[科普中国]-预混合燃烧

简介

在充满预混合气的燃烧设备内，通常是在某一局部区域首先着火，接着形成一层相当薄的高温燃烧区，称为燃烧区或火焰面。靠它帮助使邻近的预混合气引燃，逐渐把燃烧扩展到整个混合气范围。这层高温燃烧区如同一个分界面，把燃烧完的已燃气体（燃烧产物）和尚未进行燃烧的未燃混合气分隔开来。在它的前方是未燃的混合气，而在它的后方是已燃的燃烧产物。随时间推移，火焰面在预混合气中不断向前扩展，呈现出火焰传播的现象

特征在着火以后随着温度增加，燃烧速率猛烈增加，并大大超过了可燃混合气的形成速率。此后，由于滞燃期内形成的可燃混合气耗尽，燃烧速率迅速下降，形成一个锐峰， 在示功图上，预混合燃烧期相当于气缸压力急剧升起阶段，但不易辨认其与后继燃烧阶段的分界。1

其中，——放热速率;……混合气形成速率

①-滞燃期; ②-预混合燃烧;

③-扩散燃烧; ④-后燃

对发动机性能的影响预混合燃烧越猛烈，则最大压力升高率越大。 这将使发动机振动加剧，燃烧噪声增强。另一方面， 预混合燃烧速率的增加，对于发动机油耗降低则并无明显好处。1

影响因素影响预混合燃烧的主要因素是滞燃期间可燃混合气形成的数量。因此，凡能使着火延迟角缩短、滞燃期内喷入油量减小、可燃混合气形成速度变慢 的因素均有利于控制预混合燃烧，降低最大燃烧速率。各类发动机中，低速、高增压发动机在全负荷下工作时，由于其着火延迟角小，预混合燃烧的特征很不明显，在放热速率曲线上甚至于不出现第一尖峰，而高速、直喷式发动机，则由于着火延迟角大，可燃混合气的形成较难控制，因而第一尖峰明显，发动机工作较粗暴。发动机在低负荷下运行时，着火延迟角增大，燃油大部或全部在滞燃期内喷入。此时，预混合燃烧成为燃烧过程的主体。

右图为放热速率曲线

a)低速增压发动机； b)中速增压发动机；

c)高速、直喷式发动机。

预混式燃烧类型部分预混式燃烧燃气与所需的空气预先混合而进行的燃烧，称部分预混式燃烧，又称为大气式燃 烧。它的一次空气系数0