1、Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University汽車發(fā)動機(jī)原理汽車發(fā)動機(jī)原理第第3章章 發(fā)動機(jī)燃料與燃燒發(fā)動機(jī)燃料與燃燒Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University 決定了內(nèi)燃機(jī)混合氣形成和著火方式，是造成內(nèi)決定了內(nèi)燃機(jī)混合氣形成和著火方式，是造成內(nèi)燃機(jī)不同工作方式的決定因素燃機(jī)不同工作方式的決定因素 （混合氣熱值），既是內(nèi)燃機(jī)原理的基礎(chǔ)之一，也是（混合氣熱值），既是內(nèi)燃機(jī)原理的基礎(chǔ)之一，也是

2、影響動力性和經(jīng)濟(jì)性影響動力性和經(jīng)濟(jì)性“量量”環(huán)節(jié)的主要因素之一環(huán)節(jié)的主要因素之一( (熱化學(xué)）熱化學(xué)） 對燃燒和排放有重要影響，是發(fā)動機(jī)滿足嚴(yán)格排放法對燃燒和排放有重要影響，是發(fā)動機(jī)滿足嚴(yán)格排放法規(guī)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一規(guī)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一講課內(nèi)容講課內(nèi)容1.1.燃料及其理化特性燃料及其理化特性2.2.汽油機(jī)與柴油機(jī)工作模式的差異汽油機(jī)與柴油機(jī)工作模式的差異3 3. .燃燒熱化學(xué)燃燒熱化學(xué)Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University 石油，關(guān)系到國家的安全，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，被稱為“現(xiàn)代社會的血液”的神奇液體

3、是從哪里來的呢？ 石油和天然氣主要來自地質(zhì)時期埋藏的生物，石油作為多種烴類（碳與氫的化合物）的混合物，它主要來源于微生物。微生物死亡以后沉淀于較深的海底或湖底，這里的還原環(huán)境使它保存下來并與沉積物一起被深埋。 當(dāng)埋深還不夠大時，只有幾十度的地溫使厭氧的甲烷菌群落還能生存，它們以沉積物中的有機(jī)質(zhì)為“食”，代謝的產(chǎn)物是甲烷，從而形成生物氣藏。隨著沉積物的成巖過程，埋深加大、溫度更高，用石油地質(zhì)學(xué)家的話來說，有機(jī)質(zhì)越來越成熟了。在自然催化物的作用下，這期間以經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)生成液態(tài)烴為主，即生成石油。 Department of Automotive EngineeringTsinghua Univer

4、sityTsinghua University 煉制過程典型的工藝流程有直接蒸餾法和裂解法。前者是將原油在專用的煉油塔(分餾塔)中進(jìn)行加熱蒸餾，不同的分餾溫度，得到不同成分的燃油，最終獲得的燃料約占原油的25一40；后者是將蒸餾后的重油等一些高分子成分通過不同的技術(shù)手段裂解為分子量較輕的成分。其中，通過加溫加壓的方法進(jìn)行裂解的稱為熱裂解法，使用催化劑(觸媒)進(jìn)行裂解的稱為催化裂解法。2. 石油的煉制方法與燃料石油的煉制方法與燃料(補(bǔ)充）補(bǔ)充）熱裂解法工藝簡單，但由于所得到的燃油穩(wěn)定性較差，一般還需要進(jìn)行催化裂解等煉制過程，以保證質(zhì)量一般商品燃料都是多種烴類的混合物，且是各種煉制工藝所得油料的調(diào)

5、和產(chǎn)物。為了提高汽油燃料的辛烷值，現(xiàn)在大量采用催化重整工藝，即將低辛烷值的汽油在鉑、錸等催化劑的接觸催化下進(jìn)行重整，使其辛烷值水平得到進(jìn)一步提高Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University不同的煉制工藝得到的油料，其理化性質(zhì)也是不同的。下表給出了不同煉制工藝對油料性質(zhì)的影響?？傮w上，直餾法的汽油辛烷值低、柴油十六烷值高；催化裂解法可以得到品質(zhì)較高的汽油和柴油Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua Univ

6、ersity車用燃料的要求 1.燃料資源豐富，價格適宜而且供應(yīng)充足 2.燃料的理化特性能適應(yīng)發(fā)動機(jī)及車輛行駛綜合性能的要求 3.燃料能滿足有害排放物及安全等法規(guī)要求，對人體健康影響小 4.燃料能量密度高，每次加注后行駛里程長，儲運(yùn)、使用以及加注安全、方便。 5.燃料的供給及燃燒裝置不過于昂貴，對發(fā)動機(jī)的壽命及可靠性無不良影響Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University發(fā)動機(jī)替代燃料的分類發(fā)動機(jī)替代燃料的分類替代燃料替代燃料除石油汽油、柴油以外的烴類除石油汽油、柴油以外的烴類/醇類醇類/醚類醚

7、類/酯類酯類/氫氣等燃料氫氣等燃料Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University包括-石油燃料；氣體燃料；代用燃料。 目前以石油（通常是液體）燃料為主。（一）石油燃料（一）石油燃料內(nèi)燃機(jī)所使用的液體燃料基本上來源于天然石油。在天然石油中，絕大部分元素是以碳?xì)浠衔锏男问酱嬖诘模Q之為烴，分子式為CnHm。碳、氫兩種元素所組成的體積之和占總量的97%98%，還有一些少量元素，如氧、氮、硫等。1、石油中烴的分類、石油中烴的分類從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，石油基本上是由脂肪族烴、環(huán)烷族烴和芳香族烴脂肪族烴、環(huán)烷

8、族烴和芳香族烴等各種烴類組成的混合物。脂肪族烴包括烷烴和烯烴。 烷烴： 是一種飽和鏈狀分子結(jié)構(gòu)（碳鏈上碳原子的鍵位由氫原子完全充滿，碳與碳之間僅有單鍵存在）。 其中直鏈?zhǔn)脚帕械恼龢?gòu)烷熱穩(wěn)定性低，在高溫下易分裂，滯燃期短，適合作柴油機(jī)的燃料。Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University發(fā)動機(jī)燃料的主要技術(shù)指標(biāo)發(fā)動機(jī)燃料的主要技術(shù)指標(biāo)1) ：可燃混合氣在一定溫度、壓力條件下自行著火燃燒的能力：可燃混合氣在一定溫度、壓力條件下自行著火燃燒的能力n 自燃性對柴油尤其重要，自燃性差，則起動性差，工作粗

9、暴自燃性對柴油尤其重要，自燃性差，則起動性差，工作粗暴n 十六烷值是評價柴油自燃性好壞的指標(biāo)十六烷值是評價柴油自燃性好壞的指標(biāo)正十六烷正十六烷Cetane C16H34HCCHHHH. . . . . . .HCCHHHHCetane NumberCN = 100CCCCCCCCCCHHHHHHHCH3Cetane NumberCN = 0 甲基萘甲基萘 Methylnaphthalene C11H10 Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University燃油十六烷值的測量燃油十六烷值的測量CFR

10、engine was developed by the American Cooperative Fuel Research Committee.燃料研究聯(lián)合協(xié)會燃料研究聯(lián)合協(xié)會Waukesha Engine: F5 - Cetane Method Diesel Fuel Rating UnitDepartment of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University發(fā)動機(jī)燃料的主要技術(shù)指標(biāo)發(fā)動機(jī)燃料的主要技術(shù)指標(biāo)2) ：燃料不發(fā)生爆燃：燃料不發(fā)生爆燃(Knocking)的能力的能力n 抗爆性對汽油來說非常重要，希望自燃

11、性差，抗爆性好抗爆性對汽油來說非常重要，希望自燃性差，抗爆性好n 辛烷值是評價汽油抗爆性好壞的指標(biāo)辛烷值是評價汽油抗爆性好壞的指標(biāo)CCCCCCCHHHHHHHHHHHHHHHH異辛烷異辛烷Iso-OctaneC8H18 Octane Number 100ON100正庚烷正庚烷n-HeptaneC7H16 Octane Number 0ON0CCCCCHHHHHHHHH3CH3CH3CHDepartment of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University辛烷值馬達(dá)法和研究法的測量辛烷值馬達(dá)法和研究法的測量RON MO

12、N燃料敏感性燃料敏感性Sa RONMON抗爆指數(shù)抗爆指數(shù)Ai=(RON+MON)/2MON與與RON，誰的試驗(yàn)條件更苛刻？，誰的試驗(yàn)條件更苛刻？CN60.96-0.56MONCN68.54-0.59RON 調(diào)整壓縮比調(diào)整壓縮比蝸桿軸蝸桿軸專用的帶有爆震傳感器的專用的帶有爆震傳感器的可變壓縮比單缸發(fā)動機(jī)：可變壓縮比單缸發(fā)動機(jī)：缸徑缸徑/沖程沖程85/115Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University發(fā)動機(jī)燃料的主要技術(shù)指標(biāo)發(fā)動機(jī)燃料的主要技術(shù)指標(biāo)3) (1) ：在規(guī)定條件下燃：在規(guī)定條件下燃油

13、和燃油蒸氣達(dá)到平衡狀態(tài)時，燃油和燃油蒸氣達(dá)到平衡狀態(tài)時，燃油蒸氣的壓力油蒸氣的壓力(Reid飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓 RVP)n 蒸氣壓高，說明燃油中輕質(zhì)蒸氣壓高，說明燃油中輕質(zhì)組分多，發(fā)動機(jī)冷起動性能好，組分多，發(fā)動機(jī)冷起動性能好，混合氣形成速度快，有利于燃混合氣形成速度快，有利于燃燒燒 n 蒸氣壓過高，在儲存和運(yùn)輸蒸氣壓過高，在儲存和運(yùn)輸過程中易產(chǎn)生蒸發(fā)損失，著火過程中易產(chǎn)生蒸發(fā)損失，著火的危險性大；也容易在燃油供的危險性大；也容易在燃油供給系統(tǒng)中形成給系統(tǒng)中形成“氣阻氣阻Choking”10個碳原子以上烴類的飽和蒸氣壓個碳原子以上烴類的飽和蒸氣壓接近于接近于0柴油的蒸氣壓接近柴油的蒸氣壓接近

14、0夏季蒸氣壓夏季蒸氣壓(3(3月月8 8月月) )： 74 kPa 74 kPa冬季蒸氣壓冬季蒸氣壓(9(9月月2 2月月) )： 88 kPa88 kPaDepartment of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University發(fā)動機(jī)燃料的主要技術(shù)指標(biāo)發(fā)動機(jī)燃料的主要技術(shù)指標(biāo)3) (2) ：燃油在規(guī)定條件下蒸餾出某一百分比的溫度：燃油在規(guī)定條件下蒸餾出某一百分比的溫度(范圍范圍)n 初餾點(diǎn)初餾點(diǎn) 燃料中含有的最輕餾分的沸點(diǎn)，但不燃料中含有的最輕餾分的沸點(diǎn)，但不能判斷輕餾分的含量能判斷輕餾分的含量n 10餾程餾程(T10

15、) 燃料中含有輕餾分的大概數(shù)量，燃料中含有輕餾分的大概數(shù)量，反映汽油機(jī)的冷起動性反映汽油機(jī)的冷起動性n 50餾程餾程(T50) 燃料的平均蒸發(fā)性能，反映汽燃料的平均蒸發(fā)性能，反映汽油機(jī)的工作穩(wěn)定性油機(jī)的工作穩(wěn)定性n 90餾程餾程(T90) 燃料中的重質(zhì)餾分含量，反映燃料中的重質(zhì)餾分含量，反映汽油機(jī)燃燒完全性汽油機(jī)燃燒完全性n 干點(diǎn)（終餾點(diǎn)）干點(diǎn)（終餾點(diǎn)） 燃料中含有的最重餾分的沸點(diǎn)燃料中含有的最重餾分的沸點(diǎn)駕駛性指數(shù)駕駛性指數(shù) 蒸發(fā)駕駛性指數(shù)蒸發(fā)駕駛性指數(shù) Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua Unive

16、rsity每噸石油能產(chǎn)出的油品比例基本是一定的每噸石油能產(chǎn)出的油品比例基本是一定的(中國柴中國柴:汽汽=2:1),這一比例也決定了兩者誰也不可能淘汰對方這一比例也決定了兩者誰也不可能淘汰對方不同餾程碳?xì)涑煞旨袄砘匦圆煌s程碳?xì)涑煞旨袄砘匦訢epartment of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University發(fā)動機(jī)燃料的主要技術(shù)指標(biāo)發(fā)動機(jī)燃料的主要技術(shù)指標(biāo)4) 液體燃料的低溫流動性是指在低溫條件下，燃料在液體燃料的低溫流動性是指在低溫條件下，燃料在發(fā)動機(jī)燃料供給系統(tǒng)中能否順利地進(jìn)行泵送和通過發(fā)動機(jī)燃料供給系統(tǒng)中能否

17、順利地進(jìn)行泵送和通過燃料過濾器，從而保證發(fā)動機(jī)正常供油。燃料過濾器，從而保證發(fā)動機(jī)正常供油。n “濁點(diǎn)濁點(diǎn)”是油品在規(guī)定的冷卻過程中，開始是油品在規(guī)定的冷卻過程中，開始析出石蠟結(jié)晶的最高溫度。析出石蠟結(jié)晶的最高溫度。n “冷濾點(diǎn)冷濾點(diǎn)”是在是在200mm水柱抽力下，水柱抽力下，1min內(nèi)內(nèi)20mL油樣不能完全通過一個油樣不能完全通過一個350目金屬濾網(wǎng)過目金屬濾網(wǎng)過濾器時的最高溫度。濾器時的最高溫度。n “傾點(diǎn)傾點(diǎn)”是燃料在規(guī)定的冷卻過程中，能夠是燃料在規(guī)定的冷卻過程中，能夠流動的最低溫度。流動的最低溫度。n “凝點(diǎn)凝點(diǎn)”是燃料在規(guī)定的冷卻過程中，石蠟是燃料在規(guī)定的冷卻過程中，石蠟結(jié)晶析出、長

18、大，互相連接成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)晶析出、長大，互相連接成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，把油包在其中，使油失去流動性的最高溫度。把油包在其中，使油失去流動性的最高溫度。我國采用凝點(diǎn)作為柴油的標(biāo)號：我國采用凝點(diǎn)作為柴油的標(biāo)號：10、5、0、-10、-20、-35、-50傾傾 點(diǎn)點(diǎn)Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University化學(xué)安定性 化學(xué)安定性也稱抗氧化安定性，指燃料在常溫液相條件下抗氧化的變質(zhì)的能力。 一般用燃料含有實(shí)際膠質(zhì)、燃料誘導(dǎo)期和碘值表示。 燃料在長期儲存中，膠質(zhì)增加，酸度增大，有時還會析出沉淀物。 化

19、學(xué)安定性良好的燃料才適合長期儲存。Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University其他性能 熱值 毒性Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University燃油組分與排放燃油組分與排放 硫天然存在于原油中。硫可明顯地降低催化轉(zhuǎn)化器中催化劑的功效，同時在高溫硫天然存在于原油中。硫可明顯地降低催化轉(zhuǎn)化器中催化劑的功效，同時在高溫條件下對氧傳感器造成不良影響。高硫燃油會使車載診斷系統(tǒng)條件下對氧傳感器造成不良影

20、響。高硫燃油會使車載診斷系統(tǒng)(OBD)失靈，使催失靈，使催化轉(zhuǎn)化器監(jiān)控裝置發(fā)送錯誤的診斷碼，并向司機(jī)發(fā)出錯誤的故障信號。化轉(zhuǎn)化器監(jiān)控裝置發(fā)送錯誤的診斷碼，并向司機(jī)發(fā)出錯誤的故障信號。 烯烴是汽油提高辛烷值的理想成分。但是由于烯烴有熱不穩(wěn)定性，導(dǎo)致它易形成烯烴是汽油提高辛烷值的理想成分。但是由于烯烴有熱不穩(wěn)定性，導(dǎo)致它易形成膠質(zhì)，并沉積在進(jìn)氣系統(tǒng)中，影響燃燒效果，增加排放?；顫娤N蒸發(fā)排放到大膠質(zhì)，并沉積在進(jìn)氣系統(tǒng)中，影響燃燒效果，增加排放?；顫娤N蒸發(fā)排放到大氣中會產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引起光化學(xué)污染。氣中會產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引起光化學(xué)污染。 芳烴通常是汽油的高辛烷值組分，具有高能量密度。但是

21、，芳烴會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)產(chǎn)芳烴通常是汽油的高辛烷值組分，具有高能量密度。但是，芳烴會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)產(chǎn)生沉積物，增加尾氣排放，包括生沉積物，增加尾氣排放，包括CO2。 苯是原油中的天然組分，也是催化重整的產(chǎn)物。盡管是高辛烷值組分，但是苯是苯是原油中的天然組分，也是催化重整的產(chǎn)物。盡管是高辛烷值組分，但是苯是一種致癌物質(zhì)。一種致癌物質(zhì)。Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University 燃料的特性對內(nèi)燃機(jī)的功率輸出、燃油消耗以及可靠性均有較大的影響；同時，不同內(nèi)燃機(jī)對燃料的要求也是不同的。下面分別介紹柴油及汽油

22、的物理及化學(xué)性質(zhì)。 對柴油機(jī)來說，與其性能有關(guān)的燃料特性是自燃溫度、餾程、粘度、含硫量等，其中，以自燃溫度和低溫流動性(凝點(diǎn))影響最大。 (二二) 柴油的理化性質(zhì)柴油的理化性質(zhì)1）自燃溫度和自燃性）自燃溫度和自燃性定義：柴油在無外源點(diǎn)火的情況下，能夠使柴油自行著火的最低溫度稱為自燃溫度。 柴油能夠自行著火的性質(zhì)，稱之為柴油的自燃性，柴油的自燃性用十六烷值衡量。十六烷值的評定方法：（用兩種自燃性能截然不同的標(biāo)準(zhǔn)燃料進(jìn)行比較）正十六烷C16H34，自燃性很好，十六烷值定義為100；-甲基萘C11H10，自燃性很差，十六烷值定義為0。Department of Automotive Engineer

23、ingTsinghua UniversityTsinghua University 溫度降低時，柴油中所含的高分子烷族烴(如石蠟) 和燃料中夾雜的水分開始析出并結(jié)晶，使原來呈半透明狀的柴油變得渾濁，達(dá)到這一狀態(tài)的溫度值就是柴油的渾濁點(diǎn)。當(dāng)溫度再降低時，柴油即完全凝固，此時的溫度稱為凝點(diǎn)。 我國的國標(biāo)中對輕柴油的標(biāo)號，即是按照柴油的凝點(diǎn)來規(guī)定的。如國產(chǎn)0號柴油固點(diǎn)為0，適合夏季使用。-20號柴油凝固點(diǎn)為-20，適合冬季或寒冷地區(qū)使用。選用輕柴油要根據(jù)不同的使用地區(qū)和季節(jié)條件。 2) 低溫流動性低溫流動性(濁點(diǎn)與凝點(diǎn)濁點(diǎn)與凝點(diǎn)) Department of Automotive Engineeri

24、ngTsinghua UniversityTsinghua University(三三)汽油的理化性質(zhì)汽油的理化性質(zhì) 汽油是100多種烴的混合物，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8587%,氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1315%。汽油最重要的理化性能是抗爆性，用辛烷值表示；其次是揮發(fā)性，它對發(fā)動機(jī)的冷啟動、瞬態(tài)工況和燃油蒸發(fā)排發(fā)都有很大影響。 表示液體燃料汽化的傾向，與燃料的餾分組成、蒸氣壓、表面張力以及汽化潛熱等有關(guān)。由于汽油是烴類的混合物，沒有一定的沸點(diǎn)，在進(jìn)行蒸餾時，隨溫度的上升，按照餾分的由輕到重，逐次沸騰。汽油餾出的溫度范圍稱為餾程。汽油蒸發(fā)般以蒸發(fā)餾程中餾出一定比例的燃料時所對應(yīng)的溫度來表示。10餾出溫度越低，則

25、汽油機(jī)在低溫下越容易起動，但過低的餾出溫度，在高溫下容易發(fā)生氣阻；50餾出溫度表示汽油的平均揮發(fā)性，是保證汽車加速性和平穩(wěn)性的重要指標(biāo)；90餾出溫度和終餾溫度過高，易產(chǎn)生積碳并稀釋曲軸箱潤滑油。一般初餾點(diǎn)為4080，終餾點(diǎn)為180210。 1)揮發(fā)性揮發(fā)性 Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University 是用標(biāo)準(zhǔn)儀器在一定條件下(38)測定的。蒸氣壓高，揮發(fā)性強(qiáng)、汽油機(jī)容易起動，但產(chǎn)生氣阻傾向和揮發(fā)損失也大。一般規(guī)定蒸氣壓在夏季不低于74kPa；、冬季不大于88kPa。 總而言之，汽油的揮發(fā)性

26、應(yīng)當(dāng)滿足發(fā)動機(jī)冷起動和暖車過程在內(nèi)的所有工況的要求，但揮發(fā)性過高，會增加因蒸發(fā)而形成的有害HC排放物。 Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University 燃料對于發(fā)動機(jī)發(fā)生爆燃的抵抗能力稱為燃料的抗爆性。它是汽油燃料一項十分重要的指標(biāo)，而且隨燃料化學(xué)成分的不同差別很大。 烷烴抗爆性最差，烯烴次之，環(huán)烷烴較好，芳香烴最好。在同一種烴內(nèi)，輕餾分優(yōu)于重餾分，異構(gòu)物優(yōu)于正構(gòu)物。 汽油的抗爆性是以辛烷值來表示的，我國車用汽油的代號就是以辛烷值命名的。 從煉制工藝來看，直餾汽油的辛烷值最低，熱裂解汽油的辛烷

27、值較低，而催化裂解、重整汽油的辛烷值較高。 2)抗爆性抗爆性Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University提高辛烷值的措施提高辛烷值的措施Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University （四）代用燃料（四）代用燃料石油化石燃料以外的燃料，稱為代用燃料。因?yàn)樽匀唤绲氖唾Y源是有限的，尋求發(fā)動機(jī)的代用燃料，是當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)研究中的熱門課題。 代用燃料的種類很多，這里主要介紹醇類燃料和植物油燃料，其他代

28、用燃料還有人造汽、柴油、二甲醚、氫燃料、煤漿燃料等。 1、醇類燃料醇類燃料主要是指甲醇CH3OH和乙醇C2H5OH，是一類含氧燃料，燃燒后排氣有害成分很少。醇類燃料的來源：甲醇可以從天然氣、煤、生物質(zhì)等原料中提??；乙醇主要是將含有糖和淀粉的農(nóng)作物經(jīng)過發(fā)酵后制得。醇類燃料是液體燃料，可以沿用傳統(tǒng)的石油燃料的運(yùn)輸、貯存系統(tǒng)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投入少，發(fā)動機(jī)動力性與經(jīng)濟(jì)性可以接近或超過原有汽油機(jī)或柴油機(jī)，因而是一種很有發(fā)展前景的代用燃料。自70年代以來，不少國家已開展對醇類燃料的研究。我國山西利用煤制甲醇作汽車燃料已應(yīng)用多年；利用玉米發(fā)酵制成乙醇，再調(diào)制成乙醇汽油的工作正在國內(nèi)進(jìn)行。Department

29、of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University醇類燃料與汽柴油的比較醇類燃料與汽柴油的比較熱值低，因含氧，混合氣熱值并不低；消耗量大，熱耗率也不低。汽化潛熱高，使進(jìn)氣溫度降低，可以增加進(jìn)氣量，提高功率。高辛烷值，對提高壓縮比有利；十六烷值低，不宜在柴油機(jī)中用。沸點(diǎn)低，產(chǎn)生氣阻的傾向大，要采用相應(yīng)的措施。另外甲醇有毒，對金屬有一定的腐蝕，使用中應(yīng)采取相應(yīng)措施。Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University 2、植物油

30、燃料 植物油分為可食用與非食用的兩大類：大多數(shù)植物油的主要化學(xué)成分是甘油三酸酯，即由一個分子的甘油（丙三醇）和三個分子的脂肪酸以酯鍵連接組成的復(fù)合物。其特性為： 植物油的熱值均比柴油低。加熱時易產(chǎn)生分解，除少量輕成分揮發(fā)外，大部分變成膠狀物，很難獲得蒸餾特性。 植物油的密度大，粘度比柴油高十多倍，所以霧化特性差，燃燒不充分，積碳嚴(yán)重。 植物油的十六烷值也較低，但經(jīng)過酯化處理后，其著火性能可以得到改善。但目前植物油主要在柴油機(jī)上試用。 常見的含油量較高的植物有：大豆、油菜、花生、向日葵等，從燃燒角度看，各種植物油的特性基本相同。 植物油是一種可再生能源，對于石油資源貧乏、農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家與地區(qū)，有積

31、極的潛在意義。從長遠(yuǎn)角度來看，在我國發(fā)展非食用植物油作為燃料不足的補(bǔ)充，具有戰(zhàn)略意義。 Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University中國內(nèi)燃機(jī)學(xué)會中國內(nèi)燃機(jī)學(xué)會“油品與清潔燃料油品與清潔燃料”分會分會Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University or - single bonds between carbons - CnH2n+2 or - one or more double bonds

32、 between carbons - CnH2n or - one or more triple bonds between carbons - CnH2n-2HHHHCmethaneHHHHCethaneHHCHHHHCpropene orpropyleneHCHCHHCethene orethyleneHHCHHC1, 3 butadieneHCHCHHCHCethyne oracetyleneHC烷烴烷烴 烯烴烯烴 炔烴炔烴 甲烷甲烷乙烷乙烷異辛烷異辛烷乙烯乙烯丙烯丙烯丁二烯丁二烯乙炔乙炔HHHC2, 2, 4 trimethylpentane(iso-octane)CCCHHCHCCH

33、HCHHHHHHH HHHC-C單健單健CC雙健雙健CC三健三健多鍵非飽和烴結(jié)合牢固，不易斷鏈，不易自燃多鍵非飽和烴結(jié)合牢固，不易斷鏈，不易自燃但不飽和烴安定性差，長期存放容易氧化變質(zhì)但不飽和烴安定性差，長期存放容易氧化變質(zhì)飽和烴，氧化安定飽和烴，氧化安定性好；異構(gòu)體結(jié)構(gòu)性好；異構(gòu)體結(jié)構(gòu)緊湊緊湊, , 不易斷鏈不易斷鏈, ,不不易自燃，理想汽油易自燃，理想汽油成分成分烴燃料的成分與結(jié)構(gòu)烴燃料的成分與結(jié)構(gòu)Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University碳?xì)涮細(xì)?hydrocarbon)燃料的分類燃

34、料的分類環(huán)烷烴環(huán)烷烴 NapthenesC-C單健單健CnH2n環(huán)烷烴屬飽和烴，性質(zhì)比較環(huán)烷烴屬飽和烴，性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易斷鏈，不易氧化穩(wěn)定，不易斷鏈，不易氧化變質(zhì)，較為理想的汽油組分變質(zhì)，較為理想的汽油組分芳烴芳烴 benzene苯苯toluene甲苯甲苯naphthalene萘萘環(huán)狀結(jié)構(gòu)緊湊環(huán)狀結(jié)構(gòu)緊湊, , 不易斷鏈不易斷鏈, , 不不易自燃易自燃CCCCCCHHHHHHCCCCCCCHHHHHHHHCCCCCCCCCCHHHHHHHH - one or more ring structures CnH2n-6/12Department of Automotive Engineering

35、Tsinghua UniversityTsinghua University - contain one or more OH groupsOHHHHCmethanolOHHHHCethanolHHC醇醇 甲醇甲醇乙醇乙醇燃料含氧促進(jìn)燃燒燃料含氧促進(jìn)燃燒含氧含氧(oxygenated)燃料的分類燃料的分類 contain an oxygen atom connected to two alkyl or aryl groups (ROR)醚醚 甲醇甲醇二甲醚二甲醚Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua Uni

36、versity - chemical compounds derived by reacting an oxoacid with a hydroxyl compound such as an alcohol酯酯含氧含氧(oxygenated)燃料的分類燃料的分類 （植物油（植物油/脂肪酸脂肪酸 ） （甲醇）（甲醇） （植物油甲酯（植物油甲酯/生物柴油）生物柴油） （甘油）（甘油） 自學(xué)含氧燃料的理化特性自學(xué)含氧燃料的理化特性 Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University烴燃料成分、分子結(jié)構(gòu)與

37、理化特性烴燃料成分、分子結(jié)構(gòu)與理化特性1) 結(jié)構(gòu)相同但成分不同的烴結(jié)構(gòu)相同但成分不同的烴n l C越多，化學(xué)穩(wěn)定性差，著火溫度低，易自燃；但物理穩(wěn)定性也好，不易越多，化學(xué)穩(wěn)定性差，著火溫度低，易自燃；但物理穩(wěn)定性也好，不易氣化：高碳烴的結(jié)構(gòu)龐大冗長，易于裂解；相對分子質(zhì)量較大，不易氣化；氣化：高碳烴的結(jié)構(gòu)龐大冗長，易于裂解；相對分子質(zhì)量較大，不易氣化；自燃著火溫度較低，而蒸餾溫度（沸點(diǎn)）較高自燃著火溫度較低，而蒸餾溫度（沸點(diǎn)）較高n l 燃料熱值燃料熱值由由H/C比決定比決定, 由于由于H比比C的熱值高的熱值高 (約約3.7:1)，柴油，柴油H/C 汽油汽油H/C 柴油柴油Hu (42500k

38、J/kg) 柴油柴油Huml H/C大，則排放特性好：大，則排放特性好： CCO、CO2 有害；有害；HH2O 無害無害CNG、LPG的的H含量高含量高(0.25和和0.182)，所以其，所以其CO、黑煙、微粒、黑煙、微粒、CO2低于低于汽、柴油汽、柴油 H/C越大，燃料越清潔越大，燃料越清潔Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University烴燃料分子結(jié)構(gòu)、成分與理化特性烴燃料分子結(jié)構(gòu)、成分與理化特性2)成分相同但結(jié)構(gòu)不同的烴成分相同但結(jié)構(gòu)不同的烴n非異構(gòu)體非異構(gòu)體（直鏈直鏈）與）與異構(gòu)體異構(gòu)體（

39、支鏈支鏈）(或正烷與異烷或正烷與異烷)支鏈支鏈(異烷異烷)的化學(xué)穩(wěn)定性的化學(xué)穩(wěn)定性好，抗爆好好，抗爆好(如正庚烷如正庚烷C7H16和異辛烷和異辛烷C8H18的辛烷值分別為的辛烷值分別為0和和100)n鏈狀排列鏈狀排列與與環(huán)狀排列環(huán)狀排列 環(huán)狀排列化學(xué)穩(wěn)定性好，不易自燃環(huán)狀排列化學(xué)穩(wěn)定性好，不易自燃n單鍵和多鍵單鍵和多鍵多鍵非飽和烴不易斷鏈，不易自燃，但安定性差，貯存中易氧化多鍵非飽和烴不易斷鏈，不易自燃，但安定性差，貯存中易氧化結(jié)膠結(jié)膠(如烯烴如烯烴)燃料抗爆性比較：燃料抗爆性比較：1) 環(huán)烷烴環(huán)烷烴 正烷烴正烷烴2) 烯烴烯烴 正烷烴正烷烴3) 異烷烴異烷烴 正烷烴正烷烴4) 芳香烴芳香烴

40、烷烴烷烴/烯烴烯烴Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University烴燃料分子結(jié)構(gòu)、成分與理化特性烴燃料分子結(jié)構(gòu)、成分與理化特性燃料自燃性比較：燃料自燃性比較：1) 環(huán)烷烴環(huán)烷烴 正烷烴正烷烴2) 烯烴烯烴 正烷烴正烷烴3) 芳香烴芳香烴 烷烴烷烴/烯烴烯烴4) 1-甲基奈甲基奈 壓不著壓不著2)成分相同但結(jié)構(gòu)不同的烴成分相同但結(jié)構(gòu)不同的烴n 鏈與環(huán)鏈與環(huán) 環(huán)化學(xué)穩(wěn)定性好，不易自燃環(huán)化學(xué)穩(wěn)定性好，不易自燃n 直鏈與支鏈直鏈與支鏈(或正烷與異烷或正烷與異烷)支鏈支鏈(異烷異烷)的化學(xué)穩(wěn)定性好，抗爆好

41、的化學(xué)穩(wěn)定性好，抗爆好(如正庚烷如正庚烷C7H16和異辛烷和異辛烷C8H18的辛烷值分別為的辛烷值分別為0和和100)n 單鍵和多鍵單鍵和多鍵多鍵非飽和烴不易斷鏈，不易自燃，但安定性差，貯存中易氧化多鍵非飽和烴不易斷鏈，不易自燃，但安定性差，貯存中易氧化結(jié)膠結(jié)膠(如烯烴如烯烴)Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University汽油燃料及其相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)汽油燃料及其相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo) 飽和蒸汽壓（雷達(dá)蒸汽壓）：飽和蒸汽壓（雷達(dá)蒸汽壓）： （夏季：國外：（夏季：國外：5868kPa；國內(nèi)：；國內(nèi)：74.冬

42、季國內(nèi)冬季國內(nèi)88） 膠質(zhì)膠質(zhì) 含氧量：含氧量：2.74（嚴(yán)格控制，防止燃油系統(tǒng)氧化腐蝕；目前（嚴(yán)格控制，防止燃油系統(tǒng)氧化腐蝕；目前MTBE含含量應(yīng)予控制。乙醇汽油會造成醛類排放增加，高級汽油不含醇）量應(yīng)予控制。乙醇汽油會造成醛類排放增加，高級汽油不含醇） 含硫量：含硫量：30 ppm(國內(nèi)：國內(nèi)：0.10或或0.08（m/m）)； 含鉛量（國外：一般排放控制含鉛量（國外：一般排放控制13mg/L、高級場合：、高級場合：0；國內(nèi)；國內(nèi)5mg/L，中石化稱，中石化稱2.5mg/L。無鉛汽油將會帶來氣門磨損加快，。無鉛汽油將會帶來氣門磨損加快，采用添加劑解決。）采用添加劑解決。） 含磷量含磷量(一

43、般排放控制一般排放控制1.3mg/L、高級場合：、高級場合：0) 苯含量（致癌物質(zhì)）：苯含量（致癌物質(zhì)）： 2.5Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University注：注：MTBE：甲基叔丁基醚，：甲基叔丁基醚，90年代初在歐洲生產(chǎn)年代初在歐洲生產(chǎn)并廣泛使用的抗爆添加劑。優(yōu)點(diǎn)是不僅可以減少并廣泛使用的抗爆添加劑。優(yōu)點(diǎn)是不僅可以減少CO排放，而且可以減少燃油中烯烴、芳香烴、排放，而且可以減少燃油中烯烴、芳香烴、苯以及硫含量。同時，苯以及硫含量。同時，MTBE還因其低沸點(diǎn)而具還因其低沸點(diǎn)而具有顯著改善

44、有顯著改善T50和和T90鎦點(diǎn)。但是，鎦點(diǎn)。但是，MTBE特易溶特易溶于水，生物降解性極差，而且易于經(jīng)儲存罐滲漏于水，生物降解性極差，而且易于經(jīng)儲存罐滲漏并污染地下水源。美國加州并污染地下水源。美國加州2002年年12月月31日禁日禁用用MTBE。其它國家也在考慮限制。目前傾向于。其它國家也在考慮限制。目前傾向于采用乙醇替代。存在的另一個問題是成本、資源、采用乙醇替代。存在的另一個問題是成本、資源、供應(yīng)等。供應(yīng)等。Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University硫含量對發(fā)動機(jī)排放的影響硫含量對發(fā)

45、動機(jī)排放的影響 降低硫含量可以減少降低硫含量可以減少1020微粒排放；微粒排放； 低硫燃油可以提高柴油機(jī)氧化催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率；低硫燃油可以提高柴油機(jī)氧化催化轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率； 柴油機(jī)廢氣后處理的催化轉(zhuǎn)化器要求低硫燃油；柴油機(jī)廢氣后處理的催化轉(zhuǎn)化器要求低硫燃油； 直噴式汽油機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)還原直噴式汽油機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)還原NOx也要求燃油超低含硫量。也要求燃油超低含硫量。Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University尾氣處理對汽油質(zhì)量要求尾氣處理對汽油質(zhì)量要求無催化轉(zhuǎn)化器：降低雷達(dá)蒸汽壓（無

46、催化轉(zhuǎn)化器：降低雷達(dá)蒸汽壓（RVP） 降低芳香烴含量降低芳香烴含量 增加含氧量增加含氧量 降低苯含量降低苯含量 降低烯烴含量降低烯烴含量 帶催化轉(zhuǎn)化器：降低雷達(dá)蒸汽壓帶催化轉(zhuǎn)化器：降低雷達(dá)蒸汽壓 增加芳香烴含量增加芳香烴含量 減少硫含量減少硫含量 減少鉛含量減少鉛含量 降低苯含量降低苯含量 不使用含氧燃料不使用含氧燃料 Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University美國對低排放汽油質(zhì)量和性質(zhì)的要求美國對低排放汽油質(zhì)量和性質(zhì)的要求 1959年加州用最高含溴量低于年加州用最高含溴量低于30來要求汽

47、油中的烯烴來要求汽油中的烯烴(Olefins)含含量。減少光化學(xué)煙霧、對人的刺激以及臭氧。量。減少光化學(xué)煙霧、對人的刺激以及臭氧。1971年加州南海岸年加州南海岸地區(qū)適用。同年開始限制蒸汽壓為地區(qū)適用。同年開始限制蒸汽壓為62.0 kPa。 1974年聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)研究法辛烷值為年聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)研究法辛烷值為91。含鉛量。含鉛量0.013g/L,含磷量含磷量0.0013g/L。適用于廢氣后處理。適用于廢氣后處理。1996年不含鉛。同時開始限制年不含鉛。同時開始限制含硫量。含硫量。 1992年開始使用含氧汽油年開始使用含氧汽油(Oxygenates)。 1995年開始要求使用燃油清潔型添加劑去除噴嘴和氣門口

48、積碳。年開始要求使用燃油清潔型添加劑去除噴嘴和氣門口積碳。 1996年限制苯含量?？刂铺?xì)涑煞?。年限制苯含量?？刂铺細(xì)涑煞?。Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)車輛試驗(yàn)的基準(zhǔn)燃料技術(shù)要求：等同于采用點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)車輛試驗(yàn)的基準(zhǔn)燃料技術(shù)要求：等同于采用CEC（歐洲潤滑油和發(fā)動機(jī)燃料試驗(yàn)性能研究協(xié)（歐洲潤滑油和發(fā)動機(jī)燃料試驗(yàn)性能研究協(xié)調(diào)理事會）基準(zhǔn)燃料：調(diào)理事會）基準(zhǔn)燃料：CEC RF-08-A-85標(biāo)準(zhǔn)。類型：優(yōu)質(zhì)無鉛汽油，標(biāo)準(zhǔn)。類型：優(yōu)質(zhì)無鉛汽油，2001年年Departm

49、ent of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University柴油燃料及其相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)柴油燃料及其相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)1、柴油組成（、柴油組成（C86、H13、O1），比重：），比重：0.8286 正烷烴、烯烴、芳香烴（正烷烴、烯烴、芳香烴（25%） 芳香烴增加會增加燃燒溫度，使芳香烴增加會增加燃燒溫度，使NOx生成量增加。生成量增加。 多環(huán)芳香烴增加會增加微粒產(chǎn)生。多環(huán)芳香烴增加會增加微粒產(chǎn)生。 十六烷值：十六烷值：45552、硫含量：、硫含量： 0.2%（新國標(biāo)）；目前（新國標(biāo)）；目前1.0（合格）、（合格）、0.5、（一

50、級）、（一級）0.2（優(yōu)等）。北京試行：（優(yōu)等）。北京試行：1.0（1.2）汽油機(jī)汽油機(jī)預(yù)混合，預(yù)混合， a基本保持不變，基本保持不變，量調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)柴油機(jī)柴油機(jī)分層混合，分層混合， a變化范圍大（變化范圍大（0），），質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)汽油機(jī)與柴油機(jī)工作模式的差異汽油機(jī)與柴油機(jī)工作模式的差異homogeneous mixturestratified mixture思考：柴油能采用點(diǎn)燃方式嗎？汽油能采用壓燃方式嗎？思考：柴油能采用點(diǎn)燃方式嗎？汽油能采用壓燃方式嗎？Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua Univer

51、sityMixtureHomogeneous 均質(zhì)混合氣均質(zhì)混合氣 SparkIgnition 火花點(diǎn)火火花點(diǎn)火 MixtureStratified 分層混合氣分層混合氣 CompressionIgnition 壓縮著火壓縮著火 SI 常規(guī)汽油機(jī)常規(guī)汽油機(jī) HCCI CI 柴油機(jī)柴油機(jī) 內(nèi)燃機(jī)混合氣形成和燃燒模式組合內(nèi)燃機(jī)混合氣形成和燃燒模式組合asolineirect njection 汽油缸內(nèi)直噴汽油缸內(nèi)直噴 omogeneous harge ompression gnition 均質(zhì)充量壓燃均質(zhì)充量壓燃 Department of Automotive EngineeringTsingh

52、ua UniversityTsinghua University1.1.燃料及其理化特性燃料及其理化特性2.2.汽油機(jī)與柴油機(jī)工作模式的差異汽油機(jī)與柴油機(jī)工作模式的差異3 3. .燃燒熱化學(xué)燃燒熱化學(xué)講課內(nèi)容講課內(nèi)容Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University燃燒熱化學(xué)燃燒熱化學(xué)要解決的問題：要解決的問題：燃燒需要多少空氣；發(fā)出多少熱量；燃燒前后工質(zhì)的變化燃燒需要多少空氣；發(fā)出多少熱量；燃燒前后工質(zhì)的變化 設(shè)設(shè)1kg燃料中有燃料中有g(shù)C公斤公斤C、gH公斤公斤H、gO公斤公斤OH燃燒需要氧氣

53、燃燒需要氧氣是是C的三倍的三倍C燃燒后體積不變?nèi)紵篌w積不變H燃燒后體積增大燃燒后體積增大Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University燃燒熱化學(xué)燃燒熱化學(xué)設(shè)：設(shè)：(1) 1 kg燃料完全燃燒需要燃料完全燃燒需要O2為：為：而而O2在空氣中的質(zhì)量百分比為在空氣中的質(zhì)量百分比為23.2%，即需空氣量為（實(shí)際中是測量空氣，即需空氣量為（實(shí)際中是測量空氣流量）流量） ：也稱之為也稱之為 “”（mass stoichiometric ratio）kg )838(OHCgggkg )838(0.2321

54、OHC0ggglkg 1OHCgggDepartment of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University燃燒熱化學(xué)燃燒熱化學(xué) (2) 1 kg燃料完全燃燒需要燃料完全燃燒需要O2摩爾摩爾(mol)為：為：而而O2在空氣中的摩爾百分比為在空氣中的摩爾百分比為21.0%，即需空氣量為：，即需空氣量為：也稱之為也稱之為 “”（mole stoichiometric ratio）kmol )32412(OHCgggkmol )32412(0.211OHC0gggL燃前氣體摩爾數(shù)燃后氣體摩爾數(shù)燃前氣體分子數(shù)燃后氣體分子數(shù)汽油

55、機(jī)汽油機(jī) 1.071.12 柴油機(jī)柴油機(jī) 1.031.06，因?yàn)椋?，因?yàn)椋簂 汽油汽油H含量大，燃后體積增大多一些含量大，燃后體積增大多一些l 柴油機(jī)柴油機(jī) a大，有些空氣不參加反應(yīng)，其前后體積不變大，有些空氣不參加反應(yīng)，其前后體積不變Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University殘余廢氣系數(shù)殘余廢氣系數(shù) r是進(jìn)氣過程結(jié)束時，缸內(nèi)的殘余廢氣量與新鮮充量的質(zhì)量比是進(jìn)氣過程結(jié)束時，缸內(nèi)的殘余廢氣量與新鮮充量的質(zhì)量比:式中，式中，mr每循環(huán)每缸殘余廢氣質(zhì)量每循環(huán)每缸殘余廢氣質(zhì)量 m1每循環(huán)每缸新鮮充

56、量質(zhì)量每循環(huán)每缸新鮮充量質(zhì)量 一般無一般無廢氣再循環(huán)（廢氣再循環(huán)（Exhaust Gas Recirculation,簡稱簡稱EGR）的機(jī)型的機(jī)型 r值范圍值范圍如下：如下： 汽油機(jī)：汽油機(jī)：0.060.16，柴油機(jī)：，柴油機(jī)：0.030.06 增壓柴油機(jī)：增壓柴油機(jī)：0.000.03 汽油機(jī)汽油機(jī) r偏高是因?yàn)槠呤且驗(yàn)樾?，壓縮容積大，小，壓縮容積大， 低負(fù)荷時進(jìn)氣節(jié)流強(qiáng)使新鮮充量下降低負(fù)荷時進(jìn)氣節(jié)流強(qiáng)使新鮮充量下降 增壓柴油機(jī)增壓柴油機(jī) r小是因?yàn)閽邭庑Ч麖?qiáng)小是因?yàn)閽邭庑Ч麖?qiáng)燃燒熱化學(xué)燃燒熱化學(xué)1rr/mm廢氣再循環(huán)率：廢氣再循環(huán)率：式中，式中，mr每缸廢氣再循環(huán)質(zhì)量每缸廢氣再循環(huán)質(zhì)量)/

57、(r1rEmmmDepartment of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University定義：單位質(zhì)量或單位體積定義：單位質(zhì)量或單位體積發(fā)出的熱量發(fā)出的熱量(kJ/kg或或kJ/m3)Hu(低熱值低熱值)表示燃料的能量密度；表示燃料的能量密度；(Hum)V代表混合氣的能量密度，越高則相同工代表混合氣的能量密度，越高則相同工作容積發(fā)出的功率越高作容積發(fā)出的功率越高(即即pme高高)燃燒熱化學(xué)燃燒熱化學(xué)(kJ/kg) 10auumlHH)(kJ/m )1/24.45()(3r0auvumMLHH注意：單位體積可燃混合氣熱值

58、注意：單位體積可燃混合氣熱值(kJ/m3)，更具有可比性！，更具有可比性！Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua Universityn 汽、柴油等液體烴，隨汽、柴油等液體烴，隨H/C下降，下降，C量增大，量增大，Hu也下降；但也下降；但H燃燒時所需的空氣量燃燒時所需的空氣量比碳燃燒時多，因此比碳燃燒時多，因此Hum基本相同基本相同n 氣體烴氣體烴 H/C高，高，Hu高，但本身是氣體高，但本身是氣體(密度小密度小)，加上，加上H燃燒要求空氣多，燃燒要求空氣多，Hum小小n 含氧燃料含氧燃料(甲、乙醇甲、乙醇

59、)本身含本身含O， Hu低，但需空氣也少低，但需空氣也少(l0小小)，Hum與汽、柴油相近與汽、柴油相近n 純純H2的的Hu最高，但氣體占體積最高，但氣體占體積(密度小密度小)，且需空氣多，且需空氣多，Hum反而小反而小各種燃料的混合氣熱值比較各種燃料的混合氣熱值比較結(jié)論結(jié)論：l 各種燃料各種燃料Hu差別較大，但不等于差別較大，但不等于Hum也有相同差別也有相同差別l 液體燃料液體燃料Hum大體相同，氣體燃料大體相同，氣體燃料Hum偏低偏低Department of Automotive EngineeringTsinghua UniversityTsinghua University3.4

60、燃燒的基礎(chǔ)知識3.4.1 燃燒現(xiàn)象及其分類燃燒現(xiàn)象及其分類燃燒現(xiàn)象燃燒現(xiàn)象 人類文明的起源、熱能機(jī)械的基礎(chǔ)人類文明的起源、熱能機(jī)械的基礎(chǔ) 燃燒過程包括：著火、燃燒燃燒過程包括：著火、燃燒燃燒燃燒, ,是指燃料與氧化劑進(jìn)行劇烈放熱的氧化是指燃料與氧化劑進(jìn)行劇烈放熱的氧化反應(yīng)過程。反應(yīng)過程。著火著火, ,是指可燃混合氣在一定壓力、溫度和是指可燃混合氣在一定壓力、溫度和濃度條件下，其氧化反應(yīng)突然加速，以至出濃度條件下，其氧化反應(yīng)突然加速，以至出現(xiàn)火焰的現(xiàn)象?，F(xiàn)火焰的現(xiàn)象。著火階段也稱著火階段也稱滯燃期滯燃期* *著火前也有氧化反應(yīng)，如煤堆、壓燃。著火前也有氧化反應(yīng)，如煤堆、壓燃。*ICE屬周期性非穩(wěn)