第四章 燃料與燃燒

1、第四章第四章 燃料與燃燒燃料與燃燒本章要求：本章要求：了解：石油的基本組成和各種燃料的基本性能。了解：石油的基本組成和各種燃料的基本性能。理解：燃燒熱值、燃燒過(guò)程、發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的理解：燃燒熱值、燃燒過(guò)程、發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的著火和燃燒方式。著火和燃燒方式。 第第1 1節(jié)節(jié) 發(fā)動(dòng)機(jī)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃料石油的主要成分：石油的主要成分：石油燃料石油燃料汽油：碳原子汽油：碳原子5-75-7的烴類，沸點(diǎn)的烴類，沸點(diǎn)60-20560-205。柴油：碳原子柴油：碳原子10-2210-22的烴類，沸點(diǎn)的烴類，沸點(diǎn)180-370180-370。石油燃料餾分表石油燃料餾分表碳?xì)浠衔铮N），占碳?xì)浠衔铮N），占96%-99

2、%96%-99%，少量少量O O、N N、S S等，占等，占1%-4%1%-4%一、汽油的使用特性一、汽油的使用特性1 1、蒸發(fā)性：、蒸發(fā)性： 強(qiáng)混合均勻，燃燒完全，起動(dòng)加速性好，運(yùn)轉(zhuǎn)平強(qiáng)混合均勻，燃燒完全，起動(dòng)加速性好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；但易產(chǎn)生氣阻，儲(chǔ)存運(yùn)輸損失也大；穩(wěn)；但易產(chǎn)生氣阻，儲(chǔ)存運(yùn)輸損失也大； 差混合氣形成不良，起動(dòng)、加速性差，燃燒不完差混合氣形成不良，起動(dòng)、加速性差，燃燒不完全，附在汽缸壁上的油滴易破壞潤(rùn)滑油膜。全，附在汽缸壁上的油滴易破壞潤(rùn)滑油膜。餾出溫度：餾出溫度：10%10%：低低- -起動(dòng)性好；但過(guò)低易氣阻。起動(dòng)性好；但過(guò)低易氣阻。50%50%：低低- -揮發(fā)性好，加速性和平穩(wěn)

3、性好，暖機(jī)時(shí)間短。揮發(fā)性好，加速性和平穩(wěn)性好，暖機(jī)時(shí)間短。90%90%：標(biāo)志含有難揮發(fā)的重質(zhì)成分。高標(biāo)志含有難揮發(fā)的重質(zhì)成分。高- -則重質(zhì)成分多，易則重質(zhì)成分多，易形成積炭，從而稀釋機(jī)油。形成積炭，從而稀釋機(jī)油。2 2、 抗暴性：抗暴性：汽油在氣缸內(nèi)燃燒抵抗爆震的能力。汽油在氣缸內(nèi)燃燒抵抗爆震的能力。辛烷值：辛烷值：正庚烷（辛烷值正庚烷（辛烷值0 )0 )異辛烷（辛烷值異辛烷（辛烷值100100）與汽油抗暴性比較與汽油抗暴性比較混合液中異辛烷的體積百分?jǐn)?shù)即為辛烷值?；旌弦褐挟愋镣榈捏w積百分?jǐn)?shù)即為辛烷值。研究法（研究法（RONRON）和馬達(dá)法（）和馬達(dá)法（MONMON）辛烷值測(cè)定方法：辛烷值測(cè)

4、定方法： 二者之差為汽油的靈敏度，是衡量抗暴性隨著燃燒條二者之差為汽油的靈敏度，是衡量抗暴性隨著燃燒條件而變化的尺度。件而變化的尺度。 我國(guó)汽油牌號(hào)按研究法辛烷值進(jìn)行標(biāo)定我國(guó)汽油牌號(hào)按研究法辛烷值進(jìn)行標(biāo)定：如：如90#90#、93#93#和和97#97#（其研究法辛烷值分別為（其研究法辛烷值分別為9090、9393和和9797）。）。3 3、 氧化安定性：氧化安定性： 抵抗氧化長(zhǎng)久保持性質(zhì)不變的能力。抵抗氧化長(zhǎng)久保持性質(zhì)不變的能力。 氧化安定性差，易氧化、聚氧化安定性差，易氧化、聚合，生成酸性或膠狀物質(zhì)，加重合，生成酸性或膠狀物質(zhì)，加重腐蝕、堵塞，積炭，爆震傾向加腐蝕、堵塞，積炭，爆震傾向加大

5、。大。實(shí)際膠質(zhì)實(shí)際膠質(zhì)誘導(dǎo)期誘導(dǎo)期4 4、 添加劑：添加劑： 為改善汽油使用性能（抗爆、抗氧等）。為改善汽油使用性能（抗爆、抗氧等）。 主要影響成分：主要影響成分： 不飽和烴。不飽和烴。四乙基鉛（四乙基鉛（TELTEL）甲基叔丁基醚（甲基叔丁基醚（MTBEMTBE） 乙基叔丁基醚（乙基叔丁基醚（ETBEETBE） 乙醇乙醇 二、柴油的使用特性二、柴油的使用特性1 1、自燃性：、自燃性：正十六烷（十六烷值正十六烷（十六烷值100100） - -甲基萘甲基萘（十六烷值（十六烷值0 0）與柴油自燃性比較與柴油自燃性比較在無(wú)外界火源時(shí)，柴油自行著火的能力。在無(wú)外界火源時(shí)，柴油自行著火的能力。十六烷值：

6、十六烷值：混合液中正十六烷的體積百分?jǐn)?shù)即為十六烷值?；旌弦褐姓榈捏w積百分?jǐn)?shù)即為十六烷值。 十六烷值過(guò)高，柴油噴入后來(lái)不及混合便開(kāi)始著火，十六烷值過(guò)高，柴油噴入后來(lái)不及混合便開(kāi)始著火，燃燒不完全，冒黑煙；燃燒不完全，冒黑煙； 十六烷值過(guò)低，不僅起動(dòng)困難，而且由于著火落后十六烷值過(guò)低，不僅起動(dòng)困難，而且由于著火落后期長(zhǎng)，工作粗暴。期長(zhǎng)，工作粗暴。車用柴油的十六烷值通常在車用柴油的十六烷值通常在40-6540-65范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 濁點(diǎn)：濁點(diǎn)：柴油中所含石蠟開(kāi)始結(jié)晶，變混濁的溫度。柴油中所含石蠟開(kāi)始結(jié)晶，變混濁的溫度。 凝點(diǎn)：凝點(diǎn)：柴油失去流動(dòng)性開(kāi)始凝結(jié)的溫度。柴油失去流動(dòng)性開(kāi)始凝結(jié)的溫度。

7、我國(guó)輕柴油按凝點(diǎn)分我國(guó)輕柴油按凝點(diǎn)分1010、0 0、-10-10、-20-20、-35-35號(hào)號(hào)5 5個(gè)牌個(gè)牌號(hào)號(hào)（分別對(duì)應(yīng)凝點(diǎn)（分別對(duì)應(yīng)凝點(diǎn)1010、0 0、-10-10-20-20和和-35-35）。）。 粘度高，供油和霧化不良，起粘度高，供油和霧化不良，起動(dòng)困難，燃燒不良（冒黑煙）。動(dòng)困難，燃燒不良（冒黑煙）。 粘度低，噴油泵、噴油器等精密偶件易粘度低，噴油泵、噴油器等精密偶件易漏油，同時(shí)會(huì)因油膜承載能力差，磨損也加劇。漏油，同時(shí)會(huì)因油膜承載能力差，磨損也加劇。 2. 2. 低溫流動(dòng)性低溫流動(dòng)性 流動(dòng)性對(duì)使用性能的影響：流動(dòng)性對(duì)使用性能的影響：流動(dòng)性差（凝點(diǎn)高）：流動(dòng)性差（凝點(diǎn)高）：流

8、動(dòng)性過(guò)高：流動(dòng)性過(guò)高： 3. 3. 蒸發(fā)性蒸發(fā)性 4. 4. 殘?zhí)恐担簹執(zhí)恐担?指在無(wú)空氣通入的情況下，柴油加熱生成指在無(wú)空氣通入的情況下，柴油加熱生成碳值殘?jiān)男再|(zhì)。碳值殘?jiān)男再|(zhì)。殘?zhí)恐蹈?，易產(chǎn)生積炭。殘?zhí)恐蹈?，易產(chǎn)生積炭。 硫會(huì)造成腐蝕、酸雨、碳煙、三元催化中硫會(huì)造成腐蝕、酸雨、碳煙、三元催化中毒毒（柴油的含硫量高于汽油）（柴油的含硫量高于汽油）。 5. 5. 含硫量：含硫量： 餾出溫度：餾出溫度： 50%50%：低低- -輕質(zhì)餾分多，起動(dòng)性好。輕質(zhì)餾分多，起動(dòng)性好。 90%90%：低低- -重質(zhì)餾分少，加速性和平穩(wěn)性好，燃燒更充重質(zhì)餾分少，加速性和平穩(wěn)性好，燃燒更充分，經(jīng)濟(jì)性和排放性好

9、。分，經(jīng)濟(jì)性和排放性好。 磨損和腐蝕。磨損和腐蝕。 6. 6. 機(jī)械雜質(zhì)和水：機(jī)械雜質(zhì)和水：第第2 2節(jié)節(jié) 代用燃料代用燃料分類分類一、代用燃料分類一、代用燃料分類液態(tài)：甲醇、乙醇、植物油等。液態(tài)：甲醇、乙醇、植物油等。物態(tài)物態(tài)氣態(tài)：壓縮天然氣、氫氣、沼氣、液化石油氣等。氣態(tài)：壓縮天然氣、氫氣、沼氣、液化石油氣等。無(wú)氧：主要成分是無(wú)氧：主要成分是C C和和H H，如甲烷、天然氣、氫氣、液，如甲烷、天然氣、氫氣、液 化石油氣等。化石油氣等。成分成分含氧：除含氧：除C C和和H H外，還含有一定的外，還含有一定的O O，如醇類、植物油、，如醇類、植物油、 煤氣等。煤氣等。二、天然氣：二、天然氣：

10、特點(diǎn)：特點(diǎn)： 主要成分甲烷（主要成分甲烷（83%-99%83%-99%）。）。 1 1、密度低，燃燒時(shí)耗氧少，功率低、密度低，燃燒時(shí)耗氧少，功率低（普通燃料的（普通燃料的90%90%）；）； 2 2、抗暴性好、可加大壓縮比，但自然性差，只能、抗暴性好、可加大壓縮比，但自然性差，只能點(diǎn)燃；點(diǎn)燃； 3 3、氣態(tài)易混合，燃燒完全，排放好；、氣態(tài)易混合，燃燒完全，排放好； 4 4、含碳量少，、含碳量少，CO2CO2排放少，基本無(wú)碳煙；排放少，基本無(wú)碳煙； 5 5、便于實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒。、便于實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒。 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)：天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)：純天然氣和雙燃料（汽油、柴油起點(diǎn)燃作用）純天然氣和雙燃料（汽油、柴油起點(diǎn)

11、燃作用）三、液化石油氣：三、液化石油氣： 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 各種烴類（稀烴各種烴類（稀烴6%6%）。）。 1 1、熱值略低于汽油、熱值略低于汽油（甲烷越高熱值越低）；（甲烷越高熱值越低）； 2 2、抗暴性好、可加大壓縮比、抗暴性好、可加大壓縮比（甲烷含量越高抗暴（甲烷含量越高抗暴性越好）；性越好）； 3 3、著火界限寬；、著火界限寬； 4 4、著火溫度高，燃燒速度慢，需要的點(diǎn)火能量大；、著火溫度高，燃燒速度慢，需要的點(diǎn)火能量大； 5 5、氣態(tài)易混合，燃燒完全，排放好；與柴油摻燒、氣態(tài)易混合，燃燒完全，排放好；與柴油摻燒時(shí)可降低碳煙時(shí)可降低碳煙90%90%。四、醇類燃料：四、醇類燃料： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：

12、甲醇、乙醇。甲醇、乙醇。 1 1、含氧高，燃燒所需空氣少，燃燒基本無(wú)碳煙；、含氧高，燃燒所需空氣少，燃燒基本無(wú)碳煙； 2 2、燃燒速度快，抗爆性好，可采用大壓縮比，并、燃燒速度快，抗爆性好，可采用大壓縮比，并可用于汽油添加劑，改善其抗爆性；可用于汽油添加劑，改善其抗爆性； 1 1、醇類對(duì)許多金屬、非金屬的腐蝕性強(qiáng)，同時(shí)生、醇類對(duì)許多金屬、非金屬的腐蝕性強(qiáng)，同時(shí)生成水又多，腐蝕、磨損加重；成水又多，腐蝕、磨損加重； 2 2、熱值低、汽化潛熱大、高揮發(fā)性成份低，凝點(diǎn)、熱值低、汽化潛熱大、高揮發(fā)性成份低，凝點(diǎn)又低，難起動(dòng)；又低，難起動(dòng)； 3 3、自然性差，只能點(diǎn)燃，所需點(diǎn)火能量大。、自然性差，只能點(diǎn)

13、燃，所需點(diǎn)火能量大。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 3 3、來(lái)源廣泛。、來(lái)源廣泛。第第3 3節(jié)節(jié) 燃燒化學(xué)燃燒化學(xué)一、燃料燃燒的熱值一、燃料燃燒的熱值熱值：熱值： 每千克燃油每千克燃油完全燃燒完全燃燒所放出的熱量所放出的熱量KJ/kgKJ/kg。高熱值高熱值：燃燒生成的水為液態(tài)時(shí)的熱值（：燃燒生成的水為液態(tài)時(shí)的熱值（用用H H0 0表示）。表示）。22COOC OHOH22212 低熱值：低熱值：燃燒生成的水為氣態(tài)時(shí)的熱值（燃燒生成的水為氣態(tài)時(shí)的熱值（用用H Hu u表示）。表示）。ruHHH 0 式中：式中： 生成水的汽化潛熱。生成水的汽化潛熱。 rH二、燃料燃燒所需的空氣量二、燃料燃燒所需的空氣量22CO

14、OC 2231138COOgCgCC 用用g gC C、g gH H、g gO O分別表示每千克燃油中分別表示每千克燃油中C C、H H、O O的千克數(shù)，的千克數(shù)，則完全燃燒時(shí)有：則完全燃燒時(shí)有：對(duì)對(duì)C C：OHOH22221 OHgOgHgHHH22298 對(duì)對(duì)H H： 則每千克燃油完全燃燒時(shí)需要供應(yīng)的氧為：則每千克燃油完全燃燒時(shí)需要供應(yīng)的氧為：OCHggg 3/88 空氣中氧的質(zhì)量百分比為空氣中氧的質(zhì)量百分比為21%21%，則實(shí)際所需空氣量為：，則實(shí)際所需空氣量為：21. 0/3/88）（OCHggg 理論空氣量理論空氣量L LO O ： 1kg 1kg燃油燃油完全燃燒完全燃燒所需的所需的

15、最少空氣量最少空氣量。根據(jù)：根據(jù)： g gC C g gH H g gO O 汽油汽油 0.855 0.145 0.855 0.145 0.0 0.0 柴油柴油 0.8700.870 0.126 0.0040.126 0.004 可得實(shí)際可得實(shí)際1kg1kg汽油汽油完全燃燒需要的理論空氣量為完全燃燒需要的理論空氣量為14.9kg14.9kg，而而1kg1kg柴油柴油完全燃燒需要的理論空氣量為完全燃燒需要的理論空氣量為14.5kg14.5kg. .三、過(guò)量空氣系數(shù)與空燃比三、過(guò)量空氣系數(shù)與空燃比 過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)： 發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中，1kg1kg燃油燃燒時(shí)燃油燃燒時(shí)實(shí)際

16、供給的空氣量實(shí)際供給的空氣量L L與理論空氣量與理論空氣量L L0 0之比。之比。 可見(jiàn)：可見(jiàn)：=1=1時(shí)為理論混合氣時(shí)為理論混合氣,1,1 1時(shí)為稀混合氣。時(shí)為稀混合氣。=L/ L=L/ L0 0 柴油機(jī)和汽油機(jī)過(guò)量空氣系數(shù)比較：柴油機(jī)和汽油機(jī)過(guò)量空氣系數(shù)比較： 1 1、柴油機(jī)：、柴油機(jī)：揮發(fā)性差，缸內(nèi)噴射霧化混合揮發(fā)性差，缸內(nèi)噴射霧化混合需加大燃油與空氣接觸的機(jī)率需加大燃油與空氣接觸的機(jī)率 多供給空氣多供給空氣（組織進(jìn)氣渦流）（組織進(jìn)氣渦流） 一般范圍為：一般范圍為：1.2-2.1(1.2-2.1(非增壓）非增壓）/1.5-2.3/1.5-2.3（增壓）。（增壓）。過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù)

17、11 2 2、汽油機(jī)：、汽油機(jī)：揮發(fā)性好，缸外預(yù)混合揮發(fā)性好，缸外預(yù)混合過(guò)量空氣系數(shù)僅與工況有關(guān)過(guò)量空氣系數(shù)僅與工況有關(guān)1 1）起動(dòng)：）起動(dòng)：=0.2-0.6=0.2-0.62 2）怠速：）怠速：=0.6-0.8=0.6-0.83 3）中等負(fù)荷：）中等負(fù)荷：=0.95-1.15=0.95-1.15（1.11.1為經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)混合氣）為經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)混合氣）4 4）大負(fù)荷：）大負(fù)荷：=0.85-0.95=0.85-0.95（0.90.9為功率混合氣）為功率混合氣） 空燃比空燃比： 空氣質(zhì)量（流量）與燃料質(zhì)量（流量）的比值?？諝赓|(zhì)量（流量）與燃料質(zhì)量（流量）的比值。燃油燃油空氣空氣mm 對(duì)于汽油：理論空燃比

18、對(duì)于汽油：理論空燃比=14.9=14.914.914.9為稀混合氣為稀混合氣14.914.9為濃混合氣為濃混合氣 對(duì)于混合氣濃度的調(diào)節(jié)：對(duì)于混合氣濃度的調(diào)節(jié)：柴油機(jī)為柴油機(jī)為“質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)”，而汽油機(jī)，而汽油機(jī)為為“量調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)”。第第4 4節(jié)節(jié) 燃燒的基本理論燃燒的基本理論 發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的燃燒，本質(zhì)上是燃油激烈的氧化反應(yīng)。發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的燃燒，本質(zhì)上是燃油激烈的氧化反應(yīng)。根據(jù)氧化反應(yīng)進(jìn)行的激烈程度不同，燃燒分為兩個(gè)階段：根據(jù)氧化反應(yīng)進(jìn)行的激烈程度不同，燃燒分為兩個(gè)階段：著火與燃燒著火與燃燒。 1 1、著火：、著火： 是燃燒的物理和化學(xué)準(zhǔn)備階段。是燃燒的物理和化學(xué)準(zhǔn)備階段。物理準(zhǔn)備：物理準(zhǔn)備：化

19、學(xué)準(zhǔn)備：化學(xué)準(zhǔn)備：燃料的霧化、蒸發(fā)、與空氣形成可燃混合氣等。燃料的霧化、蒸發(fā)、與空氣形成可燃混合氣等?；鹧媲颁h的緩慢氧化反應(yīng)。逐漸積累熱量或形成火焰前鋒的緩慢氧化反應(yīng)。逐漸積累熱量或形成活化中心（速度很低，壓力和溫度無(wú)明顯升高）?；罨行模ㄋ俣群艿停瑝毫蜏囟葻o(wú)明顯升高）?；罨行模夯罨行模涸趬嚎s終了高溫作用下，燃油分子反應(yīng)生成活性在壓縮終了高溫作用下，燃油分子反應(yīng)生成活性很強(qiáng)的自由原子或自由基（很強(qiáng)的自由原子或自由基（H H、O O、CHCH、OHOH等），等），加速反應(yīng)進(jìn)程加速反應(yīng)進(jìn)程（鏈鎖反應(yīng)）（鏈鎖反應(yīng)）。 3 3、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的三個(gè)步驟：、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程的三個(gè)步驟： 2 2、燃燒

20、：、燃燒：氧化反應(yīng)加速至激化的結(jié)果。氧化反應(yīng)加速至激化的結(jié)果。進(jìn)入燃燒有兩種方法：進(jìn)入燃燒有兩種方法：點(diǎn)燃（汽油機(jī)）點(diǎn)燃（汽油機(jī)）利用火花塞點(diǎn)燃混合氣。利用火花塞點(diǎn)燃混合氣。自燃（柴油機(jī)）自燃（柴油機(jī)）利用自身積累的熱量或活化中心著火。利用自身積累的熱量或活化中心著火。1 1）燃油與空氣形成可燃混合氣；）燃油與空氣形成可燃混合氣；2 2）點(diǎn)燃可燃混合氣，或可燃混合氣發(fā)生自燃；）點(diǎn)燃可燃混合氣，或可燃混合氣發(fā)生自燃；3 3）火源擴(kuò)大到整個(gè)可燃混合氣，形成全面燃燒。）火源擴(kuò)大到整個(gè)可燃混合氣，形成全面燃燒。 點(diǎn)燃是在局部混合氣內(nèi)（火花塞附近）進(jìn)行的，而自燃點(diǎn)燃是在局部混合氣內(nèi)（火花塞附近）進(jìn)行的，

21、而自燃則是在混合內(nèi)多處（甚至全部混合氣內(nèi)）同時(shí)發(fā)生的。則是在混合內(nèi)多處（甚至全部混合氣內(nèi)）同時(shí)發(fā)生的。按化學(xué)動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)分：按化學(xué)動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)分：熱自燃和鏈鎖自燃機(jī)理熱自燃和鏈鎖自燃機(jī)理一、著火機(jī)理一、著火機(jī)理 1 1、熱自燃（熱爆）：、熱自燃（熱爆）：反應(yīng)活化能：反應(yīng)活化能： 燃燒實(shí)際上是分子間相互碰撞的結(jié)果，但要燃燒實(shí)際上是分子間相互碰撞的結(jié)果，但要燃燒，分子必須具備一定大小的能量燃燒，分子必須具備一定大小的能量（活化分子）（活化分子）。氧化放熱大于散熱氧化放熱大于散熱溫度升高溫度升高溫度再升高溫度再升高反應(yīng)速率高到一定程度而著火反應(yīng)速率高到一定程度而著火反應(yīng)加劇、放熱越多反應(yīng)加劇、放熱越

22、多 發(fā)動(dòng)機(jī)能否著火，取決于：發(fā)動(dòng)機(jī)能否著火，取決于： 著火階段有無(wú)熱量積累，氧著火階段有無(wú)熱量積累，氧化反應(yīng)能否自動(dòng)加速?；磻?yīng)能否自動(dòng)加速。 著火臨界溫度和壓力：著火臨界溫度和壓力： 能保證著能保證著火的缸內(nèi)最低溫度、壓力稱為著火臨火的缸內(nèi)最低溫度、壓力稱為著火臨界溫度和著火臨界壓力。界溫度和著火臨界壓力。 著火臨界線著火臨界線 2 2、鏈鎖自燃：、鏈鎖自燃： 不依賴熱量積累而不依賴熱量積累而通過(guò)鏈鎖反應(yīng)通過(guò)鏈鎖反應(yīng)逐漸積累活化中心使反逐漸積累活化中心使反應(yīng)加速應(yīng)加速，直至著火。，直至著火。鏈鎖反應(yīng)的過(guò)程：鏈鎖反應(yīng)的過(guò)程：鏈的發(fā)生鏈的發(fā)生（反應(yīng)物分解出自由原子或自由基，產(chǎn)生活化中心）（反應(yīng)物

23、分解出自由原子或自由基，產(chǎn)生活化中心）鏈的傳播鏈的傳播（生成新的自由原子或自由基）（生成新的自由原子或自由基）鏈的中斷鏈的中斷（與冷壁面或惰性氣體碰撞，活化中心的消亡）（與冷壁面或惰性氣體碰撞，活化中心的消亡）鏈鎖反應(yīng)示例：鏈鎖反應(yīng)示例：氫的燃燒化學(xué)方程：氫的燃燒化學(xué)方程：2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O實(shí)際過(guò)程是：實(shí)際過(guò)程是： 鏈的發(fā)生：鏈的發(fā)生：H H2 22H2H（活化中心）（活化中心） 鏈的傳播（鏈爆）：鏈的傳播（鏈爆）：H+OH+O2 2OH+OOH+OO+HO+H2 2OH+HOH+H2OH+H2OH+H2 22H2H2 2O+O+2H2H（新的活化中心）（新的

24、活化中心）鏈的中斷：鏈的中斷：H+HH+H+MH+MH2 2+M+M（M M為惰性氣體分子）為惰性氣體分子） H H+OH+MH+OH+MH2 2O+MO+M H H+O+MOH+M+O+MOH+M注：注：熱自燃與鏈鎖自燃是共存的，相互促進(jìn)（鏈熱自燃與鏈鎖自燃是共存的，相互促進(jìn)（鏈- -熱自燃）。熱自燃）。 通常低溫以連鎖自燃為主，而高溫以熱自燃為主。通常低溫以連鎖自燃為主，而高溫以熱自燃為主。1 1、柴油機(jī)、柴油機(jī)低溫多階段著火低溫多階段著火1 1）混合階段）混合階段t t1 1: : 噴油霧化混合，噴油霧化混合，由于溫由于溫度和壓強(qiáng)低，不能是烴燃料度和壓強(qiáng)低，不能是烴燃料分裂成自由基，而是

25、分裂成自由基，而是發(fā)生低發(fā)生低溫緩慢氧化反應(yīng)溫緩慢氧化反應(yīng)。 過(guò)氧化物（高溫低過(guò)氧化物（高溫低濃度區(qū)）和醛（低溫高濃度濃度區(qū)）和醛（低溫高濃度區(qū)）。區(qū)）。 由于反應(yīng)速率慢，放熱少，加之燃油霧化要吸熱，故由于反應(yīng)速率慢，放熱少，加之燃油霧化要吸熱，故該階段壓強(qiáng)無(wú)明顯變化。該階段壓強(qiáng)無(wú)明顯變化。產(chǎn)物：產(chǎn)物： 低溫多階段著火低溫多階段著火二、發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的著火二、發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的著火2 2）冷焰區(qū)）冷焰區(qū)t t2 2 : :一階段反應(yīng)一階段反應(yīng) 當(dāng)過(guò)氧化物達(dá)到一定濃當(dāng)過(guò)氧化物達(dá)到一定濃度時(shí)，在一定溫度下產(chǎn)生爆度時(shí)，在一定溫度下產(chǎn)生爆炸，炸，引發(fā)鏈鎖反應(yīng)（鏈爆），引發(fā)鏈鎖反應(yīng)（鏈爆），產(chǎn)生淡青色火焰產(chǎn)生

26、淡青色火焰。 加速了過(guò)氧化物加速了過(guò)氧化物和醛的產(chǎn)生。和醛的產(chǎn)生。 由于放熱量不大（約為燃料熱值的由于放熱量不大（約為燃料熱值的10%-15%10%-15%），冷焰），冷焰的溫度并不高（約的溫度并不高（約300300，在，在500500時(shí)基本結(jié)束）。時(shí)基本結(jié)束）。產(chǎn)物：產(chǎn)物： 低溫多階著火低溫多階著火3 3）藍(lán)焰區(qū)）藍(lán)焰區(qū)t t3 3 : :二階段反應(yīng)二階段反應(yīng) 當(dāng)溫度和壓強(qiáng)達(dá)到一定當(dāng)溫度和壓強(qiáng)達(dá)到一定值時(shí)（進(jìn)入低溫多階自燃值時(shí)（進(jìn)入低溫多階自燃區(qū)），區(qū)），醛被氧化成醛被氧化成COCO（一氧（一氧化碳），產(chǎn)生藍(lán)色火焰化碳），產(chǎn)生藍(lán)色火焰。 大量的熱和大量的熱和COCO、O O、OHOH等（活化

27、分子）。等（活化分子）。 缸內(nèi)溫度和壓強(qiáng)開(kāi)始明顯升高，實(shí)現(xiàn)熱量和活化中心缸內(nèi)溫度和壓強(qiáng)開(kāi)始明顯升高，實(shí)現(xiàn)熱量和活化中心（COCO、0 0、OHOH等）的積累，導(dǎo)致反應(yīng)速度迅速加快。等）的積累，導(dǎo)致反應(yīng)速度迅速加快。產(chǎn)物：產(chǎn)物： 低溫多階著火低溫多階著火4 4）熱焰區(qū)）熱焰區(qū) : :三階段反應(yīng)三階段反應(yīng) 當(dāng)熱量和活化中心積累當(dāng)熱量和活化中心積累到一定程度時(shí)，由于反應(yīng)急到一定程度時(shí)，由于反應(yīng)急劇加快，劇加快，引發(fā)熱爆，產(chǎn)生熾引發(fā)熱爆，產(chǎn)生熾熱火焰（橘黃色）熱火焰（橘黃色）。 CO CO2 2（由（由COCO進(jìn)一步氧進(jìn)一步氧化而來(lái)）。化而來(lái)）。 著火落后期（延遲期或誘導(dǎo)期）：著火落后期（延遲期或誘導(dǎo)

28、期）：產(chǎn)物：產(chǎn)物： 低溫多階著火低溫多階著火 整個(gè)焰前反應(yīng)時(shí)間整個(gè)焰前反應(yīng)時(shí)間之和（之和（t1+t2+t3)t1+t2+t3)，其長(zhǎng)短與混合氣壓縮終了溫度和壓強(qiáng)，其長(zhǎng)短與混合氣壓縮終了溫度和壓強(qiáng)有關(guān)（有關(guān)（溫度、壓強(qiáng)越高，著火落后期越短溫度、壓強(qiáng)越高，著火落后期越短）。）。2 2、汽油機(jī)、汽油機(jī)高溫單階著火高溫單階著火 1 1）可燃混合氣壓縮過(guò)程中已進(jìn)行一定的化學(xué)反應(yīng)，）可燃混合氣壓縮過(guò)程中已進(jìn)行一定的化學(xué)反應(yīng)，但壓縮終了溫度和壓強(qiáng)較低，無(wú)法自燃；但壓縮終了溫度和壓強(qiáng)較低，無(wú)法自燃； 2 2）火花塞跳火瞬間：）火花塞跳火瞬間：局部溫度高達(dá)局部溫度高達(dá)2000-30002000-3000 一方面，高溫使燃油分子直接分裂產(chǎn)生大量的活化中一方面，高溫使燃油分子直接分裂產(chǎn)生大量的活化中心心發(fā)生鏈爆發(fā)生鏈爆。 另一方面，產(chǎn)生的熱遠(yuǎn)大于散失的熱，溫度迅速上升另一方面，產(chǎn)生的熱遠(yuǎn)大于散失的熱，溫度迅速上升引發(fā)熱爆。引發(fā)熱爆。 （注：所有的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)均屬于高溫單階著