第2章_燃料工质及热化学

1、潍柴动力 第一部分：动力输出与能量利用第一部分：动力输出与能量利用第第1 1章章 性能指标与影响因素性能指标与影响因素第第2 2章章 燃料、工质与热化学燃料、工质与热化学第第3 3章章 工作循环与能量利用工作循环与能量利用第第4 4章章 换气过程与进气充量换气过程与进气充量第第5 5章章 运行特性与整车匹配运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第二部分：燃烧与排放第第6 6章章 燃烧的基础知识燃烧的基础知识第第7 7章章 柴油机混合气形成与燃烧柴油机混合气形成与燃烧第第8 8章章 汽油机混合气形成与燃烧汽油机混合气形成与燃烧第第9 9章章 有害排放物的生成与控制有害排放物的生成与控制第第101

2、0章章 新燃烧方式与替代燃料动力新燃烧方式与替代燃料动力第一部分：动力输出与能量利用第一部分：动力输出与能量利用第第1 1章章 性能指标与影响因素性能指标与影响因素第第2 2章章 燃料、工质与热化学燃料、工质与热化学第第3 3章章 工作循环与能量利用工作循环与能量利用第第4 4章章 换气过程与进气充量换气过程与进气充量第第5 5章章 运行特性与整车匹配运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第二部分：燃烧与排放第第6 6章章 燃烧的基础知识燃烧的基础知识第第7 7章章 柴油机混合气形成与燃烧柴油机混合气形成与燃烧第第8 8章章 汽油机混合气形成与燃烧汽油机混合气形成与燃烧第第9 9章章 有害排放

3、物的生成与控制有害排放物的生成与控制第第1010章章 新燃烧方式与替代燃料动力新燃烧方式与替代燃料动力世世界界沙沙特特俄俄罗罗斯斯美美国国伊伊朗朗中中国国挪挪威威墨墨西西哥哥 委委内内瑞瑞拉拉英英国国344.53.53.41.81.571.241.21.151.1v 沙特阿拉伯：排在此份名单之首。沙特阿拉伯：排在此份名单之首。v 委内瑞拉，委内瑞拉，2965亿桶，居世界首位，但多是需要附加炼制的重油，其亿桶，居世界首位，但多是需要附加炼制的重油，其占有世界石油储量的占有世界石油储量的19.1%，足够该国使用，足够该国使用234年。年。 v 伊朗：伊朗：1370亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界

4、石油储量的9.95%，还够该国使用，还够该国使用88年。年。 v 伊拉克：伊拉克：1150亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量的8.3%，还够用，还够用128年。年。 v 科威特：科威特：1020亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量的7.3%，预计还可用，预计还可用111年。年。 v 阿拉伯联合酋长国：阿拉伯联合酋长国：980亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量的7.1%，还够用，还够用94年。年。v 俄罗斯：俄罗斯：770亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量的5.6%，还可用用，还可用用21年。年。 v 利比亚：利比亚：460亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量

5、的3.4%，够用，够用77年；年；v 哈萨克斯坦：哈萨克斯坦：400亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量的2.9%，够用，够用62年；年；v 尼日利亚：尼日利亚：370亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量的2.7%，够用，够用42年；年；v 加拿大：加拿大：320亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量的2.3%，够用，够用26年；年；v 美国：美国：310亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量的2.2%，够用，够用11年；年；v 卡塔尔：卡塔尔：260亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量的1.9%，够用，够用45年；年；v 中国：中国：150亿桶，占世界石油储量的亿桶

6、，占世界石油储量的1.1%，够用，够用10年；年；v 巴西：巴西：140亿桶，占世界石油储量的亿桶，占世界石油储量的1%，够用，够用18年。年。2010年全球储量为年全球储量为1.8万亿桶。万亿桶。按现有速度还够用按现有速度还够用46年。年。替代燃料替代燃料除石油汽油、柴油以外的烃类除石油汽油、柴油以外的烃类/醇类醇类/醚类醚类/酯类酯类/氢气等燃料氢气等燃料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我国采用凝点作为柴油我国采用凝点作为柴油的标号：的标号：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汽油质量要求汽油质量要求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柴油质量要求柴油质量要求第一部分：动力输出与能量利用第一部分：动力输出与能

10、量利用第第1 1章章 性能指标与影响因素性能指标与影响因素第第2 2章章 燃料、工质与热化学燃料、工质与热化学第第3 3章章 工作循环与能量利用工作循环与能量利用第第4 4章章 换气过程与进气充量换气过程与进气充量第第5 5章章 运行特性与整车匹配运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第二部分：燃烧与排放第第6 6章章 燃烧的基础知识燃烧的基础知识第第7 7章章 柴油机混合气形成与燃烧柴油机混合气形成与燃烧第第8 8章章 汽油机混合气形成与燃烧汽油机混合气形成与燃烧第第9 9章章 有害排放物的生成与控制有害排放物的生成与控制第第1010章章 新燃烧方式与替代燃料动力新燃烧方式与替代燃料动力ho

11、mogeneous mixturestratified mixture思考：柴油能采用点燃方式吗？汽油能采用压燃方式吗？思考：柴油能采用点燃方式吗？汽油能采用压燃方式吗？MixtureHomogeneous 均质混合气均质混合气 SparkIgnition 火花点火火花点火 MixtureStratified 分层混合气分层混合气 CompressionIgnition 压缩着火压缩着火 SI 常规汽油机常规汽油机 HCCI CI 柴油机柴油机 asolineirect njection 汽油缸内直喷汽油缸内直喷 Homogeneous Charge Compression Ignition

12、均质充量压燃均质充量压燃 第一部分：动力输出与能量利用第一部分：动力输出与能量利用第第1 1章章 性能指标与影响因素性能指标与影响因素第第2 2章章 燃料、工质与热化学燃料、工质与热化学第第3 3章章 工作循环与能量利用工作循环与能量利用第第4 4章章 换气过程与进气充量换气过程与进气充量第第5 5章章 运行特性与整车匹配运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第二部分：燃烧与排放第第6 6章章 燃烧的基础知识燃烧的基础知识第第7 7章章 柴油机混合气形成与燃烧柴油机混合气形成与燃烧第第8 8章章 汽油机混合气形成与燃烧汽油机混合气形成与燃烧第第9 9章章 有害排放物的生成与控制有害排放物的生成

13、与控制第第1010章章 新燃烧方式与替代燃料动力新燃烧方式与替代燃料动力RcccckdTdhcdTducVpVppV,/,/第一部分：动力输出与能量利用第一部分：动力输出与能量利用第第1 1章章 性能指标与影响因素性能指标与影响因素第第2 2章章 燃料、工质与热化学燃料、工质与热化学第第3 3章章 工作循环与能量利用工作循环与能量利用第第4 4章章 换气过程与进气充量换气过程与进气充量第第5 5章章 运行特性与整车匹配运行特性与整车匹配第二部分：燃烧与排放第二部分：燃烧与排放第第6 6章章 燃烧的基础知识燃烧的基础知识第第7 7章章 柴油机混合气形成与燃烧柴油机混合气形成与燃烧第第8 8章章

14、汽油机混合气形成与燃烧汽油机混合气形成与燃烧第第9 9章章 有害排放物的生成与控制有害排放物的生成与控制第第1010章章 新燃烧方式与替代燃料动力新燃烧方式与替代燃料动力kg )838(0.2321OHC0ggglkg 1OHCgggkg )838(OHCgggkmol )32412(OHCgggkmol )32412(0.211OHC0gggL燃前气体摩尔数燃后气体摩尔数燃前气体分子数燃后气体分子数22222ohcN2o4hc3.773OH2hcCO3.773NO2o4hcOHC废气再循环率：废气再循环率：式中，式中，mr每缸废气再循环质量每缸废气再循环质量)/(r1rEmmm1rr/mmv

15、v 一般无废气再循环（一般无废气再循环（Exhaust Gas Recirculation，简称，简称EGR）的机型的机型 值范围如下：汽油机：值范围如下：汽油机：0.060.16，柴油机：，柴油机：0.030.06， 增压柴油机：增压柴油机：0.000.03。vv汽油机汽油机 偏高是因为偏高是因为小，压缩容积大，低负荷时进气节流强小，压缩容积大，低负荷时进气节流强使新鲜充量下降使新鲜充量下降vv增压柴油机增压柴油机小是因为扫气效果强小是因为扫气效果强3) 残余废气残余废气(residual gas)系数系数残余废气系数残余废气系数 是进气过程结束时，缸内是进气过程结束时，缸内的残余废气量与新

16、鲜充量的质量比的残余废气量与新鲜充量的质量比:rrmr每循环每缸残余废气质量每循环每缸残余废气质量m1每循环每缸新鲜充量质量每循环每缸新鲜充量质量r(kJ/kg) 10auumlHH)(kJ/m )1/24.45()(3r0auvumMLHH注意：单位体积可燃混合气热值注意：单位体积可燃混合气热值(kJ/m3)，更具有可比性！，更具有可比性！suvum)(VHmH110mammaslmmmmmmVa30aumvumkJ/m1)(lHH体积混合气热值与燃料的热值、体积混合气热值与燃料的热值、混合气的密度、混合气浓度和混合气的密度、混合气浓度和需要的理论空气量有关需要的理论空气量有关v 汽、柴油等

17、液体烃，随汽、柴油等液体烃，随H/C升高，升高，Hu也升高；但也升高；但H燃烧时所需燃烧时所需的空气量比碳燃烧时多，因此的空气量比碳燃烧时多，因此Hum基本相同基本相同v 气体烃气体烃 H/C高，高，Hu高，但本身是气体高，但本身是气体(密度小密度小)，加上，加上H燃烧要燃烧要求空气多，求空气多，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，但需空气也少低，但需空气也少(l0小小)，Hum与汽、柴油相近与汽、柴油相近v 纯纯H2的的Hu最高，但气体占体积最高，但气体占体积(密度小密度小)，且需空气多，且需空气多，Hum反反而小而小0aumvum1)(lHH结论结论：l 各种燃料各种燃料Hu差别较大，但不等于差别较大，但不等于Hum也有相同差别也有相同差别l 液体燃料液体燃料Hum大体相同，气体燃料大体相同，气体燃料Hum偏低偏低1）了解一次能源与二次能源（能源载体）的关系）了解一次能源与二次能源（能源载体）的关系2）掌握发动机燃料和烃燃料的分类）掌握发动机燃料和烃燃料的分类3）掌握烃燃料组分、）掌握烃燃料组分、C原子数、分子结构等对燃料理化特性的影响原子数、分子结构等对燃料理化特性的影响4）了解含氧燃料的结构及其对燃料理化特性的影响）了解含氧燃料的结构及其对燃料理化特性的影响5）掌握汽油和柴油的主要理化指标（十六烷值、辛烷值、馏程