發(fā)動機(jī)原理課件

第4章燃料與燃燒學(xué)習(xí)目標(biāo)重點掌握汽油及柴油牌號的劃分標(biāo)準(zhǔn)及其如何被選用；過量空氣系數(shù)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(chǎn)生的影響；柴油機(jī)低溫多級著火和汽油機(jī)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(nèi)燃機(jī)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(jī)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(chǎn)品。石油的主要化學(xué)元素是碳和氫兩種元素，含量占約96%~98%。石油產(chǎn)品即復(fù)雜的碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，分子式為CnHm，統(tǒng)稱為烴。烴分子中碳原子的數(shù)目的不同直接導(dǎo)致了不同相對分子量和不同沸點的物質(zhì)。在碳?xì)浠衔锓肿又校?、氫原子的?shù)目和排列位置對燃料的性能影響很大，燃料中H的質(zhì)量大，燃燒污染低；H的質(zhì)量小，燃燒污染高，當(dāng)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(jié)構(gòu)性質(zhì)烷烴

CnH2n+21.直鏈（碳原子為直鏈排列，又稱正構(gòu)烷烴）HHHHHHHㄧ

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ㄧㄧH—CCCCCCC—Hㄧ

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HHHHHHH正庚烷C7H16飽和結(jié)構(gòu)；隨著碳原子數(shù)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(jī)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(jī)的理想燃料成分。2.支鏈（碳原子帶有側(cè)鏈分支，又稱異構(gòu)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(jié)構(gòu)；分子結(jié)構(gòu)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(jī)理想的燃料成分。分類

分子式分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)烯烴CnH2n乙烯C2H4

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

分子式分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)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(jié)構(gòu)；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(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴之間，適于作點燃式發(fā)動機(jī)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(jié)構(gòu)堅固，熱穩(wěn)定性高于脂肪烴和環(huán)烷烴，難于產(chǎn)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(qiáng)，是優(yōu)異的點燃式發(fā)動機(jī)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(yīng)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(jī)性能有重要影響的特性有：揮發(fā)性、抗爆性、燃燒熱值、化學(xué)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(biāo)。10%蒸發(fā)溫度標(biāo)志燃油的起動性發(fā)動機(jī)冷啟動時，不僅轉(zhuǎn)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(biāo)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(jī)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(jī)斷火。影響它的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。50綿%餾出庫溫度傷標(biāo)志恨汽油葛的平君均揮想發(fā)性發(fā)動傳機(jī)起趙動后眉，其帖溫度絹逐步卡上升盤到正禽常運(yùn)賴轉(zhuǎn)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(biāo)志友汽油沾的平擴(kuò)均揮滔發(fā)性構(gòu)。它影摔響著蒼發(fā)動院機(jī)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(dāng)?shù)K發(fā)動覆機(jī)由福較低笑負(fù)荷續(xù)向較化大負(fù)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(jī)夫的加約速性構(gòu)能良私好。90閑%的次餾出陡溫度姐標(biāo)志班著燃華料中元含有輝難于鐵揮發(fā)壁的重芬質(zhì)成呼分的廈數(shù)量燃料閣本身記導(dǎo)致冶燃燒顧不完徹全和蠅機(jī)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(guān)峰。此溫悄度越屢低，般表明睡燃料燦中重饒質(zhì)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(dú)的重溪質(zhì)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(jī)仗零部臨件的奮潤滑犧，加附速發(fā)盛動機(jī)亞的磨迫損。由此災(zāi)可見車，90串%餾出吹溫度稱也是嚴(yán)一個朗重要史指標(biāo)學(xué)。汽油巧的揮黑發(fā)性擾總結(jié)汽油殿機(jī)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(jù)10惑%餾出蜻溫度落來預(yù)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(jù)汽犧油的50貪%餾出巾溫度匆評估虛；燃料事中重箭質(zhì)成避分的憐數(shù)量紛、燃迷燒冒鍛煙、沫對機(jī)吃油的旁稀釋徑程度帥可根典據(jù)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(jī)小的一返種不老正常飾燃燒架現(xiàn)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(jié)秋構(gòu)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(qiáng)的抗刺爆性聾是指宅燃料授對于饑發(fā)動投機(jī)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(jī)的解壓縮墓比，肢改善已發(fā)動遺機(jī)的變經(jīng)濟(jì)板性。汽油卻的抗翠爆性貨指標(biāo)汽油貼的抗掃爆性珍能取零決于材其化聾學(xué)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?zé)N次著之，漂環(huán)烷喬烴較底好，旗芳香剖烴最柏好；劣在同機(jī)一種設(shè)烴內(nèi)鍋比較框，輕強(qiáng)餾分仇優(yōu)于故重餾婦分，返異構(gòu)搖物優(yōu)痰于正障構(gòu)物朱。因灰此，掉我們歇通過員試驗徒，采斤用與德標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)棉是辛葉烷值。辛般烷值疾高，脈則抗遞爆震只能力檔強(qiáng)。傅國產(chǎn)蹤蝶汽油危就是仁用研攝究法秩辛烷萄值來爸標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)耽準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)來燃料銜。標(biāo)筍準(zhǔn)燃籮料的跑辛烷姨值為漠其異孤辛烷憑的百犬分?jǐn)?shù)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(biāo)偏準(zhǔn)的沿爆燃盯強(qiáng)度據(jù)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(biāo)準(zhǔn)棕燃料毫進(jìn)行胸對比絨試驗倍，直員到產(chǎn)訪生相勢同的掩爆燃釋為止黃。這催時所恒用標(biāo)錘準(zhǔn)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(jī)中責(zé)的自聲燃現(xiàn)擔(dān)象，陶它不芒僅與與燃料瀉本身醫(yī)的化徹學(xué)性紡能有母關(guān)，疲也要短受到積發(fā)動談機(jī)結(jié)典構(gòu)和縱運(yùn)轉(zhuǎn)粱情況謹(jǐn)（燃電燒室曉設(shè)計歸、壓佛縮比廳、轉(zhuǎn)自速、蜂點火淺提前鋪角、里氣門剝定時擾、化蓋油器糠結(jié)構(gòu)趴等）賞的影雁響。刑因此賊該將恥燃料籮和發(fā)吳動機(jī)舅聯(lián)合睬起來溝評定饑“燃服料——發(fā)動奴機(jī)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(shù)紀(jì)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(qiáng)達(dá)法歪（MO疤N(yùn)）與沉研究犁法(R險OM掛)。由尿于研宰究法敞的試兄驗轉(zhuǎn)駁速及積進(jìn)氣線溫度陣比馬坦達(dá)法案低，按所以蔬用馬抗達(dá)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(jī)傷強(qiáng)化鮮程度陸的敏柳感性攝?？贡_指數(shù)滅量是張指車乳用汽體油研蓄究法放辛烷殺值及根馬達(dá)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(jù)發(fā)萄動機(jī)列的壓弟縮比習(xí)來選惹擇其燥相應(yīng)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(jī)自；93號汽碗油適浩用于么壓縮而比9.慣0～10補(bǔ).0的發(fā)分動機(jī)局；97號汽產(chǎn)油則孝適用百于壓胡縮比仙高于10乘.0發(fā)動卻機(jī)。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(jī)重柴捉油用曲于中酸、低副速柴漢油機(jī)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(jì)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(dá)到倦濁點控時，飛雖然百仍具借有流頁動性認(rèn)，但食石蠟瓶結(jié)晶立顆粒補(bǔ)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(jì)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(chǎn)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(xí)的揮叔發(fā)性未決定丙了混俯合氣斥形成貿(mào)的質(zhì)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(qiáng)的余話，躬不僅澆貯存順和運(yùn)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(biāo)沉是運(yùn)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(jī)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(biāo)。務(wù)它與烈發(fā)動灘機(jī)的疼粗暴合及起侍動性婦均有謝密切榜關(guān)系液。十六忘烷值冊用柴粱油標(biāo)沖準(zhǔn)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(biāo)泊準(zhǔn)柴沒油機(jī)榴中進(jìn)述行比習(xí)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(jī)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(zhuǎn)發(fā)動役機(jī)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(chǎn)生候早燃興，導(dǎo)介致發(fā)定動機(jī)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(yīng)單渡純地百追求啟高十索六烷信值,通常準(zhǔn)要求溪柴油挨的十哪六烷鍵值應(yīng)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(zhì)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(fèi)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(yīng)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(yù)熱億設(shè)備棕的高份速柴獲油機(jī)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(diào)溫在-1寫4℃以上衡的地當(dāng)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(xué)日反應(yīng)發(fā)動刃機(jī)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(yīng)挨，并餓伴隨球有發(fā)核光和產(chǎn)發(fā)熱類的現(xiàn)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(xué)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(shù)在發(fā)榮動機(jī)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(shù)α過量束空氣拼系數(shù)α與發(fā)擺動機(jī)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(fù)荷次與轉(zhuǎn)縫速）腐。當(dāng)糖負(fù)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(nèi)燃苦機(jī)混蚊合氣喊的著奔火燃燒漲理論竟認(rèn)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(zhǔn)備疫階段蓋。在經(jīng)這一憑階段夕內(nèi)燃珍料受朵到混下合氣舒中氧食氣的罷氧化睛作用副，進(jìn)客行明瞧顯燃批燒以偷前的丈化學(xué)直準(zhǔn)備勞。氧腿化反診應(yīng)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(chǎn)殿生并培逐漸牙積累扁起來善，自嘗身加威速了經(jīng)反應(yīng)絞進(jìn)行答速度豈，最捎后出敢現(xiàn)火界焰，罩使過推程轉(zhuǎn)幟入第塊二階敞段，賠即燃明燒。汽油竟機(jī)的高溫顧單階偉段著等火汽油覆機(jī)的再著火莊是以松鏈鎖芳反映黨開始茫，熱療發(fā)火差結(jié)束擇。由于侵電火革花的是電離皂和高團(tuán)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(yīng)自柳動加犧速，偽熱量汽得以射積累細(xì)，局買部反顆映氣漢體溫備度將天逐