发动机燃烧新技术研究进展教学文案.doc
《发动机燃烧新技术研究进展教学文案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《发动机燃烧新技术研究进展教学文案.doc(10页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、Good is good, but better carries it.精益求精,善益求善。发动机燃烧新技术研究进展-发动机燃烧新技术研究进展摘要:发动机燃烧是一个涉及了许多学科的复杂的化学反应和能量的转换过程;本文结合了国内外的现状总结了一些有关发动机燃烧方面的理论知识,并且从若干侧面分析了发动机燃烧研究的国内外现状以及发展趋势;并着重分析了内燃机的新燃烧技术,主要包括均质充量压缩燃烧(HCCI)、调谐动力燃烧(MK)、MULINBUMP复合燃烧、预混合稀薄燃烧(PREDIC)等燃烧技术;并分析了各种燃烧技术的优缺点,为燃烧技术的发展提供参考;关键词:发动机;燃烧技术;均质充量压缩燃烧(HC
2、CI);调谐动力燃烧(MK)TheResearchProgressOfEnginecombustionnewtechnologyAbstract:Thecombustioninenginesisacomplexprocesswithchemicalreactionandenergyconversion;Thispapersummarizessometheoreticalknowledgeoftheenginecombustioncombiningwiththecurrentsituationathomeandabroad,andthestatuesanddevelopmenttrendsofc
3、ombustionresearchinenginesarediscussedfromseveralaspects.,andthenewcombustiontechnologyisemphasized,mainlyincludesHomogeneousChargeCompressionIgnition(HCCI),ModulatedKineticsCombustion(MK),MULINBUMPCompoundCombustion,Premixedleandieselcombustion(PREDIC)andsoon;Andtheadvantagesanddisadvantageswereana
4、lysised.Thispaperprovidesareferenceforthedevelopmentofcombustiontechnologies;Keywords:Engine;CombustionTechnology;HomogeneousChargeCompressionIgnition(HCCI);ModulatedKineticsCombustion(MK)-前言自从1876年奥托发明的第一台火花点火式发动机和1892年迪塞尔发明第一台压燃式发动机以来,由于具有较高的热效率、比功率和可靠性,内燃机成为了最主要、最理想的船用、工程机械以及车用动力1。美国机械协会认为汽车是20世纪
5、唯一的也是最重要的工程界的成就2。在可以预见的未来,发动机仍是汽车、机车、轮船、农用机械(农用车)、工程机械及军用车辆等移动装置的动力源;另外内燃机所发出的功率占世界所有动力装备总功率的50%以上,消耗的燃料占石油燃料的60%以上;同时,它也是人类最大的环境污染源之一。燃烧发动机的研究将主要集中在现有石油类燃料发动机的节能和污染物控制、石油替代燃料发动机、可再生能源发动机和新型燃烧方式发动机上,目标是通过石油类燃料发动机节能延石油资源的使用期,开发燃烧发动机的石油替代燃料实现发动机的燃料替代,开发新型发动机燃烧技术实现高效清洁燃烧。为实现上述目标,需要在发动机燃烧方面开展系统深入的基础研究和应
6、用基础研究,为发动机技术的不断发展提供理论支撑和技术创新源泉3。1.燃烧发动机的研究范围4燃烧发动机是把燃料化学能通过燃烧形式转化为机械能的动力装置,是燃烧科学在实际工程上的应用,属工程热物理学科主干领域。研究范围涉及到外源点火式发动机燃烧、压燃式发动机燃烧、气体燃料发动机燃烧、燃气轮机燃烧、特种发动机燃烧等。发动机燃烧研究的主要目的是如何高效低污染地组织燃烧过程,提高燃烧装置的热能转换效率,研发适应不同燃料的燃烧装置以及开发新型的燃烧装置,为机动车、农业和工程机械、船舶、机车等提供动力源。发动机燃烧在相构成上可分为多相燃烧(气液两相燃烧、气固液三相燃烧)和单相燃烧(气相燃烧),在燃烧形式上可
7、分为单一预混燃烧方式、单一扩散燃烧方式和预混/扩散并存的燃烧方式。发动机燃烧涉及到许多基础科学问题,如数学(燃烧过程的数学模型和数值解法)、物理(混合气形成、喷雾过程、燃料蒸发过程)、化学(着火过程、火焰发展过程、火焰熄灭与淬熄、爆燃、化学反应动力学、颗粒物的成因、燃烧污染物的生成与催化净化)、力学(流体力学,材料力学、振动力学、结构力学)、光学(激光测量、光学成像)、材料(耐高温材料、耐磨性材料、导热性材料、陶瓷材料)、燃料学(燃料组成、燃料理化性能如燃料馏程、自燃性能、抗爆性能)、催化(尾气后处理、催化燃烧)、热物理学(热力学、流体力学、传热学、相变)。此外,燃烧污染物在大气中的扩散和运动
8、规律还涉及到大气科学,燃烧污染物对人体的影响还涉及到毒理学。燃烧发动机在科技、经济、社会发展中具有十分重要的地位,现代社会赖以依存的汽车、摩托车、机车、船舶、飞机、工程机械以及一部分飞行器中都使用燃烧发动机作为其动力源。可以说现代文明社会的海(船舶)陆(汽车)空(飞机器)移动工具都以燃烧发动机为主,从某种意义上来讲燃烧发动机起到现代文明社会的支撑作用。社会经济的发展将增加燃烧发动机的使用数量,这必将会造成对能源的更大需求和环境污染的增加,提出更多的问题需要用先进的科学技术来解决,进而带动科学技术的发展。2.传统内燃机燃烧技术52.1压燃式发动机(柴油机)图1是典型柴油机的放热率曲线图。图1传统
9、柴油机放热率曲线图由于从开始喷油到着火燃烧存在一个着火迟后期,因此在放热曲线图的初期存在一个放热率峰值区,该放热率形状由预混合期内喷入的燃油量及所形成的可燃混合气所决定。该混合气量越多,初始放热率峰值越高,相应地燃烧最高温度就越高,NOx排放也就增加。其后接着进行扩散燃烧,燃油与空气边混合边燃烧。由此可见传统柴油机需要高的喷射压力,以及适当的空气涡流强度,保证扩散燃烧充分完成,以便降低排气烟度。该种燃烧方式的主要优缺点如下:a.热效率高、燃油经济性好。与点燃式发动机(汽油机)相比,由于可以采用较高的压缩比,因此热效率比较高,经济性好。HC,CO排放要好于汽油机。b.振动噪音大。由于在上止点前的
10、第一阶段非均质预混合燃烧会引起较高的压力升高率,因此该种燃烧方式的振动噪音比汽油机的要大。c.排气烟度高。由于燃油与空气不可能全部预混合,而是以边混合边燃烧为主的扩散燃烧,从而导致排气烟度高,尤其在高负荷时。d.高的NOx,PM排放。由于第一阶段的非均质预混合燃烧会引起较高的燃烧温度,而且燃烧室空气又较富裕,因此NOx排放较高;同时由于扩散燃烧的存在导致不可能完全燃烧,从而引起PM排放比汽油机要高。2.2火花点燃式发动机(汽油机)图2是汽油机的放热率曲线图。由于与柴油机相比,汽油机属于典型的预混合燃烧,因此放热率曲线没有类似柴油机那样的初始阶段的高脉冲峰值。图2汽油机放热率曲线图该种燃烧方式的
11、主要优缺点如下:a.热效率低、燃油经济性差。为了防止爆震,汽油机的压缩比较低,因此热效率低、燃油经济性差。与柴油机相比HC,CO排放高。b.工作运转平稳。在进气行程燃油就喷入进气管,这样燃油与空气有足够的时间在着火前进行充分地混合,形成基本均匀的可燃混合气,因此汽油机工作比柴油机要来得柔和,振动噪音小。当然由于燃油喷在进气管,这样就不可避免地引起部分燃油吸附在管壁上,因此导致了HC,CO排放比柴油机要高。c.NOx,PM排放低。由于基本均匀的预混合燃烧,PM排放比较低。同时由于较低的燃烧温度,使得NOx排放也比柴油机低。3.发动机新型燃烧技术及理论为了能够满足排放和能源需求,燃烧技术又出现了很
12、多新理论,主要包括均质充量压缩燃烧(HCCI)、调谐动力燃烧(MK)、MULINBUMP复合燃烧、可控自燃(CAI)、预混合稀薄燃烧(PREDIC)和均质充量柴油燃烧(HCDC)等燃烧技术等3.1均质充量压缩燃烧(HCCI)内燃机预混合气均质压燃技术(HCCI)也称均质充量压缩燃烧。它既不同于传统汽油机的火花点火、火焰传播燃烧方式,也不同于传统柴油机的燃油喷射、扩散燃烧方式(如图3)。在HCCI燃烧过程中,空气与燃料预混合形成较稀薄的均匀混合气,在活塞压缩到上止点附近时,依靠混合气的自燃,实现缸内混合气的着火燃烧。图3柴油机与汽油机与HCCI发动机的燃烧方式比较HCCI燃烧方式的出现,有效地解
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 发动机 燃烧 新技术 研究进展 教学 文案
限制150内