第三章_燃料与燃烧

第三章 燃料与燃烧
—— 燃料的使用特性
3.3 燃料的使用特性 3.3.2 传统燃料的使用特性
2. 柴油 （2）十六烷值 评价柴油自燃性的指标。 十六烷值越大，柴油越容易自燃。 轻柴油的十六烷值在40 ～ 50之间。 规定，容易自燃着火的纯十六烷的十六烷值为 100，不容易自燃的α-甲基萘的十六烷值为0。 按一定比例将十六烷和α-甲基萘配制成混合燃 料，在试验机上比较被测柴油与混合燃料燃烧情况。 混合燃料的自燃性和被测柴油相同时，混合燃料 中十六烷的体积百分数即所测柴油的十六烷值。
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—— 概述
3. 1 概述
燃料成分对其品质和燃烧特性有决定性影响： 表 3 – 1 燃料成分理化性质的变化 表 3 – 2 燃料部分成分的燃烧特性
烷烃：具有饱和链状分子结构的碳氢化合物，通式为 CnH2n+2，有正构（直链）和异构（支链）烷烃。 特点：正构烷烃的热稳定性差。碳原子数多，碳链长的 烷烃，高温下容易断裂，发生化学反应，自燃性能好， 着火滞燃期短，适合做柴油机的燃料。 异构烷 热稳定性好，自燃倾向比正构烷烃小 得多，抗爆性强，适合做汽油机的燃料。
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—— 概述
3. 1 概述
发动机的燃料有许多种，燃料的不同决定 了发动机的结构和性能方面的差异。 汽车发动机的主要型式还是往复活塞式内 燃机。 发动机燃料主要是有机化合物。 开发新型燃料是当前发动机领域的研究热 点之一。 这方面的研究涉及到新型发动机开发，甚 至是完全不同的动力装臵，如燃料电池。
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—— 概述
3. 1 概述
烯烃和炔烃：热稳定性和化学稳定性差，不易着火，易氧 化形成胶质，但抗爆性好。要控制它们在燃料中的比重。 环烷烃：碳原子是环状排列的饱和烃.热稳定性和化学稳 定性好，不易着火，辛烷值高，适合作汽油机的燃料。 芳香烃：芳香族烃是含有苯环结构的烃。 特点：苯环具有牢固的化学结构，热稳定性好，不易自 燃及产生爆燃。汽油中的芳香烃有增加辛烷值，提高抗爆性 的作用，但如果含量过高，易导致较高的未燃碳氢排放。由 于芳香烃含碳原子数多，氢原子数少，会使燃烧温度提高， 一定程度上会使NOx排放增加。柴油中芳香烃能够调整燃料的 十六烷值，若含量过高，燃烧过程中易产生颗粒排放。
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—— 燃料的使用特性
3.3 燃料的使用特性
3.3.1 燃料使用特性指标
（3）和发动机排放性能的有关指标。如杂 质、灰分、含硫量、残炭等。 很多指标反映了多方面使用特性指标。例 如燃点，它既反映安全性方面的要求，也是组 织发动机燃烧过程中要考虑的燃油燃烧特点指 标。 我国国家标准对国产燃油的品质作出规定。
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—— 汽车发动机燃料
3.2 汽车发动机燃料
3.2.1 传统发动机燃料
柴油：常温常压下是液态，分为轻柴油和重柴油； 轻柴油分馏温度为250～360℃； 有机物混合物，含碳原子数为C14～C23，平均相对 分子量在170左右。柴油中含碳（质量分数）85% ～ 88%， 含氢12% ～ 13.6%，含硫0 ～ 0.8%，含氧0～0.03%，含 氮0～0.01%等。包括部分芳香烃和环烷烃以及烯、炔烃。 不易挥发，粘度较高，比重较大，自燃倾向比汽 油大，但不易点燃。
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—— 燃料的使用特性
3.3 燃料的使用特性 3.3.2 传统燃料的使用特性
2. 柴油 （3）馏程 评价柴油蒸发性的指标。 柴油馏程中有三个温度具有特定意义。50%馏出 温度、90%馏出温度和95%馏出温度。 50% 馏出温度低，柴油蒸发性好，轻馏分多，有 利于混合气形成和着火，冷起动性能好。 90% 和 95% 馏出温度高，柴油中重馏分多，燃 烧不完全，易形成积炭，排气容易冒烟。 从发动机工作要求来说，柴油中轻馏分要适当， 重馏分要尽量少一些。
汽车发动机原理
同学们好
第三章
燃料与燃烧
第三章 燃料与燃烧
—— 概述
3. 1 概述
发动机的动力来自燃料的化学能。 燃料的品质及特性，决定发动机性能。 选择某种燃料作为发动机燃料，受到两个 方面的影响。 (1)发动机型式： 热气机、燃气轮机还是内燃机等； (2)燃料的燃烧特性： 燃烧温度、燃烧速度（反应速度、混合气 形成速度）和燃烧程度（反应进度）等。
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—— 汽车发动机燃料
3.2 汽车发动机燃料
3.2.2 新型发动机燃料
氢气： 氢气燃烧基本没有污染，燃烧速度快，对 提高发动机性能有利。氢气可从水中提取，燃 烧后成为水分子，可以循环使用。但氢气很难 储存、运输和携带，而且制备代价较高，目前 仍在深入研究。氢气是很有前途的新型燃料。
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3.2 汽车发动机燃料
3.2.2 新型发动机燃料
醇类燃料： 甲醇和乙醇的来源广泛(从煤或天然气中提炼, 剩余粮食、能源作物和秸秆)； 常温常压下是液态，便于携带； 蒸发潜热大，发动机冷起动困难；沸点低,易造 成气阻； 含氧元素，有害排放物低； 辛烷值高,提高压缩比,发动机的动力性能和经 济性能好； 与汽油的互溶性差，对金属及橡胶件有腐蚀作 用。
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3.2 汽车发动机燃料
3.2.2 新型发动机燃料
二甲醚（DME） ： DME(CH3OCH3)是目前世界上被普遍看好的压燃式 发动机超清洁燃料 广泛的可获得性。可以由煤或天然气制得 ； 功率输出和热效率高，低噪声和无烟燃烧，其排放不采 用复杂后处理装臵即可达欧Ⅲ和美国ULEV标准，并有潜 力达到欧Ⅳ排放标准； 沸点低、粘度小,需要对整个燃油系统加压或采用共 轨燃油系统，此外应对柱塞偶件等进行减摩与耐磨处理。
3.3 燃料的使用特性 3.3.2 传统燃料的使用特性
1. 汽油 (2) 馏程 评价汽油蒸发性的指标。 馏程指燃油蒸馏的温度范围。 馏程用蒸馏仪测定。 将100 mL待测燃油加入烧瓶并加热使之蒸发， 燃油蒸汽被导管引出，经冷凝器冷却凝结为液体， 滴入量杯。试验过程中，测量并记录量杯内燃油数 量和对应的温度，并表达为蒸馏曲线。
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—— 燃料的使用特性
3.3 燃料的使用特性 3.3.2 传统燃料的使用特性
1. 汽油
汽油牌号按辛烷值确定。 辛烷值测定有两种方法：马达法 和研究法，其条件各不相同。
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3.3 燃料的使用特性 3.3.2 传统燃料的使用特性
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3.2 汽车发动机燃料
3.2.2 新型发动机燃料
天然气（Natural Gas ）： NG的主要成分是甲烷，直接以气体方式储存，（压力为 20～30MPa），低压（或略高于常压）和低温（-160℃左 右）下液化后储存； CNG发动机的排放特性、经济性要优于LPG发动机，资 源十分丰富； CNG的辛烷值高,抗爆性好,有利于提高压缩比； CNG的能量密度较小，其续驶里程低于LPG汽车。
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—— 燃料的使用特性
3.3 燃料的使用特性 3.3.2 传统燃料的使用特性
1. 汽油 （1）辛烷值 评价汽油抗爆性的指标。 辛烷值测定在专门的试验发动机上按规定的条件进 行试验评定。 规定，容易爆震的正庚烷辛烷值为0，抗爆能力强 的异辛烷辛烷值为100。 按一定比例将正庚烷与异辛烷配制为混合燃料，比 较混合燃料和被测汽油在试验机上燃烧并出现爆震的情 况。 混合燃料抗爆性和被测汽油相同时，混合燃料异辛 烷的体积百分比就是所测汽油的辛烷值。
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3.3 燃料的使用特性 3.3.2 传统燃料的使用特性
2. 柴油
柴油分轻柴油和重柴油两种，汽车和拖拉机主要 用轻柴油。 （1）凝点 评价柴油的输送性和流动性的指标。 轻柴油牌号按其凝点确定，柴油凝点是指其失去 流动性时的摄氏温度。 选用柴油时，按其凝点应比最低环境温度约低出 5 ℃ 确定牌号。
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—— 燃料的使用特性
3.3 燃料的使用特性 3.3.2 传统燃料的使用特性
2. 柴油 （4）粘度 表示流体内部摩擦力。 粘度对柴油来说，具有双重意义。 粘度大，柴油喷射时，雾化质量差，燃烧不完全， 燃油消耗率高，排气冒烟。 粘度低，喷油泵、喷油嘴的偶件润滑不良，磨损 严重，寿命短。 柴油必须具有一定的粘度。轻柴油的粘度为 2.5 ～ 8 ×10 -6 m2/ s（20 ℃时）。
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3.2 汽车发动机燃料
3.2.2 新型发动机燃料
植物汽油和植物柴油： 利用植物油、废弃的烹调油生产汽油和柴 油是近几年发展出来的技术。发动机使用植物 汽油和植物柴油时，技术继承性好，而且植物 汽油和植物柴油的成分简单，有利于控制有害 排放物质。此外，油料作物是可再生的，故此 植物汽油和植物柴油得到广泛的注意。
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3.2 汽车发动机燃料
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3.2.2 新型发动机燃料 已经成熟并得到实际应用的发动机燃料有 石油气、天然气和醇类燃料。
液化石油气(Liquefied Petroleum Gas)： 碳原子数为C2～C5，主要是丙烷、丁烷；常温常 压下是气态,气化温度低。常温下LPG在0.2～0.6MPa 的压力下即可液化 ； LPG的燃烧特性与汽油相当，其热值略高于汽油。 LPG的辛烷值高，抗爆性能优于汽油，允许采用 较高的压缩比，有利于提高发动机的热效率。
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—— 概述
3. 1 概述 故此，近几年由于环境保护的需要，对燃 料成分提出更高的要求，并出现配方燃料即环 保燃料概念。所谓环保燃料是指对燃料各种成 分按照给定的比例控制。达到国家汽车排放第 三阶段控制标准必须控制燃料质量。