分層燃燒

燃煤的分層燃燒

1、燃燒熱效率一般可以提高8-12%左右。

2、爐渣含炭量可以降至10%左右。

3、提高煤種適應(yīng)性。

4、改造后鍋爐可以滿負荷運行。

5、升溫升壓快，點火方便。

6、故障率低，使原來燒損擋渣器、側(cè)密封燒煤斗的現(xiàn)象從根本上消除。

7、消除因重力作用造成的爐排進煤斗時而形成的兩側(cè)塊多，中間煤粉多的不均勻給煤狀態(tài)，達到均勻布煤并分層。

8、改造費用適宜，回收成本快，基本上半年之內(nèi)收回成本。

燃油的分層燃燒

1.分層燃燒的定義是：燃燒是分濃度層次的，燃燒區(qū)中心的燃料濃度較高，燃燒區(qū)域外圍是空氣較多，最后的結(jié)果是“完全燃燒”。

2.要求在點火瞬間，火花塞電極處燃汽的濃度正好，以便可靠點火。其他區(qū)域有些偏差不要緊;但多年來最難做到的也就是這一點。

3.在發(fā)動機“小油門”或怠速時，氣缸內(nèi)只要求在火花塞區(qū)域有一點點濃郁燃汽，其他區(qū)域都是新鮮空氣，可以實現(xiàn)燃油完全燃燒干凈。

4.因燃燒到最后的結(jié)果是含氧空氣還有多余，燃燒可以完全透徹，所以發(fā)動機燃油效率極高，常規(guī)發(fā)動機的不良燃燒污染物也幾乎沒有。

5.送進氣缸里的燃油霧化自然是越細越好，但濃度范圍比常規(guī)發(fā)動機所用的燃油濃度比例大些，這樣對“化油器”的調(diào)整要簡單好辦些。

6.因為在“小油門”時有多余的空氣將燃燒區(qū)域與缸壁、活塞隔開，所以發(fā)動機受熱不是很嚴重，發(fā)動機作功效率因散熱少而有所提高。

7.多數(shù)“分層燃燒”的發(fā)動機結(jié)構(gòu)是用噴咀對準火花塞噴射霧態(tài)燃油，在一點火小室內(nèi)實施高濃度燃料的點火，而后再擴散燃燒到全部。

8.不使用大量勻質(zhì)燃汽，不用擔心有大規(guī)模燃汽受壓爆燃事故，故發(fā)動機壓縮比可以提高，這對于平時提高發(fā)動機的做功效率很有好處。

9.這類燃燒方式與常規(guī)發(fā)動機相反，小油門時極端節(jié)油狀態(tài)特好，適應(yīng)了多數(shù)車輛平時多用小油門，偶爾才使用大油門的實際使用狀況。

10.因缸內(nèi)不全是充滿勻質(zhì)燃汽，所以發(fā)動機的“升功率”略微低些，但排量的增加和散熱系統(tǒng)的減少，發(fā)動機的總重量基本上應(yīng)差不多。

“分層燃燒”的目的是合理應(yīng)用“氣多油少”的安排，將油料的燃燒進行的完全徹底，所以在發(fā)動機中實施分層燃燒一定是以“氣多油少”為基本布局。最難最關(guān)鍵的一點是：局部燃汽的濃度要遷就電火花的點火，只要能點著火，其他部分的燃料可多可少就是“油門大小”。

在氣流激烈的氣缸內(nèi)實施濃度正好的點火，有點類似在大風天將一杯燃油潑向十米外一根瞬間點燃的火柴，有點難度。除了點火難題外，還有許多其它方面的技術(shù)問題;幾十年來海外已經(jīng)實驗了不少的設(shè)計結(jié)構(gòu)，但至今還沒有出現(xiàn)理想完美標準結(jié)構(gòu)的發(fā)動機，其難度由此可見。

燃煤的分層燃燒

分層給煤燃燒,是將煤倉中溜下來的原煤經(jīng)過轉(zhuǎn)動的輥筒疏松后,落到篩板上。粒度大的顆粒從篩板上落到爐排上,粒度小的漏到篩下的爐排上,隨著爐排的轉(zhuǎn)動,形成了下大上小的給煤層次,使煤層通風均勻,提高了爐膛溫度,利于燃盡。

燃油的分層燃燒

所謂分層燃燒系統(tǒng),即是依靠進氣渦流或采用機械方法,使進入氣缸中的混合氣濃度依次分層,使燃燒室中的混合氣在火花塞附近形成易于點燃的較濃混合氣,(空燃比為12~13.5)以保證可靠的點火,而燃燒室的其余大部份地區(qū)都是稀混合氣,有的地方甚至只是空氣,這樣,燃燒室內(nèi)總的空燃比平均在18:1以上,有時甚至更高。由于火花塞附近濃混合氣燃燒火焰的引燃,可以使燃燒室中大部份稀混合氣正常然燒,從而達到汽油機使用稀混合氣的目的。這種將混合氣在燃燒室中分為濃、稀兩部份進行燃燒的發(fā)動機稱為分層燃燒系統(tǒng)。

分層燃燒模式在進氣過程中節(jié)氣門開度相對較大，減少了一部分節(jié)流損失。進氣過程中的關(guān)鍵是進氣管中安置一翻板，翻板向上開啟（原理性質(zhì)，實際機型可能有所不同）封住下進氣管，讓進氣加速通過，與ω形活塞頂配合，相成進氣渦旋。

分層燃燒時噴油時間在上止點前60°至上止點前45°，噴射時刻對混合氣的形成有很大影響，燃油被噴射在活塞頂?shù)陌伎觾?nèi)，噴出的燃油與渦旋進氣結(jié)合形成混合氣。混合氣形成發(fā)生在曲軸轉(zhuǎn)角40°至50°范圍內(nèi)，如果小于這個范圍，混合氣無法點燃，若大于，就變成均質(zhì)狀態(tài)了。分層燃燒的過量空氣系數(shù)一般在1.6-3之間。

點火時，只有火花塞周圍混合狀態(tài)較好的氣體被點燃，這時周圍的新鮮空氣以及來自廢氣再循環(huán)的氣體形成了很好的隔熱保護，減少了缸臂散熱，提升了熱效率。點火時刻的控制也很重要，它只在壓縮過程終了的一個很窄的范圍內(nèi)。

缸內(nèi)直噴發(fā)動機在中、小負荷工況時采用分層燃燒模式，燃油濃度梯度呈現(xiàn)梯度分布，即在缸壁附近分布的大部分是空氣，有效地防止了熱量傳遞給缸體水套，提高了燃燒的熱效率。

進氣道噴射發(fā)動機在冷起動過程中，缸內(nèi)溫度低，油氣蒸發(fā)不完全，致使實際噴油量遠遠超過了按理論空燃比計算得到的噴油量，而且在冷起動時易出現(xiàn)失火或不完全燃燒現(xiàn)象，使HC排放增加。相反，缸內(nèi)直噴技術(shù)發(fā)動機可以精確的控制每個循環(huán)的空氣與燃油比例，結(jié)合分層燃燒直接起動技術(shù)，可以降低冷起動時的 HC 排放，瞬態(tài)響應(yīng)好。2100433B

目前實現(xiàn)分層燃燒的方式有三種：壁面引導(dǎo)方式、氣流引導(dǎo)方式、噴霧引導(dǎo)方式，見圖 1所示。

GDI分層燃燒模式壁面引導(dǎo)方式

在該種引導(dǎo)方式下，火花塞安裝在燃燒室中央，而噴油器與火花塞相距較遠，燃油油束朝活塞頂部噴射，借助活塞頂部與燃燒室的結(jié)構(gòu)加上缸內(nèi)的氣流的相互作用，可燃混合氣被傳送到火花塞附近。由于此種情況下燃油首先被噴入活塞頂部經(jīng)過氣流運動再到達火花塞，因此在活塞頂部會有油膜的存在，在冷啟動工況下，該部分油膜不能全部蒸發(fā)燃燒，從而會導(dǎo)致未燃 HC 量有所增加。同時該種方式對發(fā)動機的噴油正時、點火正時以及缸內(nèi)的氣流運動要求較高。

GDI分層燃燒模式氣流引導(dǎo)方式

采用該種方式的直噴汽油機與壁面引導(dǎo)型汽油機不同的是，氣流引導(dǎo)式是將燃油油束直接朝火花塞的方向噴射但不直接噴到火花塞，利用缸內(nèi)的氣流運動將混合氣送到火花塞附近，因此該種引導(dǎo)方式對缸內(nèi)氣流運動具有強烈的依賴性。理論上講該種燃油噴射方式不存在活塞頂部的油膜以及燃油著壁現(xiàn)象，可提高汽油機的燃油經(jīng)濟性與減少污染物的生成。要成功運用該種噴油方式需準確控制好燃油噴射與氣流的匹配，因此該種方式的實現(xiàn)具有一定的難度，目前應(yīng)用比較少。

GDI分層燃燒模式噴霧引導(dǎo)方式

與前面兩種引導(dǎo)方式不同的是該種燃油噴射方式中，火花塞與噴油器的位置相對較近，在噴油器附近很容易產(chǎn)生較濃混合氣，同時缸內(nèi)易形成分層混合氣。該種方式形成的混合氣受燃燒室與缸內(nèi)氣流運動的影響較小，因而實現(xiàn)相對容易一些，這種噴霧引導(dǎo)方式也被專家認為最具實現(xiàn)分層燃燒模式的潛力。但是由于火花塞與噴油器位置較近，會導(dǎo)致火花塞積碳，降低火花塞的使用壽命。

在能源與環(huán)境的雙重壓力下，GDI 汽油機應(yīng)運而生，其借鑒柴油機噴油方式，將燃油直接噴入燃燒室，避免燃油在進氣道內(nèi)不能完全蒸發(fā)的問題，從而能夠準確控制每個循環(huán)噴射燃油量。由于燃油直接噴入燃燒室，在變工況尤其是冷啟動工況下，不需噴入過多的燃油，未燃 HC 量會明顯下降，并且發(fā)動機的瞬態(tài)響應(yīng)性明顯提高。同時，燃油直接噴入燃燒室，燃油在燃燒室內(nèi)的蒸發(fā)能夠降低燃燒室溫度，在增加發(fā)動機進氣效率與壓縮比的同時降低了發(fā)動機爆震的傾向。隨著 GDI 汽油機的發(fā)展，其逐漸也演變?yōu)閮煞N燃燒方式：GDI 均質(zhì)燃燒模式、GDI 分層燃燒模式。