發(fā)動機原理課件

第4章燃料與燃燒學習目標重點掌握汽油及柴油牌號的劃分標準及其如何被選用；過量空氣系數與空燃比的概念。理解汽油及柴油的基本性能及其對汽車產生的影響；柴油機低溫多級著火和汽油機高溫單級著火過程的原因。了解HC化合物燃燒的著火特征；及內燃機的燃燒方式。4.1常用燃料4.1.1燃料成分及使用性能汽車發(fā)動機所使用的燃料主要是汽油和柴油兩種液體燃料，他們是石油的煉制產品。石油的主要化學元素是碳和氫兩種元素，含量占約96%~98%。石油產品即復雜的碳氫化合物的混合物，分子式為CnHm，統(tǒng)稱為烴。烴分子中碳原子的數目的不同直接導致了不同相對分子量和不同沸點的物質。在碳氫化合物分子中，碳、氫原子的數目和排列位置對燃料的性能影響很大，燃料中H的質量大，燃燒污染低；H的質量小，燃燒污染高，當m近似為零時，便成為煤炭。烴分子分類烷烴：CnH2n+2烯烴：CnH2n炔烴：CnH2n－2環(huán)烷烴：CnH2n芳香烴：CnH2n－6分類

分子式分子結構性質烷烴

CnH2n+21.直鏈（碳原子為直鏈排列，又稱正構烷烴）HHHHHHHㄧ

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ㄧㄧH—CCCCCCC—Hㄧ

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HHHHHHH正庚烷C7H16飽和結構；隨著碳原子數目的增多，生成過氧化物的傾向增加，因此易于著火，爆震，不是點燃式發(fā)動機的理想燃料；由于其自發(fā)火的滯燃期短，因此是壓燃式發(fā)動機的理想燃料成分。2.支鏈（碳原子帶有側鏈分支，又稱異構烷烴）HㄧHH—C—HHHHㄧ

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ㄧH—C—C—C—C—C—Hㄧ

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ㄧHH—C—HHH—C—HH

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HH異辛烷C8H18飽和結構；分子結構緊湊，高溫下性能穩(wěn)定，有較高的抗爆性能，是點燃式發(fā)動機理想的燃料成分。分類

分子式分子結構性質烯烴CnH2n乙烯C2H4

已烯C6H12鏈狀結構不飽和烴；具有不飽和雙鍵；高溫下形成過氧化物的傾向?。恢鹦圆?，因此抗爆性好。是點燃式發(fā)動機的理想燃料成分；常溫下化學穩(wěn)定性差，易于生成膠質；多產生于裂化石油。炔烴CnH2n-2乙炔C2H2丁炔C4H6非飽和開鏈結構；有一個三價鏈；為熱裂化產物；化學穩(wěn)定性十分差，常溫下易氧化，分解形成膠質；不宜作為發(fā)動機的燃料成分。分類

分子式分子結構性質環(huán)烷烴CnH2n環(huán)戊烷C5H10環(huán)己烷C6H12飽和的C6H6環(huán)狀分子結構；較直鏈烴不易分解；形成過氧化物傾向??；著火性和抗爆性介于正構烷烴和異構烷烴之間，適于作點燃式發(fā)動機燃料成分。芳香烴CnH2n-6苯C6H6

α-甲基萘C11H10雙鍵環(huán)狀不飽和烴；苯是其最基本的成分；分子結構堅固，熱穩(wěn)定性高于脂肪烴和環(huán)烷烴，難于產生過氧化物；高溫下分子不易破裂，故不易著火，抗爆性能極強，是優(yōu)異的點燃式發(fā)動機燃料成分（防爆劑），但其對臭氧的形成影響較大，燃料中含量應加以限制。4.1.2燃料的使用性能及其選用汽油的使用性能及選用汽油對發(fā)動機性能有重要影響的特性有：揮發(fā)性、抗爆性、燃燒熱值、化學穩(wěn)定性和安全性。（1）揮發(fā)性汽油的揮發(fā)性常用蒸餾曲線相對地評定。在汽油規(guī)格中，以10%，50%，90%等餾分的餾出溫度作為汽油揮發(fā)性的主要指標。10%蒸發(fā)溫度標志燃油的起動性發(fā)動機冷啟動時，不僅轉速低，燃燒室壁面溫度低，燃料的氣化條件不好，因此要求一定比例的汽油氣化，從而接近最佳的混合比，保證著火啟動。一般我們用10%的餾出溫度來標志汽車的起動性。10%蒸發(fā)溫度低，則起動性好，為了保證起動，所必需的發(fā)動機的溫度也越低。但是太過低了的話，容易引起“氣阻”，使發(fā)動機斷火。影響它的正常運轉。50綿%餾出庫溫度傷標志恨汽油葛的平君均揮想發(fā)性發(fā)動傳機起趙動后眉，其帖溫度絹逐步卡上升盤到正禽常運賴轉溫素度的家時間賀稱為民暖車扇時間站。一序般以范汽油粥的50清%餾出醫(yī)溫度難標志友汽油沾的平擴均揮滔發(fā)性構。它影摔響著蒼發(fā)動院機的煎暖車模時間圍、加脖速性無以及信工作宣穩(wěn)定毯性。燭若此唐溫度刷低，朽則說稿明這撒種汽感油的專平均擁揮發(fā)璃性好抄，在縫較低陵溫度莊下可醫(yī)以有郊較多燦的汽歇油揮蕉發(fā)，疫容易賄保證環(huán)必要膚的混發(fā)合氣衣濃度趕。這與樣可詳以縮攜短暖談車時戶間；常其溫朵度越妨低，宅則當礙發(fā)動覆機由福較低笑負荷續(xù)向較化大負姿荷過暈渡時命，能雪夠及坦時供嗓給所售需濃描度的疏混合拾氣，吃使發(fā)屋動機夫的加約速性構能良私好。90閑%的次餾出陡溫度姐標志班著燃華料中元含有輝難于鐵揮發(fā)壁的重芬質成呼分的廈數量燃料閣本身記導致冶燃燒顧不完徹全和蠅機油耗稀釋燃的相弟對傾纏向，育都與90喝%餾出露溫度六有關峰。此溫悄度越屢低，般表明睡燃料燦中重饒質成栗分少喬，揮泡發(fā)性悼好，情有利慣于完續(xù)全燃比燒。如若鏟此溫糞度越姥高，澤則燃煎料中收含有緞較多獨的重溪質成脈分，膨從而迎燃燒師不充礦分，薪附著笑在氣番缸壁艙上，徹燃燒障容易料形成爹積炭舟或者材排氣稱冒煙鼠；凝勒在氣檢缸壁英上的榴汽油剪滴還望會流腐入曲鋒軸箱市，稀霞釋潤管滑油匯，破伶壞發(fā)陰動機仗零部臨件的奮潤滑犧，加附速發(fā)盛動機亞的磨迫損。由此災可見車，90串%餾出吹溫度稱也是嚴一個朗重要史指標學。汽油巧的揮黑發(fā)性擾總結汽油殿機的貫最低止起動路溫度摔、氣株阻和塵蒸發(fā)木損耗嗓等方盲面的派相對范性能序可根義據10惑%餾出蜻溫度落來預范測；平均微揮發(fā)糖性、暖出車時扶間、腥加速種性以粘及工熊作穩(wěn)搬定性減可根救據汽犧油的50貪%餾出巾溫度匆評估虛；燃料事中重箭質成避分的憐數量紛、燃迷燒冒鍛煙、沫對機吃油的旁稀釋徑程度帥可根典據90屬%的餾年出溫婆度來叮評估菜。（2）抗洗爆性爆震受燃燒殿是汽鍵油機小的一返種不老正常飾燃燒架現象毯。引怪起爆殺燃的慣因素艷很多鳴。但廳是在校一定膏的結秋構和顆使用查工況仆下，梁燃料斃的抗泛爆性豈能是戒最主保要的洽因素次。燃料強的抗刺爆性聾是指宅燃料授對于饑發(fā)動投機發(fā)花生爆翠燃的惕抵抗辜能力酸。燃煤料的套抗爆攪性好米，有液利于閱提高追發(fā)動圾機的解壓縮墓比，肢改善已發(fā)動遺機的變經濟板性。汽油卻的抗翠爆性貨指標汽油貼的抗掃爆性珍能取零決于材其化聾學組仙成。你對于信組成日汽油廢的各朝種烴姓來說摩，烷攜烴抗蠢爆性唐最差靠，烯沿烴次著之，漂環(huán)烷喬烴較底好，旗芳香剖烴最柏好；劣在同機一種設烴內鍋比較框，輕強餾分仇優(yōu)于故重餾婦分，返異構搖物優(yōu)痰于正障構物朱。因灰此，掉我們歇通過員試驗徒，采斤用與德標準班燃料益比較昆的辦柱法來末確定芹燃料兵的抗耕爆性苗。評定題汽油叫的抗?jié)M爆性方指標棉是辛葉烷值。辛般烷值疾高，脈則抗遞爆震只能力檔強。傅國產蹤蝶汽油危就是仁用研攝究法秩辛烷萄值來爸標號富的，樓分為90、93和97三個猜牌號劫。辛烷纏值的稅測定烈方法標準副燃料巾是由熔異辛民烷和檔正庚抗烷按圖不同昏容積莖比例鞭混合席配成火。兩者攔的密騰度和們沸點干相差物不多撓，但奏抗爆鍛性相圖差懸循殊。慮異辛襖烷用承作抗傭爆性日優(yōu)良航的標耽準，模其辛橋烷值桶定為10熟0。正挨庚烷完作為宿抗爆定性低滾劣的尊標準暗，其妻辛烷遷值定奧為0。將私這兩河種燃姐料按戰(zhàn)照不罵同比代例混位合，逐就可階以得犁到不劉同抗裁爆等閥級的雄標準來燃料銜。標筍準燃籮料的跑辛烷姨值為漠其異孤辛烷憑的百犬分數蜓。測定毯時，愁先用釋待測衡燃料誓工作陪，逐威漸增鑰加壓俊縮比蒼，直壺到爆綠震儀取指示雷出標偏準的沿爆燃盯強度據為止久。然驗后，欺在相汪同的嫌壓縮幟比下恒，用辛不同劉辛烷固值的蔥標準棕燃料毫進行胸對比絨試驗倍，直員到產訪生相勢同的掩爆燃釋為止黃。這催時所恒用標錘準燃古料的俘辛烷武值即陪為所蹲測燃脊料的冬辛烷警值。爆燃爆燃棗是燃刮料在籃發(fā)動慈機中責的自聲燃現擔象，陶它不芒僅與與燃料瀉本身醫(yī)的化徹學性紡能有母關，疲也要短受到積發(fā)動談機結典構和縱運轉粱情況謹（燃電燒室曉設計歸、壓佛縮比廳、轉自速、蜂點火淺提前鋪角、里氣門剝定時擾、化蓋油器糠結構趴等）賞的影雁響。刑因此賊該將恥燃料籮和發(fā)吳動機舅聯(lián)合睬起來溝評定饑“燃服料——發(fā)動奴機的峽抗爆丑性”根。同理住，測鳳試辛憐烷值鈴的試攀驗方浙法也戲就不傲是唯蠅一的殖，所級得到手的數紀值也掏不是鏡唯一齒的。江通常窄采用輝的有午兩種唇方法美，馬強達法歪（MO疤N）與沉研究犁法(R險OM掛)。由尿于研宰究法敞的試兄驗轉駁速及積進氣線溫度陣比馬坦達法案低，按所以蔬用馬抗達法靠測定貝的辛橋烷值祖（MO般N）比莖研究界法辛零烷值靠（RO掏M）低翁。兩者消的差猛值反醫(yī)映出究燃料六對發(fā)絨動機傷強化鮮程度陸的敏柳感性攝?？贡_指數滅量是張指車乳用汽體油研蓄究法放辛烷殺值及根馬達素法辛店烷值切之和挺的二暮分之仆一。汽油尾的選恒用在選傳用時跌，根鹿據發(fā)萄動機列的壓弟縮比習來選惹擇其燥相應委使用采的汽源油：90號的偏汽油符適用尺于壓堡縮比綱小于9.高0的發(fā)烈動機自；93號汽碗油適浩用于么壓縮而比9.慣0～10補.0的發(fā)分動機局；97號汽產油則孝適用百于壓胡縮比仙高于10乘.0發(fā)動卻機。4.糞1.奮2.純2柴油狂的使救用性斯能及淋選用輕柴樣油用愧于高僑速柴鼓油機重柴捉油用曲于中酸、低副速柴漢油機柴油抓的使秩用性句能及碗選用（1）低閃溫流箭動性溫度冒降低踐時，鏈柴油控開始酬析出紀固態(tài)粒石蠟朋而呈旦混濁篇狀態(tài)餅的溫態(tài)度稱申為濁兼點。溫度霉繼續(xù)退下降扎，柴等油失匹去流專動性霸能的飼溫度挑稱為合凝點阿。柴油疾達到倦濁點控時，飛雖然百仍具借有流頁動性認，但食石蠟瓶結晶立顆粒補容易咱阻塞吐濾清碼器和散油路嗽。從拾流動姻性考檔慮，部希望巧柴油咽的凝勿點低小，凝范點與返濁點唉的溫蘆差小仁。選用擱柴油浪時，堤一般葡要求濟凝點圍比最格低工拿作溫薯度低3~尖5℃，濁妄點不彎得高包出凝死點7℃。我國頌的柴暮油規(guī)碑格就春是以果凝點浪編號尊的。例估如：捧國產0號柴異油，宰它的校凝固乖點為0℃，適炕合于呀夏季仙使用種。-2零0號柴蹤蝶油凝其固點魂為-2籌0℃，適哀合于擇冬季點或寒造冷地顫區(qū)使母用。柴油適的使綱用性寺能及說選用(2茅)揮發(fā)倒性柴油習的揮叔發(fā)性未決定丙了混俯合氣斥形成貿的質嘉量和那速度伏。因廣此，約要求免柴油昏有較渠好的卷霧化斷和揮燙發(fā)性美。但稈是，拳如果婦霧化隨性和魄揮發(fā)困性過致強的余話，躬不僅澆貯存順和運年輸中慘損失防大，炭而且耗安全蛾性差燦。評定班柴油們霧化票性和確揮發(fā)脾性的討主要淹指標沉是運回動粘垮度、白餾程脫、閃論點和娃密度坊。柴油掩的使號用性挨能及糊選用(3華)自燃述性柴油候機是倚依靠罩燃料催自燃欄發(fā)火慣而燃霞燒的膽。它星要求繼燃料溫有好漸的自遮燃性勿。一般卵十六取烷值斤是評窯定柴疑油自毫燃性捐好壞盾的指部標。務它與烈發(fā)動灘機的疼粗暴合及起侍動性婦均有謝密切榜關系液。十六忘烷值冊用柴粱油標沖準樣今品（屑正十柏六烷校（10蹲0）和α-甲基鍬萘（0）配斥成的尋混合反液）脊在標泊準柴沒油機榴中進述行比習較得挎到。柴油哄的使尖用性多能及吸選用(3攻)自燃因性十六靈烷值腹高的插柴油梯，其難著火公延遲涼期短量，氣燒缸中胞形成乏的混草合氣游少，籠燃燒孕所釋寧放的咳熱量活也少撐，發(fā)禽動機乖工作抖平穩(wěn)眼；同時新冷起菜動性萌亦能齊隨之帥改善湯。反插之，轉發(fā)動役機將怨工作恐粗暴唱，起砍動性罵能也鑰變差啞。但十危六烷念值過插高，朝柴油黨的低銹溫流罵動性秧、霧香化與貝蒸發(fā)婆性均銳受影嬌響，住會使及著火歷延遲劫期太扛短，樸在未挺形成齡均勻箭混合率氣、釘空氣玻不足均的情待況下到產生候早燃興，導介致發(fā)定動機忌功率液下降敞、油鬼耗升腿高及教排氣研冒黑尖煙。因此桃，在搞選用佩柴油事時不叮應單渡純地百追求啟高十索六烷信值,通常準要求溪柴油挨的十哪六烷鍵值應酒在45～60之間電。柴油絮的分嶼類及語選用輕柴蹲油按封質量論分為伙優(yōu)等立品、慮一等筐品和集合格拒品。每個澤等級辣柴油熊按凝曾點不費同分銹為10號、0號、-1園0號、-2敵0號、-3舌5號、-5枯0號六珍種牌枕號，翻其凝垮點分奏別不擇高于10心℃、0℃、-1正0℃、-2擁0℃和-3攀5℃、-5社0℃。選用辨柴油腸時，狂應按呼最低刺環(huán)境課溫度驢來選較用。10號輕布柴油——適合灰于有圣預熱億設備棕的高份速柴獲油機周上使磁用；0號輕際柴油——適合抱于最康低氣握溫在4℃以上屠的地岡區(qū)使沿用；-1淡0號輕犬柴油——適合率于最反低氣騎溫在-5屈℃以上腎的地氧區(qū)使轟用；-2病0號輕污柴油——適合悅于最碌低氣調溫在-1寫4℃以上衡的地當區(qū)使巧用；-3懂5號輕鞏柴油——適合攤于最葵低氣途溫在-2里9℃以上望的地棵區(qū)使間用；-5皆0號輕慨柴油——適合態(tài)于最已低氣具溫在-4井4℃以上泉的地接區(qū)使河用。4.孫2妹燃料睜的燃邊燒4.介2.毀1燃燒滲化學日反應發(fā)動刃機中賽燃料胞的燃柳燒，或是燃泊料中隸的碳茫、氫方等元元素和事空氣俗中的量氧之裳間的始劇烈位氧化減反應挨，并餓伴隨球有發(fā)核光和產發(fā)熱類的現部象。燃料概中的然碳和姐氫氧幟化以熟后分栽別生趣成CO2和H2O的，完稱為貢完全野燃燒說。理論天空氣漫量就勢是指1k遙g燃料英完全叛燃燒赤所必能需的夸最低倘空氣后量。1k僻g燃料管完全戚燃燒例所需粉的理毫論空貞氣量通過侮化學誰方程淘式可富求出1k覆g燃料則完全韻燃燒爽所需咸的理垮論空快氣量kg欲/k縱g燃料4.覺2.割2過量蝕空氣捧系數在發(fā)榮動機浙中，少實際慕提供雞的空喝氣量殖往往泰并不塔等于蟲理論懇空氣蓋量。燃燒1k婆g燃料油實際亦提供箭的空霧氣量L與理酸論上泡所需衛(wèi)的空憂氣量L0之比敘，稱棄為過甜量空榨氣系哪數α過量束空氣拼系數α與發(fā)擺動機鵝的類財型，鵲混合岡氣形銜成的烏方法泥、燃晚料的歪種類瞇、工榆況（泰負荷次與轉縫速）腐。當糖負載廣變化櫻時，α略有慣變化登?？杖技姹扰cα理念浙相似尋，也扶有將添燃燒斗時空搖氣量美與燃鵲料的販比例仔值是坑用空息燃比A/誰F表示者。4.洗2.爐3內燃苦機混蚊合氣喊的著奔火燃燒漲理論竟認為壯：一切政燃燒增過程嗽都是營由著垃火和峰燃燒屢本身袋兩個桑階段奸組成則的。著火罵階段址是燃嘉燒的秀準備疫階段蓋。在經這一憑階段夕內燃珍料受朵到混下合氣舒中氧食氣的罷氧化睛作用副，進客行明瞧顯燃批燒以偷前的丈化學直準備勞。氧腿化反診應的撒速度脆很低飛，氣奮體的鋼壓力桂和溫醬度均停無明誼顯的釀升高忽。緩劉慢氧辟化過旋程中委，有援熱產殿生并培逐漸牙積累扁起來善，自嘗身加威速了經反應絞進行答速度豈，最捎后出敢現火界焰，罩使過推程轉幟入第塊二階敞段，賠即燃明燒。汽油竟機的高溫顧單階偉段著等火汽油覆機的再著火莊是以松鏈鎖芳反映黨開始茫，熱療發(fā)火差結束擇。由于侵電火革花的是電離皂和高團溫加登熱作近用，相自由炎原子徹形成裹了活光性核跨心，宋開始胃鏈鎖科反映戚，嫌活性則核心掠的再須生，扶可以陶使反宴應自柳動加犧速，偽熱量汽得以射積累細，局買部反顆映氣漢體溫備度將天逐