第四章燃料与燃烧解析
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6. 机械杂质和水： 磨损和腐蚀。
第 2节
一、代用燃料分类
代用燃料
液态：甲醇、乙醇、植物油等。 物态 气态：压缩天然气、氢气、沼气、液化石油气等。
分类
无氧：主要成分是C和H，如甲烷、天然气、氢气、液 化石油气等。 含氧：除C和H外，还含有一定的O，如醇类、植物油、 煤气等。
成分
二、天然气： 主要成分甲烷（83%-99%）。 特点： 1、密度低，燃烧时耗氧少，功率低（普通燃料 的90%）； 2、抗暴性好、可加大压缩比，但自然性差，只 能点燃；
2、 抗暴性：汽油在气缸内燃烧抵抗爆震的能力。 辛烷值：
正庚烷（辛烷值0 )
异辛烷（辛烷值100）
与汽油抗暴性比较
混合液中异辛烷的体积百分数即为辛烷值。 辛烷值测定方法： 研究法（RON）和马达法（MON）
二者之差为汽油的灵敏度，是衡量抗暴性随着燃烧条
件而变化的尺度。 我国汽油牌号按研究法辛烷值进行标定：如90#、93#和 97#（其研究法辛烷值分别为90、93和97）。
8 11 gC C gC O2 CO2 3 3
对H： H 2 1 O2 H 2O g H 8 g O 9 g H O H 2 H 2 H 2 2 则每千克燃油完全燃烧时需要供应的氧为：
8 g H 8 / 3 gC gO
空气中氧的质量百分比为21%，则实际所需空气量为：
二、柴油的使用特性 1、自燃性： 在无外界火源时，柴油自行着火的能力。 十六烷值： 正十六烷（十六烷值100） 与柴油自燃性比较
-甲基萘（十六烷值0） 混合液中正十六烷的体积百分数即为十六烷值。
十六烷值过高，柴油喷入后来不及混合便开始着火， 燃烧不完全，冒黑烟； 十六烷值过低，不仅起动困难，而且由于着火落后 期长，工作粗暴。 车用柴油的十六烷值通常在40-65范围内。
高热值：燃烧生成的水为液态时的热值（用H0表示）。 低热值：燃烧生成的水为气态时的热值（用Hu表示）。
H0 Hu Hr
式中： H r 生成水的汽化潜热。
二、燃料燃烧所需的空气量 理论空气量LO ：1kg燃油完全燃烧所需的最少空气量。 用gC、gH、gO分别表示每千克燃油中C、H、O的千克数， 则完全燃烧时有： 对C： C O2 CO2
3. 蒸发性 馏出温度： 50%：低-轻质馏分多，起动性好。
90%：低-重质馏分少，加速性和平稳性好，燃烧更充
分，经济性和排放性好。
4. 残炭值： 指在无空气通入的情况下，柴油加热生成
碳值残渣的性质。 残炭值高，易产生积炭。 5. 含硫量：硫会造成腐蚀、酸雨、碳烟、三元催化中
毒（柴油的含硫量高于汽油）。
3、着火界限宽；
4、着火温度高，燃烧速度慢，需要的点火能量 大； 5、气态易混合，燃烧完全，排放好；与柴油掺
烧时可降低碳烟90%。
四、醇类燃料：甲醇、乙醇。 优点： 1、含氧高，燃烧所需空气少，燃烧基本无碳烟； 2、燃烧速度快，抗爆性好，可采用大压缩比，
并可用于汽油添加剂，改善其抗爆性； 3、来源广泛。
3、 氧化安定性： 抵抗氧化长久保持性质不变的能力。 氧化安定性差，易氧化、聚 合，生成酸性或胶状物质，加重 腐蚀、堵塞，积炭，爆震倾向加
大。 主要影响成分： 不饱和烃。
实际胶质 诱导期 为改善汽油使用性能（抗爆、抗氧等）。 4、 添加剂： 四乙基铅（TEL） 乙醇 甲基叔丁基醚（MTBE） 乙基叔丁基醚（ETBE）
3、气态易混合，燃烧完全，排放好；
4、含碳量少，CO2排放少，基本无碳烟； 5、便于实现稀薄燃烧。 天然气发动机： 纯天然气和双燃料（汽油、柴油起点燃作用）
各种烃类（稀烃<6%）。 三、液化石油气： 特点： 1、热值略低于汽油（甲烷越高热值越低）； 2、抗暴性好、可加大压缩比（甲烷含量越高抗 暴性越好）；
石油燃料馏分表
一、汽油的使用特性 1、蒸发性： 强－－混合均匀，燃烧完全，起动加速性好，运转平
稳；但易产生气阻，储存运输损失也大；
差－－混合气形成不良，起动、加速性差，燃烧不完 全，附在汽缸壁上的油滴易破坏润滑油膜。 馏出温度： 10%：低-起动性好；但过低易气阻。 50%：低-挥发性好，加速性和平稳性好，暖机时间短。 90%：标志含有难挥发的重质成分。高-则重质成分多，易 形成积炭，从而稀释机油。
2. 低温流动性 浊点：柴油中所含石蜡开始结晶，变混浊的温度。 凝点：柴油失去流动性开始凝结的温度。 我国轻柴油按凝点分10、0、-10、-20、-35号5个牌 号（分别对应凝点10°、0°、-10°-20°和-35°）。 流动性对使用性能的影响： 流动性差（凝点高）： 粘度高，供油和雾化不良，起 动困难，燃烧不良（冒黑烟）。 粘度低，喷油泵、喷油器等精密偶件易 流动性过高： 漏油，同时会因油膜承载能力差，磨损也加剧。
缺点： 1、醇类对许多金属、非金属的腐蚀性强，同时 生成水又多，腐蚀、磨损加重； 2、热值低、汽化潜热大、高挥发性成份低，凝 点又低，难起动； 3、自然性差，只能点燃，所需点火能量大。
第 3节
一、燃料燃烧的热值
燃烧化学
热值： 每千克燃油完全燃烧所放出的热量[KJ/kg]。
C O2 CO2
1 2 H O2 H 2O 2
第四章 燃料与燃烧
本章要求： 了解：石油的基本组成和各种燃料的基本性能。 理解：燃烧热值、燃烧过程、发动机混合气的 着火和燃烧方式。
第 1节
发动机燃料
石油的主要成分： 碳氢化合物（烃），占96%-99%， 少量O、N、S等，占1%-4% 汽油：碳原子5-7的烃类，沸点60-205°。 石油燃料 柴油：碳原子10-22的烃类，沸点180-370°。
（ 8 g H 8 / 3 gC gO） / 0.21
根据： 汽油 柴油
gC
0.855 0.870
gH
0.145 0.126
gO
0.0 0.004
可得实际1kg汽油完全燃烧需要的理论空气量为14.9kg，
而1kg柴油完全燃烧需要的理论空气量为14.5kg. 三、过量空气系数与空燃比
过量空气系数φ：发动机工作过程中，1kg燃油燃烧时 实际供给的空气量L与理论空气量L0之比。 φ=L/ L0 可见：φ=1时为理论混合气,φ<
第 2节
一、代用燃料分类
代用燃料
液态：甲醇、乙醇、植物油等。 物态 气态：压缩天然气、氢气、沼气、液化石油气等。
分类
无氧：主要成分是C和H，如甲烷、天然气、氢气、液 化石油气等。 含氧：除C和H外，还含有一定的O，如醇类、植物油、 煤气等。
成分
二、天然气： 主要成分甲烷（83%-99%）。 特点： 1、密度低，燃烧时耗氧少，功率低（普通燃料 的90%）； 2、抗暴性好、可加大压缩比，但自然性差，只 能点燃；
2、 抗暴性：汽油在气缸内燃烧抵抗爆震的能力。 辛烷值：
正庚烷（辛烷值0 )
异辛烷（辛烷值100）
与汽油抗暴性比较
混合液中异辛烷的体积百分数即为辛烷值。 辛烷值测定方法： 研究法（RON）和马达法（MON）
二者之差为汽油的灵敏度，是衡量抗暴性随着燃烧条
件而变化的尺度。 我国汽油牌号按研究法辛烷值进行标定：如90#、93#和 97#（其研究法辛烷值分别为90、93和97）。
8 11 gC C gC O2 CO2 3 3
对H： H 2 1 O2 H 2O g H 8 g O 9 g H O H 2 H 2 H 2 2 则每千克燃油完全燃烧时需要供应的氧为：
8 g H 8 / 3 gC gO
空气中氧的质量百分比为21%，则实际所需空气量为：
二、柴油的使用特性 1、自燃性： 在无外界火源时，柴油自行着火的能力。 十六烷值： 正十六烷（十六烷值100） 与柴油自燃性比较
-甲基萘（十六烷值0） 混合液中正十六烷的体积百分数即为十六烷值。
十六烷值过高，柴油喷入后来不及混合便开始着火， 燃烧不完全，冒黑烟； 十六烷值过低，不仅起动困难，而且由于着火落后 期长，工作粗暴。 车用柴油的十六烷值通常在40-65范围内。
高热值：燃烧生成的水为液态时的热值（用H0表示）。 低热值：燃烧生成的水为气态时的热值（用Hu表示）。
H0 Hu Hr
式中： H r 生成水的汽化潜热。
二、燃料燃烧所需的空气量 理论空气量LO ：1kg燃油完全燃烧所需的最少空气量。 用gC、gH、gO分别表示每千克燃油中C、H、O的千克数， 则完全燃烧时有： 对C： C O2 CO2
3. 蒸发性 馏出温度： 50%：低-轻质馏分多，起动性好。
90%：低-重质馏分少，加速性和平稳性好，燃烧更充
分，经济性和排放性好。
4. 残炭值： 指在无空气通入的情况下，柴油加热生成
碳值残渣的性质。 残炭值高，易产生积炭。 5. 含硫量：硫会造成腐蚀、酸雨、碳烟、三元催化中
毒（柴油的含硫量高于汽油）。
3、着火界限宽；
4、着火温度高，燃烧速度慢，需要的点火能量 大； 5、气态易混合，燃烧完全，排放好；与柴油掺
烧时可降低碳烟90%。
四、醇类燃料：甲醇、乙醇。 优点： 1、含氧高，燃烧所需空气少，燃烧基本无碳烟； 2、燃烧速度快，抗爆性好，可采用大压缩比，
并可用于汽油添加剂，改善其抗爆性； 3、来源广泛。
3、 氧化安定性： 抵抗氧化长久保持性质不变的能力。 氧化安定性差，易氧化、聚 合，生成酸性或胶状物质，加重 腐蚀、堵塞，积炭，爆震倾向加
大。 主要影响成分： 不饱和烃。
实际胶质 诱导期 为改善汽油使用性能（抗爆、抗氧等）。 4、 添加剂： 四乙基铅（TEL） 乙醇 甲基叔丁基醚（MTBE） 乙基叔丁基醚（ETBE）
3、气态易混合，燃烧完全，排放好；
4、含碳量少，CO2排放少，基本无碳烟； 5、便于实现稀薄燃烧。 天然气发动机： 纯天然气和双燃料（汽油、柴油起点燃作用）
各种烃类（稀烃<6%）。 三、液化石油气： 特点： 1、热值略低于汽油（甲烷越高热值越低）； 2、抗暴性好、可加大压缩比（甲烷含量越高抗 暴性越好）；
石油燃料馏分表
一、汽油的使用特性 1、蒸发性： 强－－混合均匀，燃烧完全，起动加速性好，运转平
稳；但易产生气阻，储存运输损失也大；
差－－混合气形成不良，起动、加速性差，燃烧不完 全，附在汽缸壁上的油滴易破坏润滑油膜。 馏出温度： 10%：低-起动性好；但过低易气阻。 50%：低-挥发性好，加速性和平稳性好，暖机时间短。 90%：标志含有难挥发的重质成分。高-则重质成分多，易 形成积炭，从而稀释机油。
2. 低温流动性 浊点：柴油中所含石蜡开始结晶，变混浊的温度。 凝点：柴油失去流动性开始凝结的温度。 我国轻柴油按凝点分10、0、-10、-20、-35号5个牌 号（分别对应凝点10°、0°、-10°-20°和-35°）。 流动性对使用性能的影响： 流动性差（凝点高）： 粘度高，供油和雾化不良，起 动困难，燃烧不良（冒黑烟）。 粘度低，喷油泵、喷油器等精密偶件易 流动性过高： 漏油，同时会因油膜承载能力差，磨损也加剧。
缺点： 1、醇类对许多金属、非金属的腐蚀性强，同时 生成水又多，腐蚀、磨损加重； 2、热值低、汽化潜热大、高挥发性成份低，凝 点又低，难起动； 3、自然性差，只能点燃，所需点火能量大。
第 3节
一、燃料燃烧的热值
燃烧化学
热值： 每千克燃油完全燃烧所放出的热量[KJ/kg]。
C O2 CO2
1 2 H O2 H 2O 2
第四章 燃料与燃烧
本章要求： 了解：石油的基本组成和各种燃料的基本性能。 理解：燃烧热值、燃烧过程、发动机混合气的 着火和燃烧方式。
第 1节
发动机燃料
石油的主要成分： 碳氢化合物（烃），占96%-99%， 少量O、N、S等，占1%-4% 汽油：碳原子5-7的烃类，沸点60-205°。 石油燃料 柴油：碳原子10-22的烃类，沸点180-370°。
（ 8 g H 8 / 3 gC gO） / 0.21
根据： 汽油 柴油
gC
0.855 0.870
gH
0.145 0.126
gO
0.0 0.004
可得实际1kg汽油完全燃烧需要的理论空气量为14.9kg，
而1kg柴油完全燃烧需要的理论空气量为14.5kg. 三、过量空气系数与空燃比
过量空气系数φ：发动机工作过程中，1kg燃油燃烧时 实际供给的空气量L与理论空气量L0之比。 φ=L/ L0 可见：φ=1时为理论混合气,φ<