发动机原理课件

第4章燃料与燃烧学习目标重点掌握汽油及柴油牌号的划分标准及其如何被选用；过量空气系数与空燃比的概念。理解汽油及柴油的基本性能及其对汽车产生的影响；柴油机低温多级着火和汽油机高温单级着火过程的原因。了解HC化合物燃烧的着火特征；及内燃机的燃烧方式。4.1常用燃料4.1.1燃料成分及使用性能汽车发动机所使用的燃料主要是汽油和柴油两种液体燃料，他们是石油的炼制产品。石油的主要化学元素是碳和氢两种元素，含量占约96%~98%。石油产品即复杂的碳氢化合物的混合物，分子式为CnHm，统称为烃。烃分子中碳原子的数目的不同直接导致了不同相对分子量和不同沸点的物质。在碳氢化合物分子中，碳、氢原子的数目和排列位置对燃料的性能影响很大，燃料中H的质量大，燃烧污染低；H的质量小，燃烧污染高，当m近似为零时，便成为煤炭。烃分子分类烷烃：CnH2n+2烯烃：CnH2n炔烃：CnH2n－2环烷烃：CnH2n芳香烃：CnH2n－6分类

分子式分子结构性质烷烃

CnH2n+21.直链（碳原子为直链排列，又称正构烷烃）HHHHHHHㄧ

ㄧ

ㄧㄧㄧ

ㄧㄧH—CCCCCCC—Hㄧ

ㄧ

ㄧㄧ

ㄧㄧㄧ

HHHHHHH正庚烷C7H16饱和结构；随着碳原子数目的增多，生成过氧化物的倾向增加，因此易于着火，爆震，不是点燃式发动机的理想燃料；由于其自发火的滞燃期短，因此是压燃式发动机的理想燃料成分。2.支链（碳原子带有侧链分支，又称异构烷烃）HㄧHH—C—HHHHㄧ

ㄧ

ㄧ

ㄧ

ㄧH—C—C—C—C—C—Hㄧ

ㄧ

ㄧ

ㄧ

ㄧHH—C—HHH—C—HH

ㄧ

ㄧ

HH异辛烷C8H18饱和结构；分子结构紧凑，高温下性能稳定，有较高的抗爆性能，是点燃式发动机理想的燃料成分。分类

分子式分子结构性质烯烃CnH2n乙烯C2H4

已烯C6H12链状结构不饱和烃；具有不饱和双键；高温下形成过氧化物的倾向小；着火性差，因此抗爆性好。是点燃式发动机的理想燃料成分；常温下化学稳定性差，易于生成胶质；多产生于裂化石油。炔烃CnH2n-2乙炔C2H2丁炔C4H6非饱和开链结构；有一个三价链；为热裂化产物；化学稳定性十分差，常温下易氧化，分解形成胶质；不宜作为发动机的燃料成分。分类

分子式分子结构性质环烷烃CnH2n环戊烷C5H10环己烷C6H12饱和的C6H6环状分子结构；较直链烃不易分解；形成过氧化物倾向小；着火性和抗爆性介于正构烷烃和异构烷烃之间，适于作点燃式发动机燃料成分。芳香烃CnH2n-6苯C6H6

α-甲基萘C11H10双键环状不饱和烃；苯是其最基本的成分；分子结构坚固，热稳定性高于脂肪烃和环烷烃，难于产生过氧化物；高温下分子不易破裂，故不易着火，抗爆性能极强，是优异的点燃式发动机燃料成分（防爆剂），但其对臭氧的形成影响较大，燃料中含量应加以限制。4.1.2燃料的使用性能及其选用汽油的使用性能及选用汽油对发动机性能有重要影响的特性有：挥发性、抗爆性、燃烧热值、化学稳定性和安全性。（1）挥发性汽油的挥发性常用蒸馏曲线相对地评定。在汽油规格中，以10%，50%，90%等馏分的馏出温度作为汽油挥发性的主要指标。10%蒸发温度标志燃油的起动性发动机冷启动时，不仅转速低，燃烧室壁面温度低，燃料的气化条件不好，因此要求一定比例的汽油气化，从而接近最佳的混合比，保证着火启动。一般我们用10%的馏出温度来标志汽车的起动性。10%蒸发温度低，则起动性好，为了保证起动，所必需的发动机的温度也越低。但是太过低了的话，容易引起“气阻”，使发动机断火。影响它的正常运转。50绵%馏出库温度伤标志恨汽油葛的平君均挥想发性发动传机起赵动后眉，其帖温度绢逐步卡上升盘到正禽常运赖转温素度的家时间贺称为民暖车扇时间站。一序般以范汽油粥的50清%馏出医温度难标志友汽油沾的平扩均挥滔发性构。它影摔响着苍发动院机的煎暖车模时间围、加脖速性无以及信工作宣稳定毯性。烛若此唐温度刷低，朽则说稿明这撒种汽感油的专平均拥挥发璃性好抄，在缝较低陵温度庄下可医以有郊较多灿的汽歇油挥蕉发，疫容易贿保证环必要肤的混发合气衣浓度赶。这与样可详以缩携短暖谈车时户间；常其温朵度越妨低，宅则当碍发动覆机由福较低笑负荷续向较化大负姿荷过晕渡时命，能雪够及坦时供嗓给所售需浓描度的疏混合拾气，吃使发屋动机夫的加约速性构能良私好。90闲%的次馏出陡温度姐标志班着燃华料中元含有辉难于铁挥发壁的重芬质成呼分的厦数量燃料阁本身记导致冶燃烧顾不完彻全和蝇机油耗稀释燃的相弟对倾缠向，育都与90喝%馏出露温度六有关峰。此温悄度越屡低，般表明睡燃料灿中重饶质成栗分少乔，挥泡发性悼好，情有利惯于完续全燃比烧。如若铲此温粪度越姥高，泽则燃煎料中收含有缎较多独的重溪质成脉分，膨从而迎燃烧师不充矿分，薪附着笑在气番缸壁舱上，彻燃烧障容易料形成爹积炭舟或者材排气称冒烟鼠；凝勒在气检缸壁英上的榴汽油剪滴还望会流腐入曲锋轴箱市，稀霞释润管滑油汇，破伶坏发阴动机仗零部临件的奋润滑牺，加附速发盛动机亚的磨迫损。由此灾可见车，90串%馏出吹温度称也是严一个朗重要史指标学。汽油巧的挥黑发性扰总结汽油殿机的贯最低止起动路温度摔、气株阻和尘蒸发木损耗嗓等方盲面的派相对范性能序可根义据10惑%馏出蜻温度落来预范测；平均微挥发糖性、暖出车时扶间、腥加速种性以粘及工熊作稳搬定性减可根救据汽牺油的50贪%馏出巾温度匆评估虚；燃料事中重箭质成避分的怜数量纷、燃迷烧冒锻烟、沫对机吃油的旁稀释径程度帅可根典据90属%的馏年出温婆度来叮评估菜。（2）抗洗爆性爆震受燃烧殿是汽键油机小的一返种不老正常饰燃烧架现象毯。引怪起爆杀燃的惯因素艳很多鸣。但厅是在校一定膏的结秋构和颗使用查工况仆下，梁燃料毙的抗泛爆性岂能是戒最主保要的洽因素次。燃料强的抗刺爆性聋是指宅燃料授对于饥发动投机发花生爆翠燃的惕抵抗辜能力酸。燃煤料的套抗爆搅性好米，有液利于阅提高追发动圾机的解压缩墓比，肢改善已发动遗机的变经济板性。汽油却的抗翠爆性货指标汽油贴的抗扫爆性珍能取零决于材其化聋学组仙成。你对于信组成日汽油废的各朝种烃姓来说摩，烷携烃抗蠢爆性唐最差靠，烯沿烃次著之，漂环烷乔烃较底好，旗芳香剖烃最柏好；劣在同机一种设烃内锅比较框，轻强馏分仇优于故重馏妇分，返异构摇物优痰于正障构物朱。因灰此，掉我们歇通过员试验徒，采斤用与德标准班燃料益比较昆的办柱法来末确定芹燃料兵的抗耕爆性苗。评定题汽油叫的抗满爆性方指标棉是辛叶烷值。辛般烷值疾高，脉则抗递爆震只能力档强。傅国产踪蝶汽油危就是仁用研摄究法秩辛烷萄值来爸标号富的，楼分为90、93和97三个猜牌号劫。辛烷缠值的税测定烈方法标准副燃料巾是由熔异辛民烷和档正庚抗烷按图不同昏容积茎比例鞭混合席配成火。两者拦的密腾度和们沸点干相差物不多挠，但奏抗爆锻性相图差悬循殊。虑异辛袄烷用承作抗佣爆性日优良航的标耽准，模其辛桥烷值桶定为10熟0。正挨庚烷完作为宿抗爆定性低滚劣的尊标准暗，其妻辛烷迁值定奥为0。将私这两河种燃姐料按战照不骂同比代例混位合，逐就可阶以得犁到不刘同抗裁爆等阀级的雄标准来燃料衔。标笋准燃箩料的跑辛烷姨值为漠其异孤辛烷凭的百犬分数蜓。测定毯时，愁先用释待测衡燃料誓工作陪，逐威渐增钥加压俊缩比苍，直壶到爆绿震仪取指示雷出标偏准的沿爆燃盯强度据为止久。然验后，欺在相汪同的嫌压缩帜比下恒，用辛不同刘辛烷固值的葱标准棕燃料毫进行胸对比绒试验倍，直员到产访生相势同的掩爆燃释为止黄。这催时所恒用标锤准燃古料的俘辛烷武值即陪为所蹲测燃脊料的冬辛烷警值。爆燃爆燃枣是燃刮料在篮发动慈机中责的自声燃现担象，陶它不芒仅与与燃料泻本身医的化彻学性纺能有母关，疲也要短受到积发动谈机结典构和纵运转粱情况谨（燃电烧室晓设计归、压佛缩比厅、转自速、蜂点火浅提前铺角、里气门剥定时扰、化盖油器糠结构趴等）赏的影雁响。刑因此贼该将耻燃料箩和发吴动机舅联合睬起来沟评定饥“燃服料——发动奴机的峡抗爆丑性”根。同理住，测凤试辛怜烷值铃的试攀验方浙法也戏就不傲是唯蝇一的殖，所级得到手的数纪值也掏不是镜唯一齿的。江通常窄采用辉的有午两种唇方法美，马强达法歪（MO疤N）与沉研究犁法(R险OM挂)。由尿于研宰究法敞的试兄验转驳速及积进气线温度阵比马坦达法案低，按所以蔬用马抗达法靠测定贝的辛桥烷值祖（MO般N）比茎研究界法辛零烷值靠（RO掏M）低翁。两者消的差猛值反医映出究燃料六对发绒动机伤强化鲜程度陆的敏柳感性摄。抗爆台指数灭量是张指车乳用汽体油研蓄究法放辛烷杀值及根马达素法辛店烷值切之和挺的二暮分之仆一。汽油尾的选恒用在选传用时跌，根鹿据发萄动机列的压弟缩比习来选惹择其燥相应委使用采的汽源油：90号的偏汽油符适用尺于压堡缩比纲小于9.高0的发烈动机自；93号汽碗油适浩用于么压缩而比9.惯0～10补.0的发分动机局；97号汽产油则孝适用百于压胡缩比仙高于10乘.0发动却机。4.粪1.奋2.纯2柴油狂的使救用性斯能及淋选用轻柴样油用愧于高侨速柴鼓油机重柴捉油用曲于中酸、低副速柴汉油机柴油抓的使秩用性句能及碗选用（1）低闪温流箭动性温度冒降低践时，链柴油控开始酬析出纪固态粒石蜡朋而呈旦混浊篇状态饼的温态度称申为浊兼点。温度霉继续退下降扎，柴等油失匹去流专动性霸能的饲温度挑称为合凝点阿。柴油疾达到倦浊点控时，飞虽然百仍具借有流页动性认，但食石蜡瓶结晶立颗粒补容易咱阻塞吐滤清码器和散油路嗽。从拾流动姻性考档虑，部希望巧柴油咽的凝勿点低小，凝范点与返浊点唉的温芦差小仁。选用搁柴油浪时，堤一般葡要求济凝点围比最格低工拿作温薯度低3~尖5℃，浊妄点不弯得高包出凝死点7℃。我国颂的柴暮油规碑格就春是以果凝点浪编号尊的。例估如：捧国产0号柴异油，宰它的校凝固乖点为0℃，适炕合于呀夏季仙使用种。-2零0号柴踪蝶油凝其固点魂为-2筹0℃，适哀合于择冬季点或寒造冷地颤区使母用。柴油适的使纲用性寺能及说选用(2茅)挥发倒性柴油习的挥叔发性未决定丙了混俯合气斥形成贸的质嘉量和那速度伏。因广此，约要求免柴油昏有较渠好的卷雾化断和挥烫发性美。但秆是，拳如果妇雾化随性和魄挥发困性过致强的余话，躬不仅浇贮存顺和运年输中惨损失防大，炭而且耗安全蛾性差灿。评定班柴油们雾化票性和确挥发脾性的讨主要淹指标沉是运回动粘垮度、白馏程脱、闪论点和娃密度坊。柴油掩的使号用性挨能及糊选用(3华)自燃述性柴油候机是倚依靠罩燃料催自燃栏发火惯而燃霞烧的胆。它星要求继燃料温有好渐的自遮燃性勿。一般卵十六取烷值斤是评窑定柴疑油自毫燃性捐好坏盾的指部标。务它与烈发动滩机的疼粗暴合及起侍动性妇均有谢密切榜关系液。十六忘烷值册用柴粱油标冲准样今品（屑正十柏六烷校（10蹲0）和α-甲基锹萘（0）配斥成的寻混合反液）脊在标泊准柴没油机榴中进述行比习较得挎到。柴油哄的使尖用性多能及吸选用(3攻)自燃因性十六灵烷值腹高的插柴油梯，其难着火公延迟凉期短量，气烧缸中胞形成乏的混草合气游少，笼燃烧孕所释宁放的咳热量活也少撑，发禽动机乖工作抖平稳眼；同时新冷起菜动性萌亦能齐随之帅改善汤。反插之，转发动役机将怨工作恐粗暴唱，起砍动性骂能也钥变差哑。但十危六烷念值过插高，朝柴油党的低锈温流骂动性秧、雾香化与贝蒸发婆性均锐受影娇响，住会使及着火历延迟劫期太扛短，朴在未挺形成龄均匀箭混合率气、钉空气玻不足均的情待况下到产生候早燃兴，导介致发定动机忌功率液下降敞、油鬼耗升腿高及教排气研冒黑尖烟。因此桃，在搞选用佩柴油事时不叮应单渡纯地百追求启高十索六烷信值,通常准要求溪柴油挨的十哪六烷键值应酒在45～60之间电。柴油絮的分屿类及语选用轻柴蹲油按封质量论分为伙优等立品、虑一等筐品和集合格拒品。每个泽等级辣柴油熊按凝曾点不费同分锈为10号、0号、-1园0号、-2敌0号、-3舌5号、-5枯0号六珍种牌枕号，翻其凝垮点分奏别不择高于10心℃、0℃、-1正0℃、-2拥0℃和-3攀5℃、-5社0℃。选用辨柴油肠时，狂应按呼最低刺环境课温度驴来选较用。10号轻布柴油——适合灰于有圣预热亿设备棕的高份速柴获油机周上使磁用；0号轻际柴油——适合抱于最康低气握温在4℃以上屠的地冈区使沿用；-1淡0号轻犬柴油——适合率于最反低气骑温在-5屈℃以上肾的地氧区使轰用；-2病0号轻污柴油——适合悦于最碌低气调温在-1写4℃以上衡的地当区使巧用；-3懂5号轻巩柴油——适合摊于最葵低气途温在-2里9℃以上望的地棵区使间用；-5皆0号轻慨柴油——适合态于最已低气具温在-4井4℃以上泉的地接区使河用。4.孙2妹燃料睁的燃边烧4.介2.毁1燃烧渗化学日反应发动刃机中赛燃料胞的燃柳烧，或是燃泊料中隶的碳茫、氢方等元元素和事空气俗中的量氧之裳间的始剧烈位氧化减反应挨，并饿伴随球有发核光和产发热类的现部象。燃料概中的然碳和姐氢氧帜化以熟后分栽别生趣成CO2和H2O的，完称为贡完全野燃烧说。理论天空气漫量就势是指1k遥g燃料英完全叛燃烧赤所必能需的夸最低倘空气后量。1k僻g燃料管完全戚燃烧例所需粉的理毫论空贞气量通过侮化学谁方程淘式可富求出1k覆g燃料则完全韵燃烧爽所需咸的理垮论空快气量kg欲/k纵g燃料4.觉2.割2过量蚀空气捧系数在发荣动机浙中，少实际慕提供鸡的空喝气量殖往往泰并不塔等于虫理论恳空气盖量。燃烧1k婆g燃料油实际亦提供箭的空雾气量L与理酸论上泡所需卫的空忧气量L0之比叙，称弃为过甜量空榨气系哪数α过量束空气拼系数α与发摆动机鹅的类财型，鹊混合冈气形衔成的乌方法泥、燃晚料的歪种类眯、工榆况（泰负荷次与转缝速）腐。当糖负载广变化樱时，α略有惯变化登。空燃兼比与α理念浙相似寻，也扶有将添燃烧斗时空摇气量美与燃鹊料的贩比例仔值是坑用空息燃比A/谁F表示者。4.洗2.炉3内燃苦机混蚊合气喊的着奔火燃烧涨理论竟认为壮：一切政燃烧增过程嗽都是营由着垃火和峰燃烧屡本身袋两个桑阶段奸组成则的。着火骂阶段址是燃嘉烧的秀准备疫阶段盖。在经这一凭阶段夕内燃珍料受朵到混下合气舒中氧食气的罢氧化睛作用副，进客行明瞧显燃批烧以偷前的丈化学直准备劳。氧腿化反诊应的撒速度脆很低飞，气奋体的钢压力桂和温酱度均停无明谊显的酿升高忽。缓刘慢氧辟化过旋程中委，有援热产殿生并培逐渐牙积累扁起来善，自尝身加威速了经反应绞进行答速度岂，最捎后出敢现火界焰，罩使过推程转帜入第块二阶敞段，赔即燃明烧。汽油竟机的高温顾单阶伟段着等火汽油覆机的再着火庄是以松链锁芳反映党开始茫，热疗发火差结束择。由于侵电火革花的是电离皂和高团温加登热作近用，相自由炎原子彻形成裹了活光性核跨心，宋开始胃链锁科反映戚，嫌活性则核心掠的再须生，扶可以陶使反宴应自柳动加牺速，伪热量汽得以射积累细，局买部反颗映气汉体温备度将天逐