第3章發(fā)動機燃料與燃燒第一頁，共42頁。第3章發(fā)動機的燃料與燃燒

第二頁，共42頁。3.1發(fā)動機的傳統(tǒng)燃料

液體燃料——汽油、柴油、重柴油、醇類和植物油等代用燃料。氣體燃料——天然氣、液化石油氣、氫氣、沼氣。第三頁，共42頁。燃料的主要成分主要是由碳、氫兩種元素組成，其體積份額之和占總量的97％-98％，

以碳氫化合物CmHn的形式存在

m=0、n=2時，就成為氫氣；而當C含量增加、H含量減少時，則成為重質燃料；當n趨于0時，便成為煤.

第四頁，共42頁。分子結構對烴燃料性能的影響見表3.2不同煉制方法對燃油性質的影響見表3.3國內成品汽油的典型調和方案見表3.4第五頁，共42頁。碳原子數對燃料性質的影響第六頁，共42頁。第七頁，共42頁。分子結構——正庚烷與異辛烷第八頁，共42頁。分子結構——環(huán)己烷第九頁，共42頁。分子結構——苯第十頁，共42頁。分子結構——萘第十一頁，共42頁。不同成分對化學穩(wěn)定性的影響第十二頁，共42頁。①抗爆性②蒸發(fā)性③抗氧化安定性④清凈性GB7930-2000《中國車用汽油的技術要求和試驗方法》第十三頁，共42頁。(二)柴油①自燃性——十六烷值②低溫流動性③霧化和蒸發(fā)性④粘度⑤閃點GB252-2000《中國輕柴油標準》第十四頁，共42頁。傳統(tǒng)汽油機、柴油機工作模式的差異

1、混合氣形成方式的差異

汽油機：在缸外與空氣形成預制均勻混合氣；

柴油機：缸內高壓燃油噴射、與空氣霧化混合。2、著火、燃燒模式的差異

汽油機：外源強制點火，在混合氣中進行火焰?zhèn)鞑ト紵?。（預制均勻混合氣若進行壓燃，由于同時著火，近于爆炸）柴油機：允許壓燃

，初期著火燃燒后，進行邊噴油、邊氣化混合的擴散燃燒。

第十五頁，共42頁。圖3-1汽油、柴油機隨負荷的變化曲線第十六頁，共42頁。3.2代用燃料醇類醇類燃料是液體，可沿用傳統(tǒng)石油燃料的運輸、貯存系統(tǒng)，相關的基礎設施建設投入少，發(fā)動機的動力性、經濟性可接近或超過原有的汽油機或柴油機

天然氣（NG）——壓縮天然氣（CNG）液化天然氣（LNG）液化石油氣（LPG）第十七頁，共42頁。3.3燃燒熱化學1kg燃料燃燒所需的理論空氣量（14.9:1)第十八頁，共42頁。過量空氣系數а第十九頁，共42頁。過量空氣系數а隨負荷的變化第二十頁，共42頁。а>1時完全燃燒產物的數量1、燃燒前混合氣數量2、燃燒后產物數量第二十一頁，共42頁。燃料熱值與混合氣熱值燃料的高熱值與低熱值混合氣熱值第二十二頁，共42頁。3.4燃燒的基礎知識燃燒現象包括著火和燃燒兩部分可燃混合氣在一定的壓力、溫度、濃度條件下，其氧化反應速度突然加速，以至出現火焰的現象。Oτ1著火階段，也稱滯燃期第二十三頁，共42頁。預混合燃燒與擴散燃燒預混合燃燒和擴散燃燒是內燃機最基本的兩種燃燒方式。導致汽油機和柴油機不同：

1）燃燒特性、2）排放污染物生成及控制機理、3）動力經濟性4）噪聲振動

第二十四頁，共42頁。預混合燃燒與擴散燃燒的區(qū)別1）預混合燃燒時，燃燒前已均勻混合，燃燒速度主要取決于化學反應速度，即取決于溫度和過量空氣系數(濃度)；擴散燃燒時，由于燃料與空氣邊混合邊燃燒，因而燃燒速度取決于混合速度。2)擴散燃燒時，要求過量空氣系數а≥1．2，并且在總體>6．8(相當于空燃比大于100)的條件下也能穩(wěn)定燃燒(稀燃)；而預混合燃燒時，а＝0．8—1．2，可燃混合氣濃度范圍小，難以稀燃。3)擴散燃燒時，混合氣濃度和燃燒溫度分布極不均勻，易產生局部高溫缺氧現象，形成炭煙；而預混合燃燒時，由于混合均勻，一般不產生炭煙。第二十五頁，共42頁。4)擴散燃燒時，由于有炭煙產生，碳粒的燃燒會發(fā)出黃或白色的強烈輻射光，因此稱“有焰燃燒”；而預混合燃燒時，無碳粒燃燒問題，火焰呈均勻透明的藍色，因此也稱“無焰燃燒”。5)預混合燃燒由于燃前已形成可燃混合氣，有回火的危險；而擴散燃燒一般無此危險第二十六頁，共42頁。著火理論熱著火理論——著火的原因在于熱量的積累，當放熱速率大于散熱速率時才可能著火第二十七頁，共42頁。熱著火理論的著火條件及影響因素1)壓力的影響2)過量空氣系數的影響3)燃料特性的影響第二十八頁，共42頁。過量空氣系數的影響第二十九頁，共42頁。鏈式著火理論直鏈反應支鏈反應退化支鏈反應斷鏈反應第三十頁，共42頁。烴燃料的鏈式反應著火第三十一頁，共42頁。烴燃料的鏈式反應著火第三十二頁，共42頁。點火第三十三頁，共42頁。火花塞放電過程1)擊穿階段2)電弧放電階段3)輝光放電階段4)火核形成第三十四頁，共42頁。在預混氣體中的火焰?zhèn)鞑恿骰鹧鎮(zhèn)鞑サ谌屙?，?2頁。紊流火焰?zhèn)鞑ァ闪鬟\動可以大大加速火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊谌?，?2頁。油滴的噴霧與燃燒單個靜止油滴模型第三十七頁，共42頁。氣流運動對油滴火焰的影響第三十八頁，共42頁。噴霧燃燒小滴徑的液滴群，可以看成是完全類似于預混合氣的燃燒，并且沒有必要認為存在油滴狀態(tài)；而大滴徑的油滴群，又基本上是以單油滴的擴散燃燒為基礎的。實際的噴霧過程，是由若干大大小小的油滴組成，所以實際的噴霧燃燒，必然是上述燃燒形式同時存在并且相互