第2章_燃料工質(zhì)及熱化學(xué)

1、濰柴動力 第一部分：動力輸出與能量利用第一部分：動力輸出與能量利用第第1 1章章 性能指標(biāo)與影響因素性能指標(biāo)與影響因素第第2 2章章 燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)第第3 3章章 工作循環(huán)與能量利用工作循環(huán)與能量利用第第4 4章章 換氣過程與進(jìn)氣充量換氣過程與進(jìn)氣充量第第5 5章章 運(yùn)行特性與整車匹配運(yùn)行特性與整車匹配第二部分：燃燒與排放第二部分：燃燒與排放第第6 6章章 燃燒的基礎(chǔ)知識燃燒的基礎(chǔ)知識第第7 7章章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒柴油機(jī)混合氣形成與燃燒第第8 8章章 汽油機(jī)混合氣形成與燃燒汽油機(jī)混合氣形成與燃燒第第9 9章章 有害排放物的生成與控制有害排放物的生成與控制第第101

2、0章章 新燃燒方式與替代燃料動力新燃燒方式與替代燃料動力第一部分：動力輸出與能量利用第一部分：動力輸出與能量利用第第1 1章章 性能指標(biāo)與影響因素性能指標(biāo)與影響因素第第2 2章章 燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)第第3 3章章 工作循環(huán)與能量利用工作循環(huán)與能量利用第第4 4章章 換氣過程與進(jìn)氣充量換氣過程與進(jìn)氣充量第第5 5章章 運(yùn)行特性與整車匹配運(yùn)行特性與整車匹配第二部分：燃燒與排放第二部分：燃燒與排放第第6 6章章 燃燒的基礎(chǔ)知識燃燒的基礎(chǔ)知識第第7 7章章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒柴油機(jī)混合氣形成與燃燒第第8 8章章 汽油機(jī)混合氣形成與燃燒汽油機(jī)混合氣形成與燃燒第第9 9章章 有害排放

3、物的生成與控制有害排放物的生成與控制第第1010章章 新燃燒方式與替代燃料動力新燃燒方式與替代燃料動力世世界界沙沙特特俄俄羅羅斯斯美美國國伊伊朗朗中中國國挪挪威威墨墨西西哥哥 委委內(nèi)內(nèi)瑞瑞拉拉英英國國344.53.53.41.81.571.241.21.151.1v 沙特阿拉伯：排在此份名單之首。沙特阿拉伯：排在此份名單之首。v 委內(nèi)瑞拉，委內(nèi)瑞拉，2965億桶，居世界首位，但多是需要附加煉制的重油，其億桶，居世界首位，但多是需要附加煉制的重油，其占有世界石油儲量的占有世界石油儲量的19.1%，足夠該國使用，足夠該國使用234年。年。 v 伊朗：伊朗：1370億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界

4、石油儲量的9.95%，還夠該國使用，還夠該國使用88年。年。 v 伊拉克：伊拉克：1150億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量的8.3%，還夠用，還夠用128年。年。 v 科威特：科威特：1020億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量的7.3%，預(yù)計還可用，預(yù)計還可用111年。年。 v 阿拉伯聯(lián)合酋長國：阿拉伯聯(lián)合酋長國：980億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量的7.1%，還夠用，還夠用94年。年。v 俄羅斯：俄羅斯：770億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量的5.6%，還可用用，還可用用21年。年。 v 利比亞：利比亞：460億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量

5、的3.4%，夠用，夠用77年；年；v 哈薩克斯坦：哈薩克斯坦：400億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量的2.9%，夠用，夠用62年；年；v 尼日利亞：尼日利亞：370億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量的2.7%，夠用，夠用42年；年；v 加拿大：加拿大：320億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量的2.3%，夠用，夠用26年；年；v 美國：美國：310億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量的2.2%，夠用，夠用11年；年；v 卡塔爾：卡塔爾：260億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量的1.9%，夠用，夠用45年；年；v 中國：中國：150億桶，占世界石油儲量的億桶

6、，占世界石油儲量的1.1%，夠用，夠用10年；年；v 巴西：巴西：140億桶，占世界石油儲量的億桶，占世界石油儲量的1%，夠用，夠用18年。年。2010年全球儲量為年全球儲量為1.8萬億桶。萬億桶。按現(xiàn)有速度還夠用按現(xiàn)有速度還夠用46年。年。替代燃料替代燃料除石油汽油、柴油以外的烴類除石油汽油、柴油以外的烴類/醇類醇類/醚類醚類/酯類酯類/氫氣等燃料氫氣等燃料HHHHCmethaneHHHHCethaneHHCHHHC2, 2, 4 trimethylpentane(iso-octane)CCCHHCHCCHHCHHHHHHH HHHHHHHCpropene orpropyleneHCHCHH

7、Cethene orethyleneHHCHHC1, 3 butadieneHCHCHHCHCethyne oracetyleneHCCCCCCCHHHHHHCCCCCCCHHHHHHHHCCCCCCCCCCHHHHHHHHOHHHHCmethanolOHHHHCethanolHHC （植物油（植物油/脂肪酸脂肪酸 ） （甲醇）（甲醇） （植物油甲酯（植物油甲酯/生物柴油）生物柴油） （甘油）（甘油） MJ/kg9.278S8OH120.1734.08CHu我國采用凝點作為柴油我國采用凝點作為柴油的標(biāo)號：的標(biāo)號：10、5、0、-10、-20、-35、-50IIIIIIIV02004006008

8、00100012001030150Sulfur (ppm)Fuel Category1000IIIIIIIV0102030405060Aromatics and Olefins Max. (% V/V)Fuel Category Aromatics OlefinsIIIIIIIV0246810Benzene (% V/V)Fuel CategoryIII，III，IV050100150200250Distillation Temp Max. ()Fuel Category T10 T50 T90 EP汽油質(zhì)量要求汽油質(zhì)量要求IIIIIIIV050010001500200025001050300

9、Sulfur (ppm)Fuel Category2000IIIIIIIV404244464850525456Cetane Number Min.Fuel Category Cetane Number Cetane IndexIIIIIIIV051015202530Aromatic Max. (% m/m)Fuel Category Aromatics PAHIIIIIIIV310320330340350360370380Distillation Temp Max. ()Fuel Category T90 T95 FBP柴油質(zhì)量要求柴油質(zhì)量要求第一部分：動力輸出與能量利用第一部分：動力輸出與能

10、量利用第第1 1章章 性能指標(biāo)與影響因素性能指標(biāo)與影響因素第第2 2章章 燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)第第3 3章章 工作循環(huán)與能量利用工作循環(huán)與能量利用第第4 4章章 換氣過程與進(jìn)氣充量換氣過程與進(jìn)氣充量第第5 5章章 運(yùn)行特性與整車匹配運(yùn)行特性與整車匹配第二部分：燃燒與排放第二部分：燃燒與排放第第6 6章章 燃燒的基礎(chǔ)知識燃燒的基礎(chǔ)知識第第7 7章章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒柴油機(jī)混合氣形成與燃燒第第8 8章章 汽油機(jī)混合氣形成與燃燒汽油機(jī)混合氣形成與燃燒第第9 9章章 有害排放物的生成與控制有害排放物的生成與控制第第1010章章 新燃燒方式與替代燃料動力新燃燒方式與替代燃料動力ho

11、mogeneous mixturestratified mixture思考：柴油能采用點燃方式嗎？汽油能采用壓燃方式嗎？思考：柴油能采用點燃方式嗎？汽油能采用壓燃方式嗎？MixtureHomogeneous 均質(zhì)混合氣均質(zhì)混合氣 SparkIgnition 火花點火火花點火 MixtureStratified 分層混合氣分層混合氣 CompressionIgnition 壓縮著火壓縮著火 SI 常規(guī)汽油機(jī)常規(guī)汽油機(jī) HCCI CI 柴油機(jī)柴油機(jī) asolineirect njection 汽油缸內(nèi)直噴汽油缸內(nèi)直噴 Homogeneous Charge Compression Ignition

12、均質(zhì)充量壓燃均質(zhì)充量壓燃 第一部分：動力輸出與能量利用第一部分：動力輸出與能量利用第第1 1章章 性能指標(biāo)與影響因素性能指標(biāo)與影響因素第第2 2章章 燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)第第3 3章章 工作循環(huán)與能量利用工作循環(huán)與能量利用第第4 4章章 換氣過程與進(jìn)氣充量換氣過程與進(jìn)氣充量第第5 5章章 運(yùn)行特性與整車匹配運(yùn)行特性與整車匹配第二部分：燃燒與排放第二部分：燃燒與排放第第6 6章章 燃燒的基礎(chǔ)知識燃燒的基礎(chǔ)知識第第7 7章章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒柴油機(jī)混合氣形成與燃燒第第8 8章章 汽油機(jī)混合氣形成與燃燒汽油機(jī)混合氣形成與燃燒第第9 9章章 有害排放物的生成與控制有害排放物的生成

13、與控制第第1010章章 新燃燒方式與替代燃料動力新燃燒方式與替代燃料動力RcccckdTdhcdTducVpVppV,/,/第一部分：動力輸出與能量利用第一部分：動力輸出與能量利用第第1 1章章 性能指標(biāo)與影響因素性能指標(biāo)與影響因素第第2 2章章 燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)燃料、工質(zhì)與熱化學(xué)第第3 3章章 工作循環(huán)與能量利用工作循環(huán)與能量利用第第4 4章章 換氣過程與進(jìn)氣充量換氣過程與進(jìn)氣充量第第5 5章章 運(yùn)行特性與整車匹配運(yùn)行特性與整車匹配第二部分：燃燒與排放第二部分：燃燒與排放第第6 6章章 燃燒的基礎(chǔ)知識燃燒的基礎(chǔ)知識第第7 7章章 柴油機(jī)混合氣形成與燃燒柴油機(jī)混合氣形成與燃燒第第8 8章章

14、汽油機(jī)混合氣形成與燃燒汽油機(jī)混合氣形成與燃燒第第9 9章章 有害排放物的生成與控制有害排放物的生成與控制第第1010章章 新燃燒方式與替代燃料動力新燃燒方式與替代燃料動力kg )838(0.2321OHC0ggglkg 1OHCgggkg )838(OHCgggkmol )32412(OHCgggkmol )32412(0.211OHC0gggL燃前氣體摩爾數(shù)燃后氣體摩爾數(shù)燃前氣體分子數(shù)燃后氣體分子數(shù)22222ohcN2o4hc3.773OH2hcCO3.773NO2o4hcOHC廢氣再循環(huán)率：廢氣再循環(huán)率：式中，式中，mr每缸廢氣再循環(huán)質(zhì)量每缸廢氣再循環(huán)質(zhì)量)/(r1rEmmm1rr/mmv

15、v 一般無廢氣再循環(huán)（一般無廢氣再循環(huán)（Exhaust Gas Recirculation，簡稱，簡稱EGR）的機(jī)型的機(jī)型 值范圍如下：汽油機(jī)：值范圍如下：汽油機(jī)：0.060.16，柴油機(jī)：，柴油機(jī)：0.030.06， 增壓柴油機(jī)：增壓柴油機(jī)：0.000.03。vv汽油機(jī)汽油機(jī) 偏高是因為偏高是因為小，壓縮容積大，低負(fù)荷時進(jìn)氣節(jié)流強(qiáng)小，壓縮容積大，低負(fù)荷時進(jìn)氣節(jié)流強(qiáng)使新鮮充量下降使新鮮充量下降vv增壓柴油機(jī)增壓柴油機(jī)小是因為掃氣效果強(qiáng)小是因為掃氣效果強(qiáng)3) 殘余廢氣殘余廢氣(residual gas)系數(shù)系數(shù)殘余廢氣系數(shù)殘余廢氣系數(shù) 是進(jìn)氣過程結(jié)束時，缸內(nèi)是進(jìn)氣過程結(jié)束時，缸內(nèi)的殘余廢氣量與新

16、鮮充量的質(zhì)量比的殘余廢氣量與新鮮充量的質(zhì)量比:rrmr每循環(huán)每缸殘余廢氣質(zhì)量每循環(huán)每缸殘余廢氣質(zhì)量m1每循環(huán)每缸新鮮充量質(zhì)量每循環(huán)每缸新鮮充量質(zhì)量r(kJ/kg) 10auumlHH)(kJ/m )1/24.45()(3r0auvumMLHH注意：單位體積可燃混合氣熱值注意：單位體積可燃混合氣熱值(kJ/m3)，更具有可比性！，更具有可比性！suvum)(VHmH110mammaslmmmmmmVa30aumvumkJ/m1)(lHH體積混合氣熱值與燃料的熱值、體積混合氣熱值與燃料的熱值、混合氣的密度、混合氣濃度和混合氣的密度、混合氣濃度和需要的理論空氣量有關(guān)需要的理論空氣量有關(guān)v 汽、柴油等

17、液體烴，隨汽、柴油等液體烴，隨H/C升高，升高，Hu也升高；但也升高；但H燃燒時所需燃燒時所需的空氣量比碳燃燒時多，因此的空氣量比碳燃燒時多，因此Hum基本相同基本相同v 氣體烴氣體烴 H/C高，高，Hu高，但本身是氣體高，但本身是氣體(密度小密度小)，加上，加上H燃燒要燃燒要求空氣多，求空氣多，Hum小小v 含氧燃料含氧燃料(甲、乙醇甲、乙醇)本身含本身含O， Hu低，但需空氣也少低，但需空氣也少(l0小小)，Hum與汽、柴油相近與汽、柴油相近v 純純H2的的Hu最高，但氣體占體積最高，但氣體占體積(密度小密度小)，且需空氣多，且需空氣多，Hum反反而小而小0aumvum1)(lHH結(jié)論結(jié)論：l 各種燃料各種燃料Hu差別較大，但不等于差別較大，但不等于Hum也有相同差別也有相同差別l 液體燃料液體燃料Hum大體相同，氣體燃料大體相同，氣體燃料Hum偏低偏低1）了解一次能源與二次能源（能源載體）的關(guān)系）了解一次能源與二次能源（能源載體）的關(guān)系2）掌握發(fā)動機(jī)燃料和烴燃料的分類）掌握發(fā)動機(jī)燃料和烴燃料的分類3）掌握烴燃料組分、）掌握烴燃料組分、C原子數(shù)、分子結(jié)構(gòu)等對燃料理化特性的影響原子數(shù)、分子結(jié)構(gòu)等對燃料理化特性的影響4）了解含氧燃料的結(jié)構(gòu)及其對燃料理化特性的影響）了解含氧燃料的結(jié)構(gòu)及其對燃料理化特性的影響5）掌握汽油和柴油的主要理化指標(biāo)（十六烷值、辛烷值、餾程