燃燒所放出的熱量，稱為燃料的熱值 ，通常由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 由于燃燒產(chǎn)物中有水蒸汽，在水蒸汽沒有凝結(jié)時(shí)，水的汽化潛熱也不會(huì)釋放，所以燃料熱值有兩個(gè)：若水蒸汽沒有凝結(jié)，燃燒熱量不包含水的汽化潛熱，則此燃料熱值稱為 燃料低熱值 QL ；水蒸汽凝結(jié)后，燃燒熱量包含水的汽化潛熱，則此燃料熱值稱為 燃料高熱值 QH 。 第三章 燃料與燃燒 燃燒熱化學(xué) 燃料的熱值與混合氣熱值 燃料熱值 兩者的關(guān)系為 式中， HV為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下水的汽化潛熱。 內(nèi)燃機(jī)排氣溫度較高，水的汽化潛熱不可能利用，故分析計(jì)算時(shí)多用低熱值。 第三章 燃料與燃燒 燃燒熱化學(xué) 燃料的熱值與混合氣熱值 混合氣熱值 發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)吸收的熱量與燃料熱值、循環(huán)燃料消耗量、混合氣形成方式、混合氣濃度及品質(zhì)、燃燒方式和燃燒的完善程度等因素有關(guān)。在完全燃燒條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)燃料消耗量有一定的范圍，受到氣缸循環(huán)進(jìn)氣量的制約。 混合氣濃度反映氣缸循環(huán)進(jìn)氣量和循環(huán)燃料消耗量?jī)蓚€(gè)因素對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)吸收的熱量的影響。在氣缸進(jìn)氣量一定時(shí)，循環(huán)燃料消耗量的變化即是混合氣濃度的變化 第三章 燃料與燃燒 燃燒熱化學(xué) 燃料的熱值與混合氣熱值 混合氣熱值 混合氣熱值是指單位體積或單位摩爾數(shù)的混合氣在完全燃燒放出的熱量，其計(jì)量單位為 kJ / m3（標(biāo)）或 kJ / kmol 。 氣缸進(jìn)氣量一定（即氣缸工作容積和充氣效率都確定），則發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)吸收的熱量完全取決于燃料熱值和可燃混合氣濃度。燃料熱值和可燃混合氣濃度的綜合影響以可燃混合氣熱值來體現(xiàn)。 第三章 燃料與燃燒 燃燒熱化學(xué) 燃料的熱值與混合氣熱值 混合氣熱值 1 kg 燃料形成的可燃混合氣完全燃燒可放出的熱量為 QL ，可燃混合氣的摩爾數(shù)為 M1，故混合氣熱值 Qmix為： Qmix=hu/M1=hu/（ a Lo +I/Mrt） 混合氣熱值與混合氣濃度即過量空氣系數(shù) a 有關(guān)， a = 1 的混合氣熱值稱為理論混合氣熱值。 第三章 燃料與燃燒 燃料的燃燒過程 概述 根據(jù)化學(xué)知識(shí)，燃料的燃燒是一種氣相中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。支配燃燒過程的規(guī)律有： 質(zhì)量守恒定律 ：各種參與反應(yīng)物質(zhì)的元素量在燃燒前后是守恒的； 質(zhì)量作用定律： 即反應(yīng)速度與反應(yīng)物的濃度或數(shù)量有密切聯(lián)系； 燃料著火燃燒的機(jī)理符合有 退化分支的鏈反應(yīng)等規(guī)律。 第三章 燃料與燃燒 燃料的燃燒過程 概述 燃料在燃燒的初期，存在一個(gè) 物理和化學(xué)的準(zhǔn)備階段 ， 燃料從固相或液相變?yōu)?氣相 ， 并 與空氣中的氧氣相混合 。由于外部能量的引入如 點(diǎn)火 ，從而出現(xiàn)明顯的 燃燒 現(xiàn)象，發(fā)出 光和熱 。隨后，因燃燒放出熱量，反應(yīng)體系的活性粒子數(shù)量急劇增加， 燃燒反應(yīng)得到加速 。接下來，隨著反應(yīng)物減少， 生成物增加，燃燒反應(yīng)減速 。在時(shí)間足夠長，反應(yīng)體系外部條件穩(wěn)定不變等情況下，反應(yīng)體系的狀態(tài)進(jìn)入 化學(xué)反應(yīng)平衡和熱力平衡。 第三章 燃料與燃燒 燃料的燃燒過程 全部燃燒過程，包括 混合氣形成、著火準(zhǔn)備、明顯燃燒和化學(xué)反應(yīng)平衡 等 四個(gè)階段 。 在發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于轉(zhuǎn)速較高，并有排氣過程，因此 發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒時(shí)不可能達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡 。 另外，在習(xí)慣上，把混合氣形成階段看作為獨(dú)立過程，稱作 混合氣形成過程 ，并將著火準(zhǔn)備階段稱為 著火延遲 階段。 概述 第三章 燃料與燃燒 燃料的燃燒過程 混合氣形成過程 燃燒反應(yīng)是 氣相反應(yīng) ， 而化學(xué)反應(yīng)是在分子層面上通過分子的碰撞進(jìn)行的，因此，燃料的燃燒需要經(jīng)過將燃料成分轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的階段。 對(duì) 液態(tài)燃料，由液態(tài)可以經(jīng)過蒸發(fā)汽化轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。在有限的時(shí)間內(nèi)使一定數(shù)量的燃料完全蒸發(fā)，需要一定的條件，即燃料有 足夠的表面積 、 有足夠高的溫度和相當(dāng)高的擴(kuò)散混合速度 。為了能夠燃燒，所形成的混合氣濃度必須在一定的濃度范圍。 第三章 燃料與燃燒 燃料的燃燒過程 混合氣形成過程 在發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于混合氣形成時(shí)間極其短暫，因此，采取霧化（噴射、 化油器）等手段增加燃料的表面積。 霧化是指燃料粉碎為細(xì)小的顆粒即油滴，極大地增加其表面積的過程 。 燃料霧化后，其表面積可以增加上千倍，大大地提高了蒸發(fā)速度。將燃料噴散為大量細(xì)小的油滴時(shí)，油滴的平均直徑越小，空氣的溫度越高，蒸發(fā)時(shí)間越短，混合氣形成速度越快。 第三章 燃料與燃燒 燃料的燃燒過程 混合氣形成過程 為了使燃料具有足夠高的溫度，一般通過提高燃料粒子的環(huán)境溫度，對(duì)燃料進(jìn)行加熱。燃料受熱蒸發(fā)的速度取決于其 汽化潛熱和蒸發(fā)溫度 ，并受到擴(kuò)散速度 的制約。 在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了加快燃料的蒸發(fā)速度，需要 組織空氣的運(yùn)動(dòng) ，促使已蒸發(fā)的燃料向外擴(kuò)散，形成混合氣；同時(shí)使混合氣變得均勻。 第三章 燃料與燃燒 燃料的燃燒過程 混合氣形成過程 汽油 的沸點(diǎn)及飽和蒸汽壓低，汽化潛熱小，故蒸發(fā)性強(qiáng)， 混合氣形成快 ， 形成混合氣的手段多。汽油機(jī)用化油器方式或汽油噴射方式形成混合氣，除加熱外，一般不采取更多的輔助手段。 柴油 的沸點(diǎn)及飽和蒸汽壓高，汽化潛熱大，故蒸發(fā)性差， 形成混合氣速度慢 。所以，柴油機(jī) 采取較大的壓縮比 以提高壓縮終了溫度即蒸發(fā)溫度、缸內(nèi) 高壓噴射 使燃油顆粒細(xì)化以增加蒸發(fā)面積、組織進(jìn)氣運(yùn)動(dòng)以加強(qiáng)燃料與空氣混合等輔助手段，幫助實(shí)現(xiàn)混合氣形成。 第三章 燃料與燃燒 燃料的燃燒過程