1、本章主要內(nèi)容,發(fā)動機的常用燃料使用特性 燃燒的基本知識,第三章 發(fā)動機燃料與燃燒,一、概述,燃料是發(fā)動機產(chǎn)生動力的來源。 發(fā)動機的生存與發(fā)展，汽油機與柴油機在結(jié)構(gòu)與性能上的差異，對環(huán)境的污染等等，與燃料的種類和品質(zhì)有著密切的關(guān)系。,第一節(jié) 發(fā)動機的燃料,發(fā)動機的常用燃料汽油和柴油,汽油與柴油是石油的煉制品。 石油的主要成分是碳、氫兩種元素，含量約占97%-98%，其它還有少量的硫、氧、氮等等。 石油產(chǎn)品是以多種碳氫化合物的混合物的形式出現(xiàn)的，分子式為CnHm，通常稱為烴。 根據(jù)烴分子中碳原子數(shù)的不同，可構(gòu)成不同相對分子質(zhì)量、不同沸點的物質(zhì)。 石油氣汽油煤油輕、重柴油渣油。,1、柴油,輕柴油用于

2、高速柴油機，重柴油用于中、低速柴油機。 輕柴油的牌號按凝點不同分為10號、0號、-10號、-20號、35號、-50號。 凝點是指柴油失去流動性開始凝結(jié)的溫度。 選用柴油時，應(yīng)按最低環(huán)境溫度高出凝點5以上，即-20號柴油適用于最低環(huán)境溫度為-15的場合。,二、常用燃料的使用特性,2、輕柴油的性能,評價柴油自燃性的指標(biāo)十六烷值。 與燃燒完善程度及起動性能有密切關(guān)系的性質(zhì)餾程。 與燃料噴射有密切關(guān)系的性質(zhì)粘度。 與柴油儲存運送、使用有關(guān)的性質(zhì)閃點、凝點。 與柴油機磨損腐蝕有關(guān)的性質(zhì)機械雜質(zhì)、水分、灰分、含硫量、酸度、水溶性酸和堿、殘?zhí)康鹊取?（1）十六烷值,十六烷值是評定柴油自燃性好壞的指標(biāo)。 自燃

3、性好的燃料，著火后壓力升高速度低，柴油機工作柔和，冷起動性能改善。 測定柴油的十六烷值，是在特殊的單缸試驗機上按規(guī)定的條件進行。試驗時采用由十六烷和甲基萘混合制成的混合液。 增大十六烷值帶來燃料分子量加大，使油的蒸發(fā)性變差及粘度增加，導(dǎo)致排氣冒煙加劇及燃油經(jīng)濟性下降。 國產(chǎn)柴油的十六烷值規(guī)定在40-50之間，不必要過分增大。,（2）餾程,餾程表示柴油的蒸發(fā)性，用燃油餾出某一百分比的溫度范圍來表示。 燃料餾出50%的溫度低，說明這種燃料輕餾分多、蒸發(fā)快，有利于混合氣形成。 90%和95%溜出溫度標(biāo)志柴油中所含難于蒸發(fā)的重餾分的數(shù)量。 重餾分過多，燃燒不容易及時和完全；餾分太輕也不好，將使柴油機工

4、作粗暴。,（3）粘度,粘度是燃料流動性的尺度，是表示燃料內(nèi)部摩擦力的物理特性。 它影響柴油的噴霧質(zhì)量。粘度越大，霧化后油滴顆粒越大。 噴油泵柱塞、噴油器的噴針都是靠燃油潤滑，所以柴油應(yīng)具有一定的粘度。,2、汽油,國產(chǎn)汽油是以辛烷值來標(biāo)號的。 影響汽油機性能的關(guān)鍵性指標(biāo)主要是辛烷值和餾程等。,（1）辛烷值,辛烷值是表示汽油抗爆性的指標(biāo)。 隨著壓縮比及氣缸內(nèi)氣體溫度的升高，可能出現(xiàn)一種不正常的自燃現(xiàn)象，稱為爆震。,汽油按辛烷值指數(shù) ONI(（RONMON）/2 )分為85、87、89、91、93、95、97共七個等級。 汽油辛烷值的大小主要決定于汽油的組成情況、煉制方法及添加劑等。 汽油抗爆添加劑

5、、含鉛問題,（2）餾程和蒸氣壓,餾程和蒸氣壓是評價汽油蒸發(fā)性的指標(biāo)，為了評價燃料的揮發(fā)性，以10%、50%和90%的餾出溫度作為幾個有代表意義的點。 餾出10%的溫度 ：標(biāo)志著起動性高低。 溜出50%的溫度 ：標(biāo)志著汽油的平均蒸發(fā)性。它影響著發(fā)動機的暖車時間、加速性以及工作穩(wěn)定性。 溜出90%的溫度 ：標(biāo)志著燃料中含有難于揮發(fā)的重質(zhì)成分的數(shù)量。此溫度過高，燃燒容易形成積炭；或者稀釋機油，影響潤滑。,3、汽油、柴油性能差異對發(fā)動機的影響,引起在混合氣形成上的差異,引起著火與燃燒上的差異, 汽油揮發(fā)性強。可在較低溫度下在氣缸外部形成均勻的混合氣，控制混合氣的數(shù)量調(diào)節(jié)汽油機的功率。 柴油蒸發(fā)性差，但

6、粘性比較好。適宜用油泵油嘴向氣缸內(nèi)部噴油，靠調(diào)節(jié)供油量來調(diào)節(jié)負(fù)荷。, 汽油自燃溫度較高，但汽油蒸氣閃點溫度極低。適宜外源點火，而防止其自燃；著火后，以火焰?zhèn)鞑サ姆绞较蚓鶆虻幕旌蠚庹归_。 柴油利用易自燃的優(yōu)點。采用壓縮自燃的方式。柴油的噴射及與空氣的混合，短暫又不均勻，常有隨噴隨燒的現(xiàn)象，因而使燃燒時間延長。,一、1kg燃料完全燃燒所需的理論空氣量,按照化學(xué)反應(yīng)的當(dāng)量關(guān)系，可求出1kg燃料完全燃燒所需的理論空氣量： 數(shù)值為： 汽油 14.9 kg/kg 柴油 14.5 kg/kg,第三節(jié) 燃燒熱化學(xué),二、過量空氣系數(shù)與空燃比A/F,1、過量空氣系數(shù) 燃燒1kg燃料實際提供的空氣量 與理論上所需空

7、氣量之比 。,汽油機燃燒時是預(yù)先混合好的均勻混合氣，混合比只在狹小的范圍內(nèi)變化（=0.81.2）。當(dāng)負(fù)荷變化時，略有變化，見圖3-4。,柴油機負(fù)荷是靠質(zhì)調(diào)節(jié)的（即混合氣濃度調(diào)節(jié)），的變化范圍很大。由于混合氣形成不均勻，所以總是大于1的。一般車用高速柴油機，=1.21.6；增壓柴油機=1.82.2。,2、空燃比A/F 燃燒時空氣量與燃料量的比值。,對于汽油，化學(xué)當(dāng)量（=1）的空燃比A/F=14.9。,一、著火過程,燃燒是一種放熱的氧化反應(yīng)。 燃燒之前都有一個準(zhǔn)備階段，即著火階段。 所謂著火，是指混合氣自動地反應(yīng)加速，并產(chǎn)生溫升，以致引起空間某一位置或最終在某個時刻有火焰出現(xiàn)的過程。 使可燃混合物

8、著火的方法有兩種：自燃與點燃，前者是自發(fā)的，后者是強制的。,第四節(jié) 燃燒的基本知識,1. 自燃,自燃，是指具有適當(dāng)溫度、壓力的可燃混合氣，在沒有外部能量引入的情況下，依靠混合氣自身的反應(yīng)自動加速，并自發(fā)地引起火焰的過程。 著火溫度與可燃混合氣的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與環(huán)境溫度、壓力、容器形狀及散熱情況等有關(guān)。 存在著一個可燃混合物著火的濃度上限與下限。 烴燃料的自燃著火根據(jù)環(huán)境溫度不同，分為高溫單階段著火和低溫多階段著火。,2. 點燃,點燃，是指利用電火花在可燃混合氣中產(chǎn)生火焰核心并因而引起火焰?zhèn)鞑サ倪^程。 為了使點燃成功，必須使火花塞提供的放電能量大于某一個點火的最小能量，而這個點火最小能量

9、受燃料的種類與濃度，空氣中氧的濃度、壓力及溫度等影響。 點火還直接受到混合氣濃度的限制，當(dāng)混合氣過稀或過濃，無論點火能量有多大也不能著火，即有一個點燃的濃度界限。,二、在預(yù)混氣體中的火焰?zhèn)鞑?在局部形成火焰核心之后，其余部分的燃燒過程實質(zhì)上就是火焰在預(yù)混氣體中傳播的過程。 火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊拇笮∪Q于預(yù)混合氣體的物理化學(xué)性質(zhì)、熱力狀態(tài)以及氣體的流動狀況。 根據(jù)氣體流動的狀況，可分為層流火焰?zhèn)鞑ヅc紊流火焰?zhèn)鞑ァ?1. 層流火焰?zhèn)鞑?層流火焰面的厚度窄。 火焰面上進行著強烈的燃燒化學(xué)反應(yīng)。 經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)區(qū)以后，預(yù)混氣體的9598發(fā)生了化學(xué)變化。,層流火焰?zhèn)鞑ニ俣群艿?，約0.40.5m/s。 火焰?zhèn)鞑ニ俣戎饕Q于預(yù)混氣體成分。,2. 紊流火焰?zhèn)鞑?紊流運動可以大大加速火焰?zhèn)鞑ニ俣龋藭rvT=2070ms。 紊流對火焰?zhèn)鞑サ拇龠M作用是由于： 增大了火焰前鋒的燃燒表面積。 紊流有加強傳熱與傳質(zhì)的作用。 使已燃氣體與未然混合物迅速混合，提高了燃燒放熱的速率。,三、油滴與噴霧燃燒,油滴與噴霧燃燒是一種非預(yù)混的、不均勻的擴散型燃燒。 這是由柴油的物理化學(xué)性質(zhì)所決定的。 燃料成分在空間的分布很不均勻。 燃料的燃燒依然要經(jīng)過液體燃料的蒸發(fā)、與空氣的混合、氧化燃燒的過程。,1.油滴的蒸發(fā)與燃燒,在靜止環(huán)境中油滴蒸發(fā)與燃燒的