內(nèi)燃機原理第二章燃料、工質(zhì)與熱化學

1、掌握現(xiàn)代內(nèi)燃機使用的燃料及其特性；掌握現(xiàn)代內(nèi)燃機使用的燃料及其特性；掌握燃料主要理化特性對掌握燃料主要理化特性對ICE的影響；的影響；掌握汽柴油機工作模式的差異；掌握汽柴油機工作模式的差異；掌握各種概念；掌握各種概念；掌握理論空氣量計算方法；掌握理論空氣量計算方法；掌握各種混合氣熱值的計算方法；掌握各種混合氣熱值的計算方法；了解烴結(jié)構(gòu)對燃料理化特性的影響。了解烴結(jié)構(gòu)對燃料理化特性的影響。掌握汽柴油不同餾出溫度對內(nèi)燃機性能影響；掌握汽柴油不同餾出溫度對內(nèi)燃機性能影響；本章要求本章要求HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家燃料燃料空氣空氣燃燒產(chǎn)物燃燒產(chǎn)物工質(zhì)對工質(zhì)對ICE影響：影響：工質(zhì)的熱力學性

2、質(zhì)工質(zhì)的熱力學性質(zhì)燃料熱值燃料熱值pvcc 、ktetuHePebePebICE的工質(zhì)的工質(zhì)概述概述HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家燃料理化特性燃料理化特性混合氣形成方式混合氣形成方式著火方式著火方式負荷調(diào)節(jié)方式負荷調(diào)節(jié)方式tcePebICE對燃料的要求：對燃料的要求：價格低、資源豐富；價格低、資源豐富；理化特性適合理化特性適合ICE需要；需要；高熱值（能量密度大）；高熱值（能量密度大）；對人體、環(huán)境無害；對人體、環(huán)境無害；對對ICE損傷小。損傷小。一、車用一、車用ICE燃料及其分類燃料及其分類常規(guī)燃料常規(guī)燃料(Conventional Fuel )：汽油、柴油：汽油、柴油代用燃料代用燃

3、料(Alternative Fuel )：其他燃料：其他燃料ICE燃料燃料HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家（一）常規(guī)燃料（一）常規(guī)燃料成分：成分：C、H、O、N、S（很少）（很少）清潔燃料：低碳燃料清潔燃料：低碳燃料汽油：汽油：C5 C11柴油：柴油：C16 C23（二）代用燃料（二）代用燃料NG（Natural Gas，主要成分：，主要成分：CH4，不可再生不可再生）lLNG（Liquefied Natural Gas）lCNG（Compressed Natural Gas）常壓下將氣態(tài)的天然氣冷卻至常壓下將氣態(tài)的天然氣冷卻至-162，使之凝結(jié)成液體。，使之凝結(jié)成液體。將將NG加壓到加

4、壓到2025MPa凝結(jié)成液態(tài)。凝結(jié)成液態(tài)。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家LPG（Liquefied Petrol Gas，不可再生不可再生）丙烷、丁烷、戊烷的混合物，丙烷含量丙烷、丁烷、戊烷的混合物，丙烷含量90%以上。以上。將石油氣加壓到將石油氣加壓到0.51.0MPa，制成液態(tài)。，制成液態(tài)。含氧燃料（含氧燃料（可再生燃料可再生燃料生物質(zhì)生物質(zhì)）甲醇、乙醇、二甲醚甲醇、乙醇、二甲醚DME（Dimethyl ether）HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家開發(fā)中的燃料開發(fā)中的燃料l生物柴油（生物柴油（Biodiesel Fuel，BDF，可再生可再生）動、植物油脂經(jīng)過化工方法制成脂類

5、化合物。動、植物油脂經(jīng)過化工方法制成脂類化合物。l煤制油（煤制油（Coal-to-liquids，CTL，不可再生不可再生）煤氣化（煤氣化（H2、CO）后經(jīng)催化制成低分子烴類液體燃料。）后經(jīng)催化制成低分子烴類液體燃料。l天然氣制油（天然氣制油（Gas-to-liquids，GTL，不可再生不可再生）將天然氣部分氧化得到將天然氣部分氧化得到H2、CO后，經(jīng)催化制成低分子后，經(jīng)催化制成低分子烴類液體燃料。烴類液體燃料。氫氣（氫氣（可再生可再生內(nèi)燃機最理想燃料內(nèi)燃機最理想燃料）HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家其它燃料其它燃料l生物質(zhì)燃料制柴油（生物質(zhì)燃料制柴油（Biomass-to-liqui

6、ds, BTL , 可再生可再生）一般用于發(fā)電機組一般用于發(fā)電機組l高爐煤氣高爐煤氣用氣化爐使生物質(zhì)（如：農(nóng)業(yè)廢棄物、雜草、垃圾等）用氣化爐使生物質(zhì)（如：農(nóng)業(yè)廢棄物、雜草、垃圾等）不完全燃燒生成不完全燃燒生成H2、CO、CH4、烴和、烴和N2、CO2。煉鐵副產(chǎn)品，主要成分煉鐵副產(chǎn)品，主要成分H2、CO、CH4、CO2、N2。l焦爐煤氣焦爐煤氣煙煤煉焦副產(chǎn)品，主要成分煙煤煉焦副產(chǎn)品，主要成分H2、 CH4 、CO、CO2、N2。將生物質(zhì)燃料氣化得到生物質(zhì)氣經(jīng)催化制成烴類液體燃料。將生物質(zhì)燃料氣化得到生物質(zhì)氣經(jīng)催化制成烴類液體燃料。l生物質(zhì)氣（生物質(zhì)氣（可再生可再生）ICE代用燃料分類代用燃料分類

7、分類方法分類方法燃料種類燃料種類燃料燃料按來源分類按來源分類礦物質(zhì)代用燃料礦物質(zhì)代用燃料（不可再生）（不可再生）壓縮天然氣（壓縮天然氣（CNG）；）；液化天然氣（液化天然氣（LNG）；）；液化石油氣（液化石油氣（LPG）；）；煤制甲醇；煤制甲醇；煤制二甲醚（煤制二甲醚（DME）；）；煤制柴油（煤制柴油（CTL）；）；天然氣制柴油（天然氣制柴油（GTL）生物質(zhì)代用燃料生物質(zhì)代用燃料（可再生）（可再生）植物油：菜籽油、豆油、棉籽油、棕植物油：菜籽油、豆油、棉籽油、棕櫚油、椰子油、葵花籽油；櫚油、椰子油、葵花籽油；生物柴油（生物柴油（BDF）；）；植物或農(nóng)作物制成的甲醇、乙醇等；植物或農(nóng)作物制成的甲

8、醇、乙醇等；生物燃料制柴油（生物燃料制柴油（BTL）生物燃料制生物燃料制DME生物質(zhì)氣生物質(zhì)氣HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家ICE代用燃料分類代用燃料分類分類方法分類方法燃料種類燃料種類燃料燃料按著火方式分類按著火方式分類汽油代用燃料汽油代用燃料（SI-ICE）CNG、LNG、LPG、甲醇、乙醇、氫氣、甲醇、乙醇、氫氣等等柴油代用燃料柴油代用燃料（CI-ICE）生物柴油、生物柴油、DME、BTL、CTL、GTL等等按形態(tài)分類按形態(tài)分類氣體代用燃料氣體代用燃料氫氣、氫氣、CNG、LNG、LPG、DME、煤氣、煤氣、沼氣等沼氣等液體代用燃料液體代用燃料甲醇、乙醇、生物柴油、甲醇、乙醇、生物

9、柴油、BTL、CTL、GTL等等固體代用燃料固體代用燃料煤粉（與燃料油或乳化劑混合使用）煤粉（與燃料油或乳化劑混合使用）HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家ICE代用燃料分類代用燃料分類分類方法分類方法燃料種類燃料種類燃料燃料按化學成分分類按化學成分分類烴類代用燃料烴類代用燃料CNG、LNG、LPG、BTL、CTL、GTL等等含氧燃料含氧燃料醇類燃料醇類燃料甲醇、乙醇等甲醇、乙醇等醚類燃料醚類燃料甲基叔丁基醚（甲基叔丁基醚（MTBE）、乙基叔?。⒁一宥』眩ɑ眩‥TBE）、甲基叔戊基醚）、甲基叔戊基醚（TAME）、二甲醚（）、二甲醚（DME）、二異）、二異丙基醚（丙基醚（DIPE）、二

10、正戊基醚）、二正戊基醚（DNPE）等）等脂類燃料脂類燃料生物柴油、合成脂生物柴油、合成脂氫氣代用燃料氫氣代用燃料氫氣氫氣HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家二、二、ICE燃料的主要理化特性及評價燃料的主要理化特性及評價l評價指標評價指標十六烷值（十六烷值（Cetane Number, CN）定義：定義：在無外源點火時燃料自行著火燃燒的能力（溫度）。在無外源點火時燃料自行著火燃燒的能力（溫度）。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家CI-ICE燃料自燃著火性能評價燃料自燃著火性能評價（一）自燃性能（自燃溫度）（一）自燃性能（自燃溫度）化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性l評價方法評價方法把化學穩(wěn)定性差的正十六

11、烷人為定義把化學穩(wěn)定性差的正十六烷人為定義CN=100把化學穩(wěn)定性好的把化學穩(wěn)定性好的-甲基萘人為定義甲基萘人為定義CN=0規(guī)定規(guī)定在十六烷值測試機上進行試驗在十六烷值測試機上進行試驗HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家HCCHHHH. . . . . . .HCCHHHH正正十六烷值十六烷值C16H34CN=100CCCCCCCCCCHHHHHHHCH3甲基萘甲基萘C11H10CN=0HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家十六烷值試驗機十六烷值試驗機試驗條件試驗條件燃燒室燃燒室Combustion Chamber渦流燃燒室渦流燃燒室Swirl壓縮比壓縮比Compression Ratio(

12、CR)可變壓縮比可變壓縮比Variable（72828）內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速Engine Speed900r/min噴油時刻噴油時刻Start of Injection13CA(BTDC)燃燒始點燃燒始點Start of CombustionTDC著火延遲著火延遲Ignition Delay13CA著火延遲調(diào)整著火延遲調(diào)整Ignition Delay Adjustment可變壓縮比可變壓縮比HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家體積份額為體積份額為x%的正十六烷與（的正十六烷與（1-x）%的的-甲基萘混合。甲基萘混合。參比燃料參比燃料:在可變壓縮比的十六烷值機上進行試驗，被測燃料與參比在可變壓

13、縮比的十六烷值機上進行試驗，被測燃料與參比燃料具有相同的著火性能時，燃料的十六烷值燃料具有相同的著火性能時，燃料的十六烷值CN=x測試過程測試過程:十六烷指數(shù)（十六烷指數(shù)（Cetane Index, CI）:51.418lg41.1622050TCI 燃料燃料50%的餾出溫度，的餾出溫度，；50lgT 燃料燃料20時的密度，時的密度，kg/L。20CN著火性能著火性能高分子烴高分子烴PM排放排放十六烷值十六烷值50HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家SI-ICE燃料抗爆性能評價燃料抗爆性能評價抗爆性：抗爆性：燃料對燃料對ICE發(fā)生爆燃的抵抗能力。發(fā)生爆燃的抵抗能力。l評價指標評價指標辛烷值（

14、辛烷值（Octane Number，ON）l評價方法評價方法在辛烷值試驗機上進行。在辛烷值試驗機上進行。VCR辛烷值試驗機辛烷值試驗機規(guī)定：規(guī)定：化學穩(wěn)定性好的異辛烷人為定義化學穩(wěn)定性好的異辛烷人為定義ON=100；化學穩(wěn)定性差的正庚烷人為定義化學穩(wěn)定性差的正庚烷人為定義ON=0HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家CCCCCCCHHHHHHHHHHHHHHHH正庚烷正庚烷C7H16 ON0異辛烷異辛烷C8H18 ON100CCCCCHHHHHHHHHCH3CH3CH3HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家運行條件運行條件operations馬達辛烷值馬達辛烷值MON研究辛烷值研究辛烷值RON

15、內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速Engine Speed900r/min600r/min壓縮比壓縮比Compression Ratio可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)Adjustable點火時刻點火時刻Ignition Timing 1026CA(BTDC)Variable13CA(BTDC)混合氣預熱混合氣預熱Pre-heating of Mixture149NO空氣預熱空氣預熱Pre-heating of air3852MON和和RON測試手段比較測試手段比較研究法辛烷值研究法辛烷值RON（research octane number）馬達法辛烷值馬達法辛烷值MON（motor octane number）ONHIT規(guī)格

16、嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家體積份額為體積份額為x%的異辛烷與（的異辛烷與（1-x）%的正庚烷。的正庚烷。參比燃料參比燃料:在可變壓縮比的辛烷值機上進行試驗。在可變壓縮比的辛烷值機上進行試驗。測試過程測試過程:馬達法測試條件相對馬達法測試條件相對RON苛刻，苛刻，MON100）：）：l傳統(tǒng)辛烷值機，用芳香烴和正庚烷作為參比燃料；傳統(tǒng)辛烷值機，用芳香烴和正庚烷作為參比燃料；l用航空溫度法或者電解質(zhì)法測量。用航空溫度法或者電解質(zhì)法測量。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家提高燃料抗爆性的方法：提高燃料抗爆性的方法：l抗爆添加劑抗爆添加劑四乙基鉛四乙基鉛Pb（C2H5）4Pb（C2H5）4PbO2

17、高溫分解高溫分解ROOH（不活潑）（不活潑）低溫多階段低溫多階段著火落后期加長著火落后期加長爆燃傾向降低爆燃傾向降低Pb污染污染我國汽油我國汽油Pb5mg/LlMMT抗爆劑抗爆劑甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳（甲基環(huán)戊二烯基三羰基錳（CH3C5H4Mn(CO)3,MMT）MMT覆蓋火花塞覆蓋火花塞失火失火MMT堵塞堵塞TWC中毒、性能下降中毒、性能下降我國汽油我國汽油Mn0.016g/LTWC（Three-way Catalytic Converter）中毒）中毒問題問題問題問題HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家問題：問題： 易形成甲醛易形成甲醛l加入高抗爆指數(shù)的醇類、醚類加入高抗爆指數(shù)的醇類、醚

18、類l調(diào)整燃料成分調(diào)整燃料成分烷烴烷烴烯烴烯烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴芳香烴芳香烴抗爆指數(shù)抗爆指數(shù)弱弱強強問題：問題： 烯烴高臭氧活性烯烴高臭氧活性多環(huán)芳香烴多環(huán)芳香烴PAH致癌致癌燃料限制成分燃料限制成分l改變煉制工藝改變煉制工藝采用催化裂化工藝采用催化裂化工藝直溜汽油直溜汽油 5868熱裂化汽油熱裂化汽油 6370催化裂化汽油催化裂化汽油 7880MON問題：問題：成本高成本高diesel：250DME：235BDF：450SICIgas：300400NG：650LPG：365470CH3OH：500C2H5OH：420H2：570HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家燃料自燃性能對燃料自燃性能對ICE

19、影響影響l著火燃燒方式著火燃燒方式SI，or，CI自燃溫度自燃溫度自燃溫度自燃溫度BDF自燃溫度高，單獨使用壓縮比過大。自燃溫度高，單獨使用壓縮比過大。一般與柴油配比使用，小于一般與柴油配比使用，小于BD50lCI-ICE的工作平順性的工作平順性工作平順性：工作平順性：ICE振動、噪音的大小。振動、噪音的大小。自燃溫度自燃溫度著火落后期著火落后期ddp振動、噪音振動、噪音lSI-ICE的抗爆性的抗爆性自燃溫度自燃溫度自燃可能性自燃可能性爆燃傾向爆燃傾向（二）蒸發(fā)性（二）蒸發(fā)性物理穩(wěn)定性物理穩(wěn)定性定義：定義：燃料由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的性能。燃料由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的性能。燃料抗爆性燃料抗爆性HIT規(guī)格嚴格規(guī)

20、格嚴格功夫到家功夫到家評價：評價：餾程和蒸氣壓餾程和蒸氣壓l餾程：燃油在規(guī)定條件下蒸餾出不同百分比的溫度范圍。餾程：燃油在規(guī)定條件下蒸餾出不同百分比的溫度范圍。餾程測定裝置餾程測定裝置HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家加熱加熱測溫測溫冰冰-水冷凝槽水冷凝槽量筒量筒冷凝管冷凝管100ml燒瓶燒瓶作用：作用：判定油品中輕、重成分含量的多少。判定油品中輕、重成分含量的多少。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家不同燃料的蒸餾曲線不同燃料的蒸餾曲線溫度溫度/ 餾出體積餾出體積/ %航空汽油航空汽油車用汽油車用汽油航空煤油航空煤油輕柴油輕柴油HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家u 初餾點（餾出點）

21、：初餾點（餾出點）： 蒸餾出第一滴燃料時的溫度。蒸餾出第一滴燃料時的溫度。汽油餾程：汽油餾程：u 10%餾出溫度餾出溫度代表輕質(zhì)成分的多少代表輕質(zhì)成分的多少汽油試樣餾出體積達到汽油試樣餾出體積達到10%時的溫度，時的溫度， 。10T 高，輕質(zhì)成分含量少，冷起動困難，不易氣阻。高，輕質(zhì)成分含量少，冷起動困難，不易氣阻。10Tu 50%餾出溫度餾出溫度代表平均蒸發(fā)量代表平均蒸發(fā)量汽油試樣餾出體積達到汽油試樣餾出體積達到50%時的溫度，時的溫度， 。50T7010T 高，暖機時間長，加速性差，工作平穩(wěn)性差。高，暖機時間長，加速性差，工作平穩(wěn)性差。50T12050T u 90%餾出溫度餾出溫度代表重成

22、分含量的多少代表重成分含量的多少汽油試樣餾出體積達到汽油試樣餾出體積達到90%時的溫度，時的溫度， 。90T19090T HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家易積碳易積碳燃料裂解燃料裂解經(jīng)濟性差經(jīng)濟性差不完全燃燒不完全燃燒磨損嚴重磨損嚴重重成分損害壁面油膜重成分損害壁面油膜潤滑油消耗大潤滑油消耗大稀釋潤滑油稀釋潤滑油 高，重成分含量多高，重成分含量多90Tu 終餾點（干點終餾點（干點EP，End boiling Point）汽油的駕駛性指數(shù)汽油的駕駛性指數(shù)DI（Driveability Index）：）：EtOHMTBETTTDI302 . 735 . 1905010燃料中最重成分的沸點。燃

23、料中最重成分的沸點。燃料中添加甲基叔丁基醚（燃料中添加甲基叔丁基醚（MTBE） ，否則為，否則為0；1MTBE燃料中添加乙醇（燃料中添加乙醇（EtOH） ，否則為，否則為0。1EtOH汽油的蒸發(fā)駕駛性指數(shù)汽油的蒸發(fā)駕駛性指數(shù)EDI（Evaporation Driveability Index）：）：EtOHMTBEEEEEDI41156 . 144. 114010070 、 、 分別為分別為70 、100 和和140 下燃料蒸發(fā)下燃料蒸發(fā)的百分比。的百分比。70E140E100EHIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家DI越大，蒸發(fā)性越差，駕駛性越差。越大，蒸發(fā)性越差，駕駛性越差。700540D

24、I EDI越大，蒸發(fā)性越好，駕駛性越好。越大，蒸發(fā)性越好，駕駛性越好。250100EDI柴油餾程：柴油餾程：u 初餾點（餾出點）：初餾點（餾出點）： 蒸餾出第一滴燃料時的溫度。蒸餾出第一滴燃料時的溫度。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家u 50%餾出溫度餾出溫度代表輕質(zhì)成分的多少代表輕質(zhì)成分的多少柴油試樣餾出體積達到柴油試樣餾出體積達到50%時的溫度，時的溫度， 。50T 影響影響CI-ICE的冷起動和工作平順性的冷起動和工作平順性50Tu 90%餾出溫度餾出溫度代表重成分的多少代表重成分的多少柴油試樣餾出體積達到柴油試樣餾出體積達到90%時的溫度，時的溫度， 。90T 高，輕質(zhì)成分含量少

25、，冷起動困難，且工作粗暴。高，輕質(zhì)成分含量少，冷起動困難，且工作粗暴。50T冒煙、積碳冒煙、積碳燃料裂解燃料裂解 高高90T混合氣形成慢混合氣形成慢噴油霧化質(zhì)量差噴油霧化質(zhì)量差經(jīng)濟性差經(jīng)濟性差燃燒不良燃燒不良磨損嚴重磨損嚴重油膜破壞油膜破壞30050T35590T潤滑油消耗大潤滑油消耗大燃料稀釋潤滑油燃料稀釋潤滑油HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家原油不同分餾段的成分及其主要性能原油不同分餾段的成分及其主要性能名稱名稱主要成分（主要成分（C原子原子及質(zhì)量百分數(shù)）及質(zhì)量百分數(shù)）沸點沸點/0.1MPa密度密度0，0.1MPa相對分子量相對分子量著火溫度著火溫度/甲烷甲烷C176C，24H-16

26、20.8kg/m316650石油氣石油氣C3C583C，17H-4310.510.58(kg/L)2.02.7(kg/m3)4158365470汽油汽油C5C1186C，14H252150.7150.78(kg/L)95120300400煤油煤油C11C1987C，13H1702600.770.83(kg/L)100180250柴油柴油C16C2387C，13H1803600.8150.855(kg/L)180200250渣油渣油C23以上以上360以上以上220280每噸原油產(chǎn)出的每噸原油產(chǎn)出的汽油汽油:柴油柴油=2:1，從燃料講汽柴油機并存，從燃料講汽柴油機并存雷德飽和蒸氣測定儀雷德飽和蒸

27、氣測定儀HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家l蒸氣壓：液體燃料在雷德（蒸氣壓：液體燃料在雷德（Reid）飽和蒸氣壓測定儀中，）飽和蒸氣壓測定儀中， 按燃料蒸氣與液體燃料的體積比為按燃料蒸氣與液體燃料的體積比為4:1，水浴溫，水浴溫 度度37.8 時所測得的最大燃料蒸氣壓，稱之為時所測得的最大燃料蒸氣壓，稱之為 雷德飽和蒸氣壓（雷德飽和蒸氣壓（RVP）。）。壓力表壓力表蒸氣室蒸氣室V=437.8 恒溫水浴恒溫水浴燃料室燃料室V=1HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家溫度溫度/飽和蒸氣壓（飽和蒸氣壓（0.133）/kPaC8H18C4H10C5H12C6H6C7H16C6H14C6H5CH3C

28、9H20飽和蒸氣壓高，蒸發(fā)性好，但飽和蒸氣壓高，蒸發(fā)性好，但容易產(chǎn)生氣阻（容易產(chǎn)生氣阻（Vapor Lock）含有含有10個以上碳原子個以上碳原子的烴，飽和蒸氣壓為的烴，飽和蒸氣壓為0。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家燃料蒸發(fā)性對燃料蒸發(fā)性對ICE影響影響l混合氣形成方式混合氣形成方式均質(zhì)、非均質(zhì)均質(zhì)、非均質(zhì)均質(zhì)混合均質(zhì)混合沸點沸點汽油：汽油：25215NG：-162LPG：-42CH3OH：65C2H5OH：78DME：-50H2：-253柴油：柴油：180360 BDF：182238非均質(zhì)混合非均質(zhì)混合l冷起動性能冷起動性能蒸發(fā)性差，冷起動困難蒸發(fā)性差，冷起動困難l油管氣阻（油管氣阻

29、（Vapor Lock）氣阻：氣阻：受環(huán)境溫度影響，油管內(nèi)燃料氣化，形成氣泡，受環(huán)境溫度影響，油管內(nèi)燃料氣化，形成氣泡，產(chǎn)生較高的流動阻力。產(chǎn)生較高的流動阻力。蒸發(fā)性好，易產(chǎn)生氣阻蒸發(fā)性好，易產(chǎn)生氣阻HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家（三）低溫流動性（三）低溫流動性低溫條件下，液體燃料在內(nèi)燃機燃料供給系統(tǒng)中能否順低溫條件下，液體燃料在內(nèi)燃機燃料供給系統(tǒng)中能否順利進行泵送和通過燃料過濾器，以保證內(nèi)燃機正常供油。利進行泵送和通過燃料過濾器，以保證內(nèi)燃機正常供油。汽油的冷凝溫度低于汽油的冷凝溫度低于-60 ，低溫流動性主要用于考察柴油。低溫流動性主要用于考察柴油。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功

30、夫到家低溫流動性指標：低溫流動性指標：u 濁點：油品在規(guī)定的冷卻過程中，開始析出石蠟結(jié)晶的濁點：油品在規(guī)定的冷卻過程中，開始析出石蠟結(jié)晶的 最高溫度。最高溫度。u 冷濾點：在冷濾點：在200mm水柱抽力下，水柱抽力下，1min內(nèi)內(nèi)20mL油樣不能油樣不能 完全通過一個完全通過一個350目金屬濾網(wǎng)過濾器時的最高溫度。目金屬濾網(wǎng)過濾器時的最高溫度。u 傾點：燃料在規(guī)定的冷卻過程中，能夠流動的最低溫度。傾點：燃料在規(guī)定的冷卻過程中，能夠流動的最低溫度。u 凝點：燃料在規(guī)定的冷卻過程中，石蠟結(jié)晶析出、長大，凝點：燃料在規(guī)定的冷卻過程中，石蠟結(jié)晶析出、長大， 互相連接成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，把油包在其中，使油互

31、相連接成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，把油包在其中，使油 失去流動性的最高溫度。失去流動性的最高溫度。u 運動黏度：運動黏度： （mm2/s）/ICE一般用凝點考察流動性一般用凝點考察流動性HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家黏度影響燃料的霧化質(zhì)量黏度影響燃料的霧化質(zhì)量因此，生物柴油黏度過大，噴油霧化存在較大問題因此，生物柴油黏度過大，噴油霧化存在較大問題單獨使用難度較大。單獨使用難度較大。0 . 88 . 1d.174 . 6BDF例如：例如：20 時：時：（四）氣化潛熱（四）氣化潛熱對對ICE影響影響l均質(zhì)混合均質(zhì)混合MPI（PFI），），TBI冷起動困難冷起動困難氣化潛熱氣化潛熱aTaamcl非均質(zhì)混

32、合非均質(zhì)混合氣化潛熱氣化潛熱冷起動困難冷起動困難aTHIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家熱值高，并不一定代表性能好，需考察可燃混合氣熱值。熱值高，并不一定代表性能好，需考察可燃混合氣熱值。如：如：H2“清潔燃料清潔燃料”的氣化潛熱比較高，需注意冷起動問題。的氣化潛熱比較高，需注意冷起動問題。燃料燃料汽油汽油柴油柴油NGLPG甲醇甲醇乙醇乙醇氫氣氫氣DME氣化潛熱氣化潛熱(kJ/kg)3103202512705104261100862450460（五）燃料的低熱值（五）燃料的低熱值1202uHH2899)(2vHumHMJ/kgkJ/m3（六）化學安定性（六）化學安定性燃料在常溫液相條件下抵抗

33、氧化變質(zhì)的能力。燃料在常溫液相條件下抵抗氧化變質(zhì)的能力。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家三、燃料的結(jié)構(gòu)三、燃料的結(jié)構(gòu) 烷烴（烷烴（Alkanes or Paraffins）single bonds between carbons - CnH2n+2HHHHCmethaneHHHHCethaneHHC甲烷甲烷乙烷乙烷異辛烷異辛烷HHHC2, 2, 4 trimethylpentane(iso-octane)CCCHHCHCCHHCHHHHHHH HHH飽和烴，氧化安定性好；飽和烴，氧化安定性好；異構(gòu)體結(jié)構(gòu)緊湊，異構(gòu)體結(jié)構(gòu)緊湊， 不易斷鏈，不易自燃，抗爆能力強。不易斷鏈，不易自燃，抗爆能力強

34、。 烯烴（烯烴（Alkenes or Olefins）HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家one or more double bonds between carbons - CnH2nHHHHCpropene orpropyleneHCHCHHCethene orethyleneHHCHHC1, 3 butadieneHCHCHHC乙烯乙烯丙烯丙烯丁二烯丁二烯單個或多個雙鍵連接的不飽和烴單個或多個雙鍵連接的不飽和烴不飽和烴安定性差，長期存放容易氧化變質(zhì)。不飽和烴安定性差，長期存放容易氧化變質(zhì)。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家 炔烴（炔烴（Alkynes or Acetylenes）

35、one or more triple bonds between carbons - CnH2n-2HCethyne oracetyleneHC乙炔乙炔多鍵不飽和烴，鍵能大，不易斷鏈，不易自燃；多鍵不飽和烴，鍵能大，不易斷鏈，不易自燃；不飽和烴安定性差，長期存放容易氧化變質(zhì)。不飽和烴安定性差，長期存放容易氧化變質(zhì)。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家環(huán)狀結(jié)構(gòu)緊湊，環(huán)狀結(jié)構(gòu)緊湊， 不易斷鏈，不易斷鏈， 不易自燃，抗爆性好不易自燃，抗爆性好benzene苯苯toluene甲苯甲苯naphthalene萘萘CCCCCCHHHHHHCCCCCCCHHHHHHHHCCCCCCCCCCHHHHHHHH

36、芳香烴（芳香烴（Aromatics）one or more benzene ring structuresHIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家 環(huán)烷烴（環(huán)烷烴（Napthenes）one bond between carbons and ring structure CnH2n環(huán)丙烷環(huán)丙烷環(huán)丁烷環(huán)丁烷環(huán)戊烷環(huán)戊烷環(huán)烷烴屬飽和烴，性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易氧化變質(zhì)；環(huán)烷烴屬飽和烴，性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易氧化變質(zhì)；環(huán)狀結(jié)構(gòu)，鍵能較高，不易斷鏈，抗爆能力強。環(huán)狀結(jié)構(gòu)，鍵能較高，不易斷鏈，抗爆能力強。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家 醇（醇（Alcohols）OHHHHCmethanolOHHHHCeth

37、anolHHC乙醇乙醇甲醇甲醇 醚（醚（Ethers）contain one or more OH groupscontain an oxygen atom connected to two alkyl or aryl groups (ROR)二甲醚二甲醚燃料含氧可促進燃燒燃料含氧可促進燃燒HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家 酯（酯（Esters）經(jīng)過酯化處理，黏度可降低到接近柴油水平。經(jīng)過酯化處理，黏度可降低到接近柴油水平。T/ 運動黏度運動黏度/ mm2/s棉籽油棉籽油-柴油柴油棉籽油甲酯棉籽油甲酯油脂黏度大，油脂黏度大，ICE難以直接使用。難以直接使用。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家

38、功夫到家R1COOCH3R3COOCH3+R2COOCH3+油脂制作生物柴油油脂制作生物柴油BDF：植物油甲酯（植物油甲酯（BDF）CH2COOR1CHCOOR2CH2COOR3植物油植物油/脂肪酸脂肪酸3CH3OH+甲醇甲醇CH2OHCHOHCH2OH+甘油甘油催化劑催化劑四、單烴的理化特性及變化規(guī)律四、單烴的理化特性及變化規(guī)律結(jié)構(gòu)相同，成分不同的烴結(jié)構(gòu)相同，成分不同的烴l C鍵能鍵能分子量分子量化學穩(wěn)定性化學穩(wěn)定性物理穩(wěn)定性物理穩(wěn)定性自燃溫度自燃溫度沸點沸點l n/m氫含量氫含量熱值熱值碳含量碳含量CO、CO2成分相同，結(jié)構(gòu)不同的烴成分相同，結(jié)構(gòu)不同的烴l 異構(gòu)體有支鏈，鍵能高，著火溫度高

39、；異構(gòu)體有支鏈，鍵能高，著火溫度高；HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家l 環(huán)狀結(jié)構(gòu)，鍵能高，著火溫度高；環(huán)狀結(jié)構(gòu)，鍵能高，著火溫度高；非直鏈烴著火溫度高，抗爆能力強，但致癌。非直鏈烴著火溫度高，抗爆能力強，但致癌。l 多鍵烴，鍵能高，化學穩(wěn)定性好，著火溫度高。多鍵烴，鍵能高，化學穩(wěn)定性好，著火溫度高。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家C原子數(shù)原子數(shù)沸點沸點/ 正烷烴正烷烴異烷烴異烷烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴烯烴烯烴芳香烴芳香烴多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴高分子烴，沸點高高分子烴，沸點高HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家C原子數(shù)原子數(shù)RONCH4芳香烴芳香烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴正烷烴正烷烴烯烴烯烴異烷烴異烷烴HIT

40、規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家C原子數(shù)原子數(shù)十六烷值十六烷值-甲基萘甲基萘芳香烴芳香烴環(huán)烷烴環(huán)烷烴烯烴烯烴正烷烴正烷烴HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家C原子數(shù)原子數(shù)H/C烷烴烷烴環(huán)烷烴、烯烴環(huán)烷烴、烯烴炔烴炔烴烷基苯烷基苯多環(huán)芳香烴多環(huán)芳香烴高熱值高熱值高冒煙高冒煙HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家一、影響燃燒和排放的燃料組分一、影響燃燒和排放的燃料組分硫硫(Sulfur)硫可明顯降低硫可明顯降低TWC功效，高溫時對氧傳感器有損傷。功效，高溫時對氧傳感器有損傷。硫天然存在于原油中。硫天然存在于原油中。 烯烴烯烴(Olefins)烯烴可提高汽油的辛烷值。烯烴可提高汽油的辛烷值。烯烴熱

41、穩(wěn)定性差，易形成膠質(zhì)，增加積碳。烯烴熱穩(wěn)定性差，易形成膠質(zhì)，增加積碳。烯烴臭氧活性高，形成光化學煙霧烯烴臭氧活性高，形成光化學煙霧嚴格限制嚴格限制。高硫燃油會使車載診斷系統(tǒng)高硫燃油會使車載診斷系統(tǒng)(OBD)失靈，使失靈，使TWC監(jiān)控裝置監(jiān)控裝置發(fā)送故障信號發(fā)送故障信號嚴格限制嚴格限制。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家 芳烴芳烴(Aromatics) 苯苯(Benzene)芳烴辛烷值高，具有高能量密度。芳烴辛烷值高，具有高能量密度。芳烴易增大積碳，芳烴易增大積碳，HC高排放，高排放，PAH（Polycyclic AromaticHydrocarbon）強致癌）強致癌嚴格限制嚴格限制。苯具有

42、高辛烷值。苯具有高辛烷值。苯是原油中的天然組分，也是催化重整的產(chǎn)物。苯是原油中的天然組分，也是催化重整的產(chǎn)物。苯是一種致癌物質(zhì)。苯是一種致癌物質(zhì)。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家二、對汽油的要求二、對汽油的要求第一類用于第一類用于EURO 第三類用于第三類用于EURO 第二類用于第二類用于EURO 第四類用于第四類用于EURO 、 世界燃油世界燃油標準：標準：汽油等級汽油等級硫含量硫含量/10-6HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家汽油等級汽油等級最大含量最大含量/10-2芳烴芳烴烯烴烯烴HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家汽油等級汽油等級苯含量苯含量/10-2HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格

43、功夫到家功夫到家汽油等級汽油等級最高蒸餾溫度最高蒸餾溫度/ T10T50T90EPHIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家三、對柴油的要求三、對柴油的要求硫含量硫含量/10-6柴油等級柴油等級HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家芳烴芳烴PAH最大含量最大含量/10-2柴油等級柴油等級HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家最小十六烷值最小十六烷值柴油等級柴油等級十六烷值十六烷值十六烷指數(shù)十六烷指數(shù)HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家柴油等級柴油等級密度密度/(kg/m3)HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家柴油等級柴油等級最高蒸餾溫度最高蒸餾溫度/ T90T95EPHIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫

44、到家功夫到家四、中國燃料質(zhì)量標準四、中國燃料質(zhì)量標準汽油分類標準汽油分類標準l汽油分類：以研究法辛烷值分類汽油分類：以研究法辛烷值分類90、93、95、97l我國汽油存在問題：我國汽油存在問題：n硫含量高硫含量高TWC中毒；中毒；n添加劑問題。添加劑問題。柴油分類標準柴油分類標準l柴油分類：以流動性（冷凝點）分類柴油分類：以流動性（冷凝點）分類10、0、-10、-20、-35、-50l我國柴油存在問題我國柴油存在問題硫含量高硫含量高PM排放高，排放高，SO2排放高，排放高，DOC中毒。中毒。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家一、混合氣形成方式的差異一、混合氣形成方式的差異汽油：汽油：物理穩(wěn)

45、定性差，易氣化，缸外低壓噴射（物理穩(wěn)定性差，易氣化，缸外低壓噴射（MPI，Multipoint Injection, or ,TBI，Throttle Body Injection），），形成形成均質(zhì)混合氣均質(zhì)混合氣（Homogeneous Mixture）;柴油：柴油：物理穩(wěn)定性好，不易氣化，缸內(nèi)噴射（物理穩(wěn)定性好，不易氣化，缸內(nèi)噴射（DI, or, IDI）,形成形成非均質(zhì)（分層）混合氣非均質(zhì)（分層）混合氣（Stratified Mixture）。）。二、著火、燃燒方式差異二、著火、燃燒方式差異汽油：汽油：化學穩(wěn)定性好，燃點高，采用火花點火（化學穩(wěn)定性好，燃點高，采用火花點火（SI，Spa

46、rk Ignition）；）；HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家柴油：柴油：化學穩(wěn)定性差，燃點低，采用壓燃（化學穩(wěn)定性差，燃點低，采用壓燃（CI，Compression Ignition），邊噴油、邊混合、邊燃燒。），邊噴油、邊混合、邊燃燒。負荷率負荷率柴油機柴油機汽油機汽油機HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家三、負荷調(diào)節(jié)方式差異三、負荷調(diào)節(jié)方式差異汽油：汽油：預混合，混合氣濃度變化不大，節(jié)氣門控制進入預混合，混合氣濃度變化不大，節(jié)氣門控制進入氣缸的混合氣量氣缸的混合氣量量調(diào)節(jié)量調(diào)節(jié)；柴油：柴油：分層混合，混合氣濃度變化大，油門控制循環(huán)噴分層混合，混合氣濃度變化大，油門控制循環(huán)噴油量油

47、量質(zhì)調(diào)節(jié)質(zhì)調(diào)節(jié)?，F(xiàn)代現(xiàn)代ICE分類分類均質(zhì)均質(zhì)火花點火火花點火非均質(zhì)非均質(zhì)壓燃壓燃傳統(tǒng)汽油機傳統(tǒng)汽油機傳統(tǒng)柴油機傳統(tǒng)柴油機GDIHCCIHIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家一、比熱容和比熱容比（等熵指數(shù)）一、比熱容和比熱容比（等熵指數(shù)）RcccckdTdhcdTducVpVppV/T/KcV、cp/(kJ/kg.k)kcVcpkRn cp, cV 隨溫度隨溫度T上升而增加上升而增加n k 隨溫度隨溫度T上升而下降上升而下降n 分子中的原子數(shù)增多，分子中的原子數(shù)增多， cp, cV 增大，增大，k減小減小n k越大，越大， cp, cV 越小，同等加熱量下，溫升越大，循環(huán)效率越高越小，同等加熱

48、量下，溫升越大，循環(huán)效率越高tHIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家 濃度增大濃度增大混合氣濃度增大，混合氣濃度增大，等熵指數(shù)下降。等熵指數(shù)下降。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家一、理論空氣量計算一、理論空氣量計算8 .140gl3 .140dl定義：進氣過程結(jié)束后，氣缸內(nèi)殘余廢氣量與新鮮充量定義：進氣過程結(jié)束后，氣缸內(nèi)殘余廢氣量與新鮮充量 的質(zhì)量比。的質(zhì)量比。二、殘余廢氣（二、殘余廢氣（Residual Gas）系數(shù)）系數(shù)r1mmrr不同不同ICE的的 比較比較r；16. 006. 0rgl汽油機壓縮比小，余隙容積大汽油機壓縮比小，余隙容積大(mr大大)，小負荷新鮮，小負荷新鮮 充量少

49、充量少(m1小小) ；06. 003. 0rd03. 000. 0rTCl柴油機壓縮比大，余隙容積小，允許少量掃氣柴油機壓縮比大，余隙容積小，允許少量掃氣(mr小小) ；HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家 對對ICE性能影響性能影響rrc三原子氣體三原子氣體vcktl增壓內(nèi)燃機掃氣量大，殘余廢氣量少增壓內(nèi)燃機掃氣量大，殘余廢氣量少(mr小小) 。二、廢氣再循環(huán)率（二、廢氣再循環(huán)率（EGR率）率）E什么什么EGR（Exhaust Gas Recirculation）通過通過EGR閥，按一定規(guī)則把部分排氣引入到進氣管中。閥，按一定規(guī)則把部分排氣引入到進氣管中。EGR的作用的作用廢氣降低燃燒速率

50、，得到低的燃燒最高溫度，廢氣降低燃燒速率，得到低的燃燒最高溫度，降低降低NOx的生成量。的生成量。HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家1mmmrrE EGR率定義率定義進氣過程結(jié)束時，排氣再循環(huán)質(zhì)量進氣過程結(jié)束時，排氣再循環(huán)質(zhì)量與進入氣缸的總充量的比值。與進入氣缸的總充量的比值。三、分子變化數(shù)三、分子變化數(shù)燃燒前后燃燒前后ICE氣缸內(nèi)工質(zhì)分子總數(shù)的變化。氣缸內(nèi)工質(zhì)分子總數(shù)的變化。mepiWt12. 107. 1g06. 103. 1dHIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家 汽、柴油分子量大，不計體積。汽、柴油分子量大，不計體積。C燃燒前后體積不變，燃燒前后體積不變， H燃燒體積增大，所以，分

51、子變化數(shù)大于燃燒體積增大，所以，分子變化數(shù)大于1.0；汽油中汽油中H含量高，分子變化數(shù)較大；含量高，分子變化數(shù)較大；柴油機屬于稀燃，大量空氣不參與燃燒，分子變化數(shù)小。柴油機屬于稀燃，大量空氣不參與燃燒，分子變化數(shù)小。分子變化數(shù)對分子變化數(shù)對ICE性能影響較小，一般不計性能影響較小，一般不計四、可燃混合氣熱值四、可燃混合氣熱值01lHHauum單位：單位：kJ/kg單位質(zhì)量或單位體積的可燃混合氣在標準狀態(tài)下完全單位質(zhì)量或單位體積的可燃混合氣在標準狀態(tài)下完全燃燒釋放的熱量。燃燒釋放的熱量。質(zhì)量熱值質(zhì)量熱值HIT規(guī)格嚴格規(guī)格嚴格功夫到家功夫到家 摩爾熱值摩爾熱值01LMHHarumum）（單位：單位：kJ/kmol 體積熱值體積熱值45.24)(mumvumHH）（單位：單位：kJ/m31koml氣體，化學標態(tài)：氣體，化學標態(tài)：0、0.1MPa時，時，22.4m3；1koml氣體，熱（物理）標態(tài)：氣體，熱（