1、第三章 燃料与燃烧,第一节 发动机的燃料,(一) 石油燃料 1.石油中烃的分类 内燃机所使用的液体燃料主要来源于天然石油 主要由碳、氢两种元素所组成，还有少量氧、氮、硫等元素。 在石油中，主要是以碳氢化合物的形式存在的，称之为烃。 脂肪族烃、环烷族烃和芳香族烃等。 脂肪族烃包括烷烃和烯烃， 烷烃是饱和链状分子结构，,其中正构烷热稳定性低，高温下易分裂、滞燃期短，适合作柴油机的燃料。 异构烷抗爆性强，自行着火倾向小，适合作汽油机的燃料。 烯烃是不饱和的链状烃，热值较低、着火性能差，只适合作汽油机的燃料。 环烷族烃 碳原子是环状排列，属饱和烃， 热稳定性和自燃温度比脂肪族高， 适合作汽油机的燃料。
2、,芳香族烃 含氢原子数少、具有双键和环状结构、难于氧化。 具有较高的化学和热稳定性， 适合作汽油机燃料或汽油的抗爆添加剂 第二节 燃料的使用特性 一、柴油,柴油的理化性质 1)自燃温度 在无外源点火情况下能够使柴油自行着火的最低温度称为柴油的自燃温度。 柴油自燃性用十六烷值衡量。 十六烷值高的柴油，其自燃温度低，滞燃期短，有利于发动机的冷起动，适合于高速柴油机使用，,过高十六烷值的柴油在燃烧过程中容易裂解，造成排气过程中的碳烟。十六烷值的评定用两种标准燃料作比较： 正十六烷C16H34，自燃性很好，其十六烷值定义为100； 甲基萘C11H10，自燃性很差，其十六烷值定义为0。 在专用试验机上，
3、分别对待试柴油和一定混合比例的正十六烷与甲基萘混合液进行自燃性比较。 当两者自燃性相同时，混合液中正十六烷的容积百分比，即为所试柴油的十六烷值。,2)低温流动性（浊点与凝点） 温度降低时，柴油中的高分子烷族烃（如石蜡）和水分开始析出并结晶，使原来呈半透明状的柴油变得浑浊，达到这一状态的温度值就是柴油的浑浊点。 当温度再降低时，柴油凝固失去流动性，此时的温度称为凝点。 我国对轻柴油的标号，是按照柴油的凝点来规定的。,二、汽油 1)挥发性 与燃料的馏分组成、蒸气压、表面张力以及汽化潜热有关。 汽油馏出的温度范围称为馏程。10%馏出温度低，汽油机在低温下容易起动；过低时高温下易发生气阻；50%馏出温
4、度表示汽油的平均挥发性，是保证汽车加速性和平稳性的重要指标；,90%馏出温度和终馏温度过高，易产生积碳并稀释曲轴箱润滑油。 汽油的饱和蒸气压是用标准仪器在一定条件下（38C）测定的。 蒸气压高，挥发性强，汽油机容易起动，但气阻倾向和挥发损失也大。 汽油的挥发性应当满足发动机冷起动和暖车过程在内的所有工况的要求。,2)抗爆性 烷烃抗爆性最差，烯烃次之，环烷烃较好，芳香烃最好。 在同一种烃内，轻馏分优于重馏分，异构物优于正构物 汽油的抗爆性是以辛烷值来表示的。评定是基于两种标准燃料： 抗爆性能较佳的异辛烷C8H18(辛烷值100)和抗爆性较弱的正庚烷C7H16(辛烷值0) 。,在专用试验机上，将所
5、试油料的爆燃强度同标准混合液（异辛烷与正庚烷按一定比例混合）的爆燃强度相比，两者相同时，标准混合液中所含异辛烷的体积百分比，即为所试油料的辛烷值。 根据试验规范的不同，分为马达法MON或研究法RON辛烷值。我国生产的汽油是按研究法辛烷值RON分级的。 提高辛烷值的传统方法是在汽油中添加抗爆剂如四乙铅Pb(C2H5)4。 目前是采用先进的炼制工艺和使用高辛烷值的调和剂，如加入甲基叔丁基醚（MTBE）、乙基叔丁基醚（ETBE）或醇类燃料等。,四、 醇类燃料 甲醇CH3OH和乙醇C2H5OH 醇类燃料是液体燃料，可以沿用传统的石油燃料的运输、贮存系统，相关的基础设施建设投入少， 发动机的动力性与经济
6、性可以接近或超过原有汽油机或柴油机，排气有害成分少，,三、汽油、柴油性能差异对发动机的影响1、混合气形成方式不同2、着火与燃烧上的不同,五、气体燃料 1.天然气 其主要成分为甲烷CH4、乙烷C2H6及丙烷C3H8等。 热值和辛烷值均较高，通过适当的技术措施，如提高发动机的压缩比等，可以接近原发动机的动力性能。 属比较洁净的能源，排污低，使用方便， 特别是压缩天然气（CNG），便于储存，配合相应的基础设施（如加气站）的建设，具有广阔的应用前景。,2.液化石油气（LPG） 是天然石油气或石油炼制过程中生产的石油气， 主要成分是丙烷C3H8、丙烯C3H6、丁烷C4H10、丁烯C4H8及其异构物， 常
7、温下加压，可以变成液体燃料，其单位容积热值高于天然气， 可作为汽油机的燃料，也可以获得较好的排放性能。,第三节 燃烧热化学碳氢燃料在空气中完全燃烧时的化学反应式一、1kg燃料完全燃烧所需的理论空气量（质量）与燃料之比（称为化学计量空燃比）,式中，l0 的单位为kg/kg 完全燃烧同样质量的燃料，汽油比柴油需要较多的空气,C+O2=CO2 12 32 44 1 X X=32/12=8/3,H2+1/2O2=H2O 2 16 18 1 Y Y=16/2=8,Gc+Gh+Go=1kgLo=1/0.23(8/3Gc+8Gh-Go) =34.41(Gc/3+Gh-Go/8),二、过量空气系数 燃烧一公斤
8、燃料实际提供的空气量与理论所需空气量之比。,第四节 燃烧的基本知识 一、着火过程 链热发火：链引发链传播链中断着火的条件：温度、压力、浓度、热积累,由上述物理模型可以得出以下结论： 1) 相继投入燃烧的各层混合气，将比前一层混合气有更高的密度，因此燃烧速率也是不相等的 2)最终燃烧室内各处燃气温度不相等 3)在燃烧前静止的燃烧室内也会引起气流运动 燃烧初期的运动方向与燃烧末期是相反的，这使火焰传播速度产生先加速后减速的倾向 火焰前锋的速度越来越大，但在接近缸壁时，由于缸壁的冷却作用而变慢,二、在混合气体中的火焰传播 1、燃烧弹中的层流火焰传播 2、紊流中的火焰传播,三、油滴与喷雾燃烧,思考题,汽油及柴油的重要理化指标各有哪些?2. 什么是汽油的辛烷值？提高汽油的辛烷值的 方法有哪些？,
