发动机原理第四章燃料与燃烧化学汇总

200℃~300℃。
Hale Waihona Puke • 柴油的粘度决定柴油的流动性。 粘度 流动性 物化性好，过低，润滑性降低；
粘度过 3.硫含量
滤清困难，喷雾不良，流动阻力增大。
1）对于装有催化转化器的汽车，硫使转化器的寿
命降低；
2）腐蚀零件，危害环境；
3）硫还会增加柴油机的磨损。
4.安定性 安定性是指柴油在运输、储存和使用过程中应 保持其外观颜色、组成和使用性能不变的能力。
2.蒸发性

液态汽油汽化的难易程度称为汽油的蒸发性。
• 汽油的蒸发性越强，越容易汽化，要求汽油必须具 有良好的蒸发性。但蒸发性也不能太强，否则易形 成供油系“气阻”，甚至发生供油中断现象。
• 蒸发性很弱的汽油，难以形成良好的混合气，这样 不仅会造成发动机起动困难、加速缓慢，而且未气 化的悬浮油粒还会使发动机工作不稳定，油耗上升。 如果未燃尽的油粒附着在气缸壁上，还会破坏润滑 油膜，甚至窜入曲轴箱稀释润滑油，从而使发动机 润滑遭破坏，造成机件磨损增大。
影响安定性的因素有：
柴油中所含的不安定组分（二烯烃、烯烃和环
烷芳香烃）
5.低温流动性
标准要求，选用轻柴油牌号应遵循以下原则： 1）10号轻柴油适用于有预热设备的柴油机； 2）5号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在8℃以 上的地区； 3）0号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在4℃以 上的地区； 4）﹣10号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣5℃以上的地区； 5）﹣20号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣14℃以上的地区； 6）﹣35号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣29℃以上的地区； 7） ﹣50号轻柴油适用于风险率为10%的最低气温在 ﹣44℃以上的地区；

马达法辛烷值（MON）是以较高的混合气温度 （一 般加热至149℃）和较高的发动机转速（一般达 900r/min）的苛刻条件为其特征的实验室标准发动 机测得的辛烷值。它表示汽油在发动机常用工况下 低速运转时的抗爆能力。
• 研究法辛烷值（RON）是以较低的混合气温度 （一 般不加热）和较低的发动机转速（一般在）的中等 苛刻条件为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷 值。它表示汽油在发动机重负荷条件下高速运转时 的抗爆能力。 • 马达法辛烷值（MON）低于研究法辛烷值（RON）。 一般采用研究法辛烷值来确定汽油的抗爆性。如要比 较全面表示抗爆性时，同时标出RON和MON值。
石油会枯竭吗？
2015
没有石油内燃机还能转吗？
一次能源 Crude oil 石油
Fossil Energ y
二次能源(能源载体) Diesel 柴油 Gasoline 汽油 LPG 液化石油气 CNG 压缩天然气 CTL/GTL/BTL 合成柴油
Alternativ e Fuels
Natural gas 天然气
3.氧化安定性

汽油抵抗大气或氧气的作用而保持其性质 不发生长久性变化的能力称为氧化安定性。
• 汽油氧化安定性直接影响汽油的储存、运 输和在发动机上的应用。安定性不好的汽 油，易发生氧化、缩合和聚合反应，生成 酸性物质和胶状物质，将导致燃料供应系 统堵塞，气门关闭不严，气缸散热不良， 增大爆燃倾向。
分子式：CnHm——烃类

代用燃料：CNG、LPG、 DME、 H2、 醇类等

C1~C4：气态——石油气，相对分子质量16~58；

C5~C23：液态，其中：
C5~C11：50~200℃，汽油， 分子质量95~120；
C11~C19：180~300 ℃，煤油，分子质量100~180；
C16~C23: 250~360， 轻重柴油，分子质量180~200
特点：非饱和开链，热裂化产物，不存在原油中； 很不稳定，常温下易分解；不易作燃料。
4）环烷烃： 分子式：CnH2n;
化学结构： -C—C-C—C特点：饱和环状，不易分裂，热稳定性强， 汽油机的燃料，石油的重要组成部分。
环丁环
5）芳香烃：CnH2n-6； 基本化合物是苯：C6H6; 石油中含量少，分子结构坚固； 热稳定性高， 高温下不易破裂； 汽油的良好的抗爆剂；
四、醇类燃料


醇类燃料主要是甲醇CH3OH和乙醇C2H5OH。 甲醇可以从天然气、煤、生物质等原料中提 取；乙醇主要是将含有糖和淀粉的农作物经 过发酵后制得。 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，而发动机的动力性与经济性可以 接近或超过原有汽油机或柴油机，排气有害 成分少，是一种很有发展前景的代用燃料。
化石 能源
Coal 煤炭
Biomass 生物能源
Methanol 甲醇 Ethanol 乙醇 RME 菜籽油甲脂（生物柴油） Hydrogen 氢气
替代燃料
Nuclear energy 核能
Solar energy 太阳能
内燃机将高效、清洁地转下去！
第二节
代用燃料及其应用
一、代用燃料分类
按 物 态 气体代用燃料：天然气、液化石油气、 氢气、煤气、沼气等 液体代用燃料：甲醇、乙醇、植物油 燃料等 按化 学成 分 烃燃料

汽油的蒸发性用汽油蒸发量为10％、50％、90％和 100％时所对应的温度来评定。
• 用10％馏出温度低，汽油的起动品质越好。 • 50％馏出温度低，说明汽油的中间馏分容易蒸发， 有利于汽油机的加速和由冷的状态很快转入工作状 态。 • 90％馏出温度高，表明汽油中不易蒸发的重质含量 多。汽油中这些重质成分在混合气形成的过程中很 难蒸发，它们附着在进气管和气缸壁上，将增加燃 油消耗、稀释气缸壁上的润滑油和加大气缸磨损。

C23以上：360 ℃以上，渣油，分子质量220~280
表4-1 烃分子中碳原子数对烃性质的影响
C 原子数 C1—C4 C5—C11 C11—C19 C16—C23 C23 以上 沸点℃ 常温 品种 石油气 汽油 煤油 轻柴油 重油 相对分子量 16—58 95—120 100—180 180—200 220—280 理化性质变化趋势
4.清净性

采用喷射式汽油发动机的汽车最常发生的 问题是在进气系统和喷油器上产生沉淀， 其主要原因是汽油中不稳定的化合物。为 了经常保持进气系统的清洁，充分发挥汽 油喷射的优点，可向汽油中加入汽油清净 剂。一般是聚烯胺和聚醚胺化合物。
• 汽油清净剂作为机内净化的手段，在发达 国家早已普遍采用。
5.汽油规格
支链(热稳定)
C
直链特点：饱和开链式，含C越高结构越不紧凑，
常温下化学性质稳定，但热稳定性差，
高温易分解，自燃性好—柴油的好成分；
2）烯烃： 分子式：CnH2n ；
化学结构：-C=C-; -C=C-C-C-
特点：非饱和开链式，自发火性差，汽油的成分； 常温下化学稳定性差，易氧化胶质；不易储存 3）炔烃：分子式：CnH2n-2 ； 化学结构：乙炔 —CC—
三、液化石油气



天然气和液化石油燃料相比具有以下特点： 1）天然气的体积低热值和质量低热值略高于汽油， 液化石油则介于汽油和天然气之间； 2）抗爆性能高； 3）混合气着火界限宽； 4）天然气和液化石油气比汽油的着火温度高，传 播速度慢，因此需要较高的点火能量。 5）天然气和液化石油气比汽油和柴油燃烧更“清 洁”。

3.醇类燃料在应用中的主要问题 （1）对金属腐蚀性 防止醇类燃料腐蚀的基本途径： 1）改变发动机金属材料 2）在燃料中加防腐蚀添加剂（有效的） （2）对其他材料的影响（对橡胶、塑料的腐蚀） （3）发动机磨损

2.雾化和蒸发性

馏程、运动黏度、密度、闪点都是与雾化和蒸发 性有关的油品指标。 柴油的蒸发性影响滞燃期内柴油的蒸发量及燃烧 的完全程度，用馏程表示。


通常以馏出 50﹪ 的温度来评定。馏程低，说明这
种燃轻馏分多，蒸发性好，有利于混合气形成， 改善了燃烧过程。但是，馏程过低，燃料蒸发过 快，则在着火延迟期内形成的混合气量过多，柴 油机工作粗暴。车用柴油机的柴油馏程为
50—200 180—300 250—360 360 以上
粘 易 轻 挥 度 质 发 增 大
化 学 稳 定 性 变 好
易 易 自 点 燃 燃
2. 分子结构对化学性能的影响
碳、氢原子数和排列位置对燃料性质影很大：
1）烷烃：分子式：CnH2n+2 ； 化学结构： -C-C-C-C-；
直链
C -C-C-C-C-

我国目前有两种规格，一种是车用汽油的 国家标准（GB 1793-1999），一种是无 铅汽油的行业标准。
• 我国的无铅车用汽油国家标准见表4-1。
二、柴油
1.自燃性 柴油的自燃性: 柴油在没有外界火源的情况 下能自行着火的能力。 • 柴油的自燃性好，柴油机工作较柔和，在低 温时易于起动。 • 十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标。
第四章 燃料与燃烧化学

第一节 发动机燃料 第二节 代用燃料及其应用 第三节 燃烧化学 第四节 燃烧的基本理论
燃料是内燃机产生动力的来源，直接影响内 燃机的发展、结构特点以及对环境的污染。
一、石油中烃的分类及性质

传统燃料：汽油、柴油石油中提炼； 石油：碳氢化合物 主要成分：C，H；少量的S，O2，N2
石油炼制中产生。
其中，-甲基萘：C11H10，
其抗爆性认为100%
原油的蒸馏(Distillation)
石油 气
蒸馏塔
汽 油 煤油 柴油
原油
润滑 油 沥 青
第一节

发动机燃料
基本燃料（汽油、柴油）
•代用燃料：醇类燃料（甲醇、乙醇）、气 体燃料（液化石油气、天然气、氢气） 一、汽油 汽油的主要性能有：抗爆性、蒸发性、 氧化安定性、抗腐蚀性及清洁性。