第三章發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料特性

1、南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程第三章 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料特性南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程第一節(jié) 概述- “燃料與工質(zhì)燃料與工質(zhì)”對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響 “燃料與工質(zhì)燃料與工質(zhì)”對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響 燃料的理化特性燃料的理化特性 燃料的理化特性決定了內(nèi)燃機(jī)混合氣形成和著火方式，燃料的理化特性決定了內(nèi)燃機(jī)混合氣形成和著火方式，是造成內(nèi)燃機(jī)不同工作方式的決定因素。是造成內(nèi)燃機(jī)不同工作方式的決定因素。 工質(zhì)的熱力參數(shù)工質(zhì)的熱力參數(shù) 工質(zhì)的熱力參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率有巨大的影響，是決定工質(zhì)的熱力參數(shù)對(duì)循環(huán)熱效率有巨大的影響，是決定內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性?xún)?nèi)燃機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性“質(zhì)質(zhì)”環(huán)節(jié)的重要因素；環(huán)

2、節(jié)的重要因素； 燃料的熱值燃料的熱值 燃料的熱值（尤其是混合氣熱值）、過(guò)量空燃系數(shù)、燃料的熱值（尤其是混合氣熱值）、過(guò)量空燃系數(shù)、化學(xué)計(jì)量比等問(wèn)題，既是內(nèi)燃機(jī)原理的基礎(chǔ)之一，也是影化學(xué)計(jì)量比等問(wèn)題，既是內(nèi)燃機(jī)原理的基礎(chǔ)之一，也是影響動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的響動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的“量量”環(huán)節(jié)的主要因素之一。環(huán)節(jié)的主要因素之一。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 常規(guī)燃料常規(guī)燃料石油制品的液體燃料，即汽油和柴油。石油制品的液體燃料，即汽油和柴油。 代用燃料代用燃料氣體、醇類(lèi)、醚類(lèi)、酯類(lèi)（氣體、醇類(lèi)、醚類(lèi)、酯類(lèi)（Alternative Alternative fuelsfuels）目的：替代能源、環(huán)保要求）目的：

3、替代能源、環(huán)保要求 液體：甲醇液體：甲醇CHCH3 3OHOH、乙醇、乙醇C C2 2H H5 5OHOH（可來(lái)自植物甘蔗）（可來(lái)自植物甘蔗） 二甲醚二甲醚CHCH3 3-O-CH-O-CH3 3、動(dòng)植物燃料（菜子油）、動(dòng)植物燃料（菜子油） 氣體：液化石油氣氣體：液化石油氣LPGLPG（丙烷、丁烯）、天然氣（丙烷、丁烯）、天然氣LNGLNG、 H H2 2、沼氣（、沼氣（CHCH4 4）、煤氣（）、煤氣（COCO） 固體：煤粉、水煤漿固體：煤粉、水煤漿 烴燃料（除汽油、柴油外）和含氧燃料（含氧生物燃烴燃料（除汽油、柴油外）和含氧燃料（含氧生物燃料）料）Oxygenates/Biomass Ox

4、ygenates/Biomass 趨勢(shì)：汽車(chē)燃料多元化趨勢(shì)：汽車(chē)燃料多元化 3-2燃料及其熱化學(xué)燃料及其熱化學(xué) 一、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料分類(lèi)一、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料分類(lèi)： 南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 石油的主要成分是碳、氫兩種元素，含量約占石油的主要成分是碳、氫兩種元素，含量約占9798%，其它還有少量的硫、氧、氮等。其它還有少量的硫、氧、氮等。 石油產(chǎn)品以多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔镄问匠霈F(xiàn)，分子式石油產(chǎn)品以多種碳?xì)浠衔锏幕旌衔镄问匠霈F(xiàn)，分子式為為CnHm，通常稱(chēng)為烴。根據(jù)碳原子數(shù)的不同構(gòu)成不同，通常稱(chēng)為烴。根據(jù)碳原子數(shù)的不同構(gòu)成不同相對(duì)分子質(zhì)量、不同沸點(diǎn)的物質(zhì)。相對(duì)分子質(zhì)量、不同沸點(diǎn)的物質(zhì)。 利用沸點(diǎn)不同直

5、接進(jìn)行分餾，依次可得到石油氣利用沸點(diǎn)不同直接進(jìn)行分餾，依次可得到石油氣-汽油汽油-煤油煤油-輕、重柴油輕、重柴油-渣油。渣油。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程三三、汽油與柴油的使用特性、汽油與柴油的使用特性 1、柴油、柴油： 輕柴油用于車(chē)用高速柴油機(jī)，重柴油用于中、低速船用柴油機(jī)。輕柴油用于車(chē)用高速柴油機(jī)，重柴油用于中、低速船用柴油機(jī)。國(guó)標(biāo)國(guó)標(biāo)GB252-81GB252-81規(guī)定：輕柴油的牌號(hào)按規(guī)定：輕柴油的牌號(hào)按凝點(diǎn)凝點(diǎn)不同分為不同分為1010號(hào)、號(hào)、0 0號(hào)、號(hào)、-10-10號(hào)、號(hào)、-20-20號(hào)、號(hào)、-35-35號(hào)五級(jí)，凝點(diǎn)是指柴油失去流動(dòng)性號(hào)五級(jí)，凝點(diǎn)是指柴油失去流動(dòng)性開(kāi)始凝結(jié)的溫度，

6、因此上述牌號(hào)含義是指其凝點(diǎn)分別不高于開(kāi)始凝結(jié)的溫度，因此上述牌號(hào)含義是指其凝點(diǎn)分別不高于1010 C C、0 0 C C、-10 -10 C C、-20 -20 C C、-35 -35 C C。選用柴油牌號(hào)時(shí)，選用柴油牌號(hào)時(shí)，應(yīng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最低環(huán)境溫度高出其凝點(diǎn)應(yīng)按發(fā)動(dòng)機(jī)最低環(huán)境溫度高出其凝點(diǎn)5 5 C C以上，例如，以上，例如，-20-20號(hào)柴油適用于最低環(huán)境溫度為號(hào)柴油適用于最低環(huán)境溫度為-15 -15 C C的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。1）自燃溫度：自行著火的最低溫度，以十六烷值來(lái)評(píng)價(jià)。）自燃溫度：自行著火的最低溫度，以十六烷值來(lái)評(píng)價(jià)。輕柴油的主要使用性能指標(biāo)輕柴油的主要使用性能指標(biāo)南京航空航天大學(xué)金城

7、學(xué)院車(chē)輛工程十六烷值十六烷值評(píng)定柴油自燃性好壞的指標(biāo)。評(píng)定柴油自燃性好壞的指標(biāo)。十六烷值愈高，十六烷值愈高，燃料自燃性愈好，著火滯燃期愈短燃料自燃性愈好，著火滯燃期愈短，對(duì)空間霧化混合方式為主的直，對(duì)空間霧化混合方式為主的直噴式柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，著火滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量愈少，初始噴式柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，著火滯燃期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量愈少，初始放熱量愈小，氣缸內(nèi)壓力升高速率低，發(fā)動(dòng)機(jī)工作柔和，燃燒噪音放熱量愈小，氣缸內(nèi)壓力升高速率低，發(fā)動(dòng)機(jī)工作柔和，燃燒噪音低。但低。但增大十六烷值將增大十六烷值將帶來(lái)燃料分子量加大，使燃油的蒸發(fā)性變差帶來(lái)燃料分子量加大，使燃油的蒸發(fā)性變差及粘度增加，及粘度增加，導(dǎo)致

8、排導(dǎo)致排南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 3）化學(xué)成分：成分有化學(xué)成分：成分有C、H、O、N，C占占85%2）低溫流動(dòng)性：）低溫流動(dòng)性： 當(dāng)溫度降低時(shí)，柴油含有的高分子烷烴當(dāng)溫度降低時(shí)，柴油含有的高分子烷烴和水分開(kāi)始出現(xiàn)結(jié)晶，呈半透明狀，其溫度為柴油和水分開(kāi)始出現(xiàn)結(jié)晶，呈半透明狀，其溫度為柴油渾濁點(diǎn)渾濁點(diǎn)，當(dāng)溫度在降低時(shí)，柴油完全凝結(jié)，此時(shí)溫度為當(dāng)溫度在降低時(shí)，柴油完全凝結(jié)，此時(shí)溫度為凝點(diǎn)凝點(diǎn)以凝點(diǎn)以凝點(diǎn)來(lái)確定柴油標(biāo)號(hào)。來(lái)確定柴油標(biāo)號(hào)。 4） 低熱值：低熱值： 1公斤燃油完全燃燒所放出的熱量稱(chēng)為熱公斤燃油完全燃燒所放出的熱量稱(chēng)為熱值。值。4250044000kJ

9、/kg南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 餾程與燃燒完善程度及發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能有密切關(guān)系，餾程與燃燒完善程度及發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能有密切關(guān)系，如燃料餾出如燃料餾出50%50%的溫度愈低，說(shuō)明這種燃料輕餾分多、的溫度愈低，說(shuō)明這種燃料輕餾分多、蒸發(fā)快、有利于混合氣形成，蒸發(fā)快、有利于混合氣形成，發(fā)動(dòng)機(jī)容易起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)容易起動(dòng)。90%90%和和95%95%餾出溫度愈高，說(shuō)明燃料中重餾分過(guò)多，在高餾出溫度愈高，說(shuō)明燃料中重餾分過(guò)多，在高速柴油機(jī)中來(lái)不及蒸發(fā)、形成可燃混合氣，燃燒不完速柴油機(jī)中來(lái)不及蒸發(fā)、形成可燃混合氣，燃燒不完全。因此車(chē)用高速柴油機(jī)使用輕餾分柴油，但餾分太全。因此車(chē)用高速柴油機(jī)使用輕餾分柴油，但

10、餾分太輕也不好，輕也不好，可能著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量可能著火延遲期內(nèi)形成的可燃混合氣數(shù)量太多，初始放熱多，發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴太多，初始放熱多，發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴。5）餾程）餾程表示柴油的的蒸發(fā)性，用燃油餾出某表示柴油的的蒸發(fā)性，用燃油餾出某百分比的溫度范圍表示。百分比的溫度范圍表示。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程6）粘度）粘度燃料流動(dòng)性的尺度，與燃料噴射霧化有直接的燃料流動(dòng)性的尺度，與燃料噴射霧化有直接的關(guān)系。顯然，粘度愈大，燃料噴射霧化特性愈差，燃關(guān)系。顯然，粘度愈大，燃料噴射霧化特性愈差，燃油和空氣的混合質(zhì)量愈差，燃燒不完全、油耗率增加、油和空氣的混合質(zhì)量愈差，燃燒不完全、油耗率增加、

11、排氣冒黑煙。但粘度指標(biāo)不能過(guò)低，因?yàn)閲娪捅弥艢饷昂跓?。但粘度指?biāo)不能過(guò)低，因?yàn)閲娪捅弥技?、噴油器針閥偶件等均需燃料潤(rùn)滑，否則，偶件偶件、噴油器針閥偶件等均需燃料潤(rùn)滑，否則，偶件易咬死，噴射油壓偏低。易咬死，噴射油壓偏低。7）凝點(diǎn)）凝點(diǎn)柴油牌號(hào)規(guī)定依據(jù)。柴油牌號(hào)規(guī)定依據(jù)。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 辛烷值辛烷值表示汽油抗暴性的指標(biāo)。辛烷值愈高，抗暴性愈表示汽油抗暴性的指標(biāo)。辛烷值愈高，抗暴性愈好，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可以選擇的愈高。好，發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可以選擇的愈高。 測(cè)定汽油辛烷值是在專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行的。按一測(cè)定汽油辛烷值是在專(zhuān)門(mén)的試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行的。按一定的試驗(yàn)條件，定的試驗(yàn)條件

12、，試驗(yàn)時(shí)采用正庚烷（值為試驗(yàn)時(shí)采用正庚烷（值為0）和）和異辛烷（值異辛烷（值為為100）的混合液，當(dāng)測(cè)定汽油與）的混合液，當(dāng)測(cè)定汽油與x%（體積）異辛烷配置（體積）異辛烷配置的混合液在專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)上爆震強(qiáng)度相同時(shí)，待測(cè)汽油的辛的混合液在專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)上爆震強(qiáng)度相同時(shí)，待測(cè)汽油的辛烷值就是烷值就是x。 按試驗(yàn)條件不同可分為馬達(dá)法（按試驗(yàn)條件不同可分為馬達(dá)法（MON）和研究法（）和研究法（RON）。）。馬達(dá)法試驗(yàn)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣溫度較高，容易爆震，因此用馬達(dá)馬達(dá)法試驗(yàn)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣溫度較高，容易爆震，因此用馬達(dá)法測(cè)定的辛烷值比研究法低。我國(guó)用法測(cè)定的辛烷值比研究法低。我國(guó)用研究法研究法，美國(guó)用辛烷，美國(guó)用辛烷值指

13、數(shù)（值指數(shù)（RON+MON）/2）。）。2、汽油、汽油汽油的主要使用性能指標(biāo)是辛烷值和餾程等。國(guó)產(chǎn)汽油牌汽油的主要使用性能指標(biāo)是辛烷值和餾程等。國(guó)產(chǎn)汽油牌號(hào)是以號(hào)是以汽油的辛烷值汽油的辛烷值來(lái)標(biāo)號(hào)的。來(lái)標(biāo)號(hào)的。1）抗爆性）抗爆性南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程辛烷值的高低順序是烷烴辛烷值的高低順序是烷烴 烯烴烯烴 煥烷烴煥烷烴 芳烴，柴油主要成分芳烴，柴油主要成分是直鏈?zhǔn)酵闊N，抗暴性能差，辛烷值低；國(guó)內(nèi)汽油主要成分是直鏈?zhǔn)酵闊N，抗暴性能差，辛烷值低；國(guó)內(nèi)汽油主要成分是烷烴，抗暴性較好，辛烷值較高；國(guó)外汽油含芳烴成分遠(yuǎn)是烷烴，抗暴性較好，辛烷值較高；國(guó)外汽油含芳烴成分遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)汽油，因此抗暴性好

14、，辛烷值高。高于國(guó)內(nèi)汽油，因此抗暴性好，辛烷值高。 烴的分類(lèi)：烴的分類(lèi)：烷烴烷烴是一種飽和鏈狀分子結(jié)構(gòu)是一種飽和鏈狀分子結(jié)構(gòu)C Cn nH H2n+22n+2，其中直鏈?zhǔn)脚帕械?，其中直鏈?zhǔn)脚帕械恼闊岱€(wěn)定性低，在高溫下易分裂，滯燃期短，適合作柴油正烷熱穩(wěn)定性低，在高溫下易分裂，滯燃期短，適合作柴油機(jī)的燃料，非直鏈排列的異烷烴抗爆性強(qiáng)，自行著火的傾向機(jī)的燃料，非直鏈排列的異烷烴抗爆性強(qiáng)，自行著火的傾向比正構(gòu)烷小得多，適合作汽油機(jī)的燃料，并且常用異構(gòu)烷來(lái)比正構(gòu)烷小得多，適合作汽油機(jī)的燃料，并且常用異構(gòu)烷來(lái)作為評(píng)價(jià)汽油燃料抗爆性的標(biāo)準(zhǔn)。作為評(píng)價(jià)汽油燃料抗爆性的標(biāo)準(zhǔn)。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程

15、烯烴烯烴是一種不飽和的鏈狀烴，其熱值較低，著火性能差，只適合作汽油是一種不飽和的鏈狀烴，其熱值較低，著火性能差，只適合作汽油機(jī)的燃料。正烯烴、異烯烴。機(jī)的燃料。正烯烴、異烯烴。 環(huán)烷烴環(huán)烷烴碳原子不是鏈狀而是環(huán)狀排列，屬飽和烴，其熱穩(wěn)定性比脂肪碳原子不是鏈狀而是環(huán)狀排列，屬飽和烴，其熱穩(wěn)定性比脂肪族高，自燃溫度也較脂肪族高，適合作汽油機(jī)的燃料。族高，自燃溫度也較脂肪族高，適合作汽油機(jī)的燃料。 正傾向比正構(gòu)烷正傾向比正構(gòu)烷CnH2n 芳香族烴芳香族烴含氫原子數(shù)少且具有雙鍵和環(huán)狀結(jié)構(gòu)，難于氧化形成過(guò)含氫原子數(shù)少且具有雙鍵和環(huán)狀結(jié)構(gòu)，難于氧化形成過(guò)氧化物，因而具有較高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，在高溫下分子不

16、易分裂，氧化物，因而具有較高的化學(xué)和熱穩(wěn)定性，在高溫下分子不易分裂，抗爆燃性能極強(qiáng)，自燃溫度比脂肪族烴和環(huán)烷族烴高，也適合作汽油抗爆燃性能極強(qiáng)，自燃溫度比脂肪族烴和環(huán)烷族烴高，也適合作汽油機(jī)的燃料或作為汽油的抗爆添加劑。機(jī)的燃料或作為汽油的抗爆添加劑。 南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程2）揮發(fā)性）揮發(fā)性 汽油及其它石油產(chǎn)品是多種烴類(lèi)的混合物，各有自己的沸點(diǎn)，汽油及其它石油產(chǎn)品是多種烴類(lèi)的混合物，各有自己的沸點(diǎn)，隨著溫度升高，按照餾分由輕到重逐次沸騰，因此可利用蒸隨著溫度升高，按照餾分由輕到重逐次沸騰，因此可利用蒸餾儀測(cè)定汽油餾程。通常以餾儀測(cè)定汽油餾程。通常以10%10%、50%50%和和90

17、%90%的餾出溫度作為的餾出溫度作為評(píng)定指標(biāo)：評(píng)定指標(biāo)：餾程和蒸氣壓餾程和蒸氣壓評(píng)價(jià)汽油蒸發(fā)性好壞的指標(biāo)。評(píng)價(jià)汽油蒸發(fā)性好壞的指標(biāo)。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程a a） 10%10%餾出溫度餾出溫度標(biāo)志著發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)性標(biāo)志著發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)性。但是太。但是太低會(huì)導(dǎo)致汽油在管路輸送過(guò)程中因高溫零件壁面加低會(huì)導(dǎo)致汽油在管路輸送過(guò)程中因高溫零件壁面加熱而變成蒸氣，在管路中形成熱而變成蒸氣，在管路中形成“氣阻氣阻”，使發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，甚至熄火。功率下降，甚至熄火。b b） 50%50%餾出溫度餾出溫度標(biāo)志著汽油的平均蒸發(fā)性標(biāo)志著汽油的平均蒸發(fā)性，影響，影響發(fā)動(dòng)機(jī)暖車(chē)時(shí)間、加速性以及工作穩(wěn)

18、定性。希望此發(fā)動(dòng)機(jī)暖車(chē)時(shí)間、加速性以及工作穩(wěn)定性。希望此溫度較低。溫度較低。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程c） 90%餾出溫度餾出溫度標(biāo)志著燃料中難于揮發(fā)的重質(zhì)成分的數(shù)量標(biāo)志著燃料中難于揮發(fā)的重質(zhì)成分的數(shù)量。此溫度愈高，燃料中重質(zhì)成分愈多，在氣缸中因不易揮發(fā)而此溫度愈高，燃料中重質(zhì)成分愈多，在氣缸中因不易揮發(fā)而附著在氣缸壁上，附著在氣缸壁上，容易造成冒煙、積碳、稀釋機(jī)油容易造成冒煙、積碳、稀釋機(jī)油（油底殼（油底殼內(nèi)機(jī)油油面反而上升）（油品不好的典型例子）內(nèi)機(jī)油油面反而上升）（油品不好的典型例子）南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程2 2、著火與燃燒方式的不同、著火與燃燒方式的不同a a）汽油自燃

19、溫度高，但汽油蒸氣在外部引火條件下的溫度低，）汽油自燃溫度高，但汽油蒸氣在外部引火條件下的溫度低，適宜于外源點(diǎn)火。由于混合均勻，單點(diǎn)著火后，以較低的層適宜于外源點(diǎn)火。由于混合均勻，單點(diǎn)著火后，以較低的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣葌鞑?，因而工作柔和。流火焰?zhèn)鞑ニ俣葌鞑?，因而工作柔和。b b）柴油自燃溫度低，采用壓縮自燃的方式，多點(diǎn)爆炸性燃燒，）柴油自燃溫度低，采用壓縮自燃的方式，多點(diǎn)爆炸性燃燒，工作粗暴。邊噴射、邊混合、邊燃燒、相互重疊的特點(diǎn)，使工作粗暴。邊噴射、邊混合、邊燃燒、相互重疊的特點(diǎn)，使得燃燒過(guò)程惡化，易冒煙，微粒排放多，燃燒時(shí)間長(zhǎng)。得燃燒過(guò)程惡化，易冒煙，微粒排放多，燃燒時(shí)間長(zhǎng)。四、汽油、柴油性

20、能差異對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響四、汽油、柴油性能差異對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響1 1、混合氣形成方式不同、混合氣形成方式不同a a）汽油揮發(fā)性強(qiáng)，可）汽油揮發(fā)性強(qiáng)，可 在氣缸外部化油器內(nèi)低溫環(huán)境下形在氣缸外部化油器內(nèi)低溫環(huán)境下形成均勻可燃混合氣。成均勻可燃混合氣。b b）柴油蒸發(fā)性差，但粘度大，適宜于用高壓噴油嘴向氣）柴油蒸發(fā)性差，但粘度大，適宜于用高壓噴油嘴向氣缸內(nèi)部燃燒室內(nèi)噴射霧化，形成不均勻混合氣。缸內(nèi)部燃燒室內(nèi)噴射霧化，形成不均勻混合氣。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程3、功率調(diào)節(jié)方式不同： 預(yù)混合，汽油機(jī)靠量調(diào)節(jié)， a a基本保持不變，量調(diào)節(jié)（質(zhì)不變） 柴油機(jī)靠質(zhì)調(diào)節(jié)，循環(huán)空氣量不變，a a變化（11），

21、質(zhì)調(diào)節(jié)。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 五、醇類(lèi)燃料五、醇類(lèi)燃料甲醇、乙醇。甲醇、乙醇。80年代初的研究，汽油機(jī)。年代初的研究，汽油機(jī)。1 1）醇類(lèi)燃料的熱值雖低醇類(lèi)燃料的熱值雖低，但由于醇中含氧量大，理論所需空，但由于醇中含氧量大，理論所需空氣量不到汽油的氣量不到汽油的1/21/2，因此，因此，混合氣熱值與汽油相當(dāng)。保證發(fā)混合氣熱值與汽油相當(dāng)。保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能不下降，但油耗率略有上升動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能不下降，但油耗率略有上升。2 2）醇類(lèi)燃料具有高的抗暴性能，因此壓縮比可提高醇類(lèi)燃料具有高的抗暴性能，因此壓縮比可提高。3 3）醇類(lèi)燃料的汽化潛熱是汽油的三倍左右，有利的一面是可）醇類(lèi)燃料的汽化潛

22、熱是汽油的三倍左右，有利的一面是可降低進(jìn)氣溫度，增加了進(jìn)氣量，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)功率，不利的一降低進(jìn)氣溫度，增加了進(jìn)氣量，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)功率，不利的一面是面是容易在化油器喉管處結(jié)冰，使用中需要電加熱容易在化油器喉管處結(jié)冰，使用中需要電加熱。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程困難：困難：1 1）醇類(lèi)燃料的沸點(diǎn)低，容易造成氣阻，需采取相應(yīng)措施。）醇類(lèi)燃料的沸點(diǎn)低，容易造成氣阻，需采取相應(yīng)措施。2 2）常溫下難溶于汽油，混合不均勻的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。）常溫下難溶于汽油，混合不均勻的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。需加入適當(dāng)助溶劑。需加入適當(dāng)助溶劑。3 3）甲醇對(duì)視神經(jīng)有損傷作用，對(duì)金屬有一定的腐蝕作用。）甲醇對(duì)視神經(jīng)有損傷

23、作用，對(duì)金屬有一定的腐蝕作用。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 六、六、氣體燃料氣體燃料為城市交通綠色環(huán)保要求產(chǎn)生。為城市交通綠色環(huán)保要求產(chǎn)生。早期內(nèi)燃機(jī)就使用氣體燃料早期內(nèi)燃機(jī)就使用氣體燃料煤氣，石油工業(yè)革命后液體燃料煤氣，石油工業(yè)革命后液體燃料的使用，大大推進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展。的使用，大大推進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展。現(xiàn)代氣體燃料可分為天然氣（現(xiàn)代氣體燃料可分為天然氣（LNG）、液化石油氣（）、液化石油氣（LPG）等。天然氣是以自由狀態(tài)或與石油共生的可燃?xì)怏w，主要成等。天然氣是以自由狀態(tài)或與石油共生的可燃?xì)怏w，主要成分為甲烷。液化石油氣是石油煉制過(guò)程中產(chǎn)生的石油氣，主分為甲烷。液化石油氣是石油煉制過(guò)程

24、中產(chǎn)生的石油氣，主要成分是丙烷、丙烯等。要成分是丙烷、丙烯等。汽車(chē)上應(yīng)用最多的是天然氣，兩種應(yīng)用形式：汽車(chē)上應(yīng)用最多的是天然氣，兩種應(yīng)用形式：1）壓縮天然）壓縮天然氣（氣（CNG），通常以），通常以20MPa壓縮儲(chǔ)存在高壓氣瓶中壓縮儲(chǔ)存在高壓氣瓶中.2）液化天然氣（）液化天然氣（LNG），以），以-162 C低溫液化儲(chǔ)存于隔熱的低溫液化儲(chǔ)存于隔熱的液化氣罐中。液化石油氣需要極低溫技術(shù)，儲(chǔ)運(yùn)困難，成本液化氣罐中。液化石油氣需要極低溫技術(shù)，儲(chǔ)運(yùn)困難，成本高，但由于能量密度大、行駛距離長(zhǎng)等，處于研究中。常用高，但由于能量密度大、行駛距離長(zhǎng)等，處于研究中。常用壓縮天然氣。壓縮天然氣。南京航空航天大學(xué)金

25、城學(xué)院車(chē)輛工程 可行性：可行性： 1）主要成分是甲烷，）主要成分是甲烷，CO排放量少，未燃排放量少，未燃HC成分引起的光化成分引起的光化學(xué)反應(yīng)低，由于幾乎不含硫，因此學(xué)反應(yīng)低，由于幾乎不含硫，因此SO2排放量比電動(dòng)汽車(chē)還低。排放量比電動(dòng)汽車(chē)還低。 2）辛烷值高達(dá)）辛烷值高達(dá)130，可采用高壓縮比，熱效率高。，可采用高壓縮比，熱效率高。 3）可燃燒稀薄混合氣，）可燃燒稀薄混合氣，NOx排放量少。排放量少。 4）由于是氣體燃料，低溫起動(dòng)性及低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能好，暖機(jī)不）由于是氣體燃料，低溫起動(dòng)性及低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能好，暖機(jī)不需額外加油，燃燒較完全。需額外加油，燃燒較完全。 5）天然氣燃料適應(yīng)性好?？刹捎糜蜌怆p

26、燃料供應(yīng)方式，也可）天然氣燃料適應(yīng)性好?？刹捎糜蜌怆p燃料供應(yīng)方式，也可采用電控混合氣或電控天然氣噴射方式工作?？捎糜谄蜋C(jī)，采用電控混合氣或電控天然氣噴射方式工作。可用于汽油機(jī)，也可用于柴油機(jī)。也可用于柴油機(jī)。 6）用于柴油機(jī)時(shí)，固體微粒排放率幾乎為零，是城市公交車(chē)）用于柴油機(jī)時(shí)，固體微粒排放率幾乎為零，是城市公交車(chē)消滅黑煙尾巴的一大措施。消滅黑煙尾巴的一大措施。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 困難：困難： 1）由于是氣體燃料，因此，一次充氣行駛距離短，）由于是氣體燃料，因此，一次充氣行駛距離短，但比電動(dòng)汽車(chē)行駛距離長(zhǎng)。但比電動(dòng)汽車(chē)行駛距離長(zhǎng)。 2）高壓氣瓶較重，空間布置困難。）高壓氣瓶較重

27、，空間布置困難。 3）天然氣流量控制要求精確，技術(shù)上有難度，國(guó)內(nèi)）天然氣流量控制要求精確，技術(shù)上有難度，國(guó)內(nèi)一般用國(guó)外進(jìn)口流量控制閥。一般用國(guó)外進(jìn)口流量控制閥。 4）由于燃料呈氣態(tài)吸入，充氣效率降低，加上單位）由于燃料呈氣態(tài)吸入，充氣效率降低，加上單位體積的混合氣熱值小，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降體積的混合氣熱值小，發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降10%左右。左右。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程下面分析1kg燃料完全燃燒所需理論空氣量 碳?xì)淙剂显诳諝庵型耆紵磻?yīng)式如下： 1、完全燃燒所需理論空氣量：、完全燃燒所需理論空氣量： 空氣的組成若為：氧氣占21，其他79%22COOCOHOH22221燃料kgkmolgggLo

28、HC/)32412(21. 010kggggHOC1南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程1kg燃料完全燃燒所需理論空氣質(zhì)量 ： 化學(xué)空燃比化學(xué)空燃比：當(dāng)燃料在空氣中燃燒時(shí)，一定質(zhì)量空氣中：當(dāng)燃料在空氣中燃燒時(shí)，一定質(zhì)量空氣中的氧剛好使一定質(zhì)量的燃料完全燃燒，將碳?xì)淙剂现械难鮿偤檬挂欢ㄙ|(zhì)量的燃料完全燃燒，將碳?xì)淙剂现兴械奶?、氫完全氧化成二氧化碳和水，則此時(shí)的空所有的碳、氫完全氧化成二氧化碳和水，則此時(shí)的空氣和燃料的質(zhì)量比稱(chēng)為該燃料燃燒的化學(xué)空燃比。氣和燃料的質(zhì)量比稱(chēng)為該燃料燃燒的化學(xué)空燃比。 燃料kgkggggLoHC/)838(23. 010南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 2.2.不完全燃燒不

29、完全燃燒 當(dāng)空氣量小于l0時(shí)，燃料不完全燃燒，會(huì)形成CO、HC等不完全燃燒產(chǎn)物，需用化學(xué)平衡及化學(xué)動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算確定. 3.3. 殘余廢氣系數(shù)殘余廢氣系數(shù) 殘余廢氣系數(shù)r是進(jìn)氣過(guò)程結(jié)束時(shí)，缸內(nèi)的殘余廢氣量與新鮮充量的質(zhì)量比。 r= mr/ m1 式中，mr每循環(huán)每缸的殘余廢氣質(zhì)量； m1每循環(huán)每缸的新鮮充量質(zhì)量； 一般機(jī)型無(wú)EGR的r值范圍如下： 汽油機(jī)0.060.16， 柴油機(jī)0.030.06， 增壓柴油機(jī)0.000.03。 汽油機(jī)r偏高是因?yàn)樾?，和低?fù)荷時(shí)進(jìn)氣節(jié)流強(qiáng)使新鮮充量下降; 增壓柴油機(jī)r小是因?yàn)閽邭庑Ч麖?qiáng)。 南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 4、燃料熱值、燃料熱值 燃料熱值燃料熱值

30、1 kg燃料完全燃燒所放出得熱量，稱(chēng)為燃料燃料完全燃燒所放出得熱量，稱(chēng)為燃料的熱值。由于水蒸氣只能在溫度降低后才能釋放出來(lái)，的熱值。由于水蒸氣只能在溫度降低后才能釋放出來(lái)，因此在內(nèi)燃機(jī)很高的排氣溫度條件下只能考慮燃料的因此在內(nèi)燃機(jī)很高的排氣溫度條件下只能考慮燃料的低熱值。低熱值。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 5、混合氣的熱值、混合氣的熱值 燃料熱值燃料熱值1 kg燃料形成可燃混合氣的數(shù)量燃料形成可燃混合氣的數(shù)量M1，它所，它所產(chǎn)生的熱量是燃料的低熱值產(chǎn)生的熱量是燃料的低熱值 。單位數(shù)量可燃混合。單位數(shù)量可燃混合氣的熱值為：氣的熱值為：rTmixMLhMhQ101h南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)

31、輛工程 例：甲醇燃料低熱值h= 20260 kJ/kg，每千克甲醇燃料的質(zhì)量成分： gc=0375、gH=0.125、go=0.50,相對(duì)分子量MrT=32/kmol；而汽油燃料低熱值h=42500 kJ/kg，每千克汽油燃料的質(zhì)量成分：gc=0.855、gH=0.145、go0，MrT=115/kmol。當(dāng)氣缸工作容積和進(jìn)氣條件一定時(shí)，每循環(huán)加給工質(zhì)的熱量（燃燒放熱量）取決于單位體積可燃混合氣的熱值。試計(jì)算甲醇燃料和汽油燃料的理論混合氣熱值即過(guò)量空氣系數(shù)=1時(shí)的單位千摩爾值可燃混合氣的熱值Qmix，從而說(shuō)明甲醇燃料取代汽油燃料時(shí)仍能保證發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能的原因。 南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工

32、程燃燒包括：著火和燃燒兩部分。燃燒包括：著火和燃燒兩部分。燃燒是指燃料與氧化劑進(jìn)行劇烈放熱的氧化反應(yīng)過(guò)程。燃燒是指燃料與氧化劑進(jìn)行劇烈放熱的氧化反應(yīng)過(guò)程。著火是指混合氣自動(dòng)地反應(yīng)加速，并產(chǎn)生溫升，以致引起空著火是指混合氣自動(dòng)地反應(yīng)加速，并產(chǎn)生溫升，以致引起空間某一位置或最終在某個(gè)時(shí)刻有火焰出現(xiàn)的過(guò)程。間某一位置或最終在某個(gè)時(shí)刻有火焰出現(xiàn)的過(guò)程。著火的方式有：自燃和點(diǎn)燃著火的方式有：自燃和點(diǎn)燃南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程一、鏈?zhǔn)街鹄碚撘?、鏈?zhǔn)街鹄碚?鏈?zhǔn)街鹄碚撜J(rèn)為：高溫并不是引起著火的唯一原鏈?zhǔn)街鹄碚撜J(rèn)為：高溫并不是引起著火的唯一原因，只要以某種方式（如輻射、電離）激發(fā)出活性中心就因

33、，只要以某種方式（如輻射、電離）激發(fā)出活性中心就能引起著火，反應(yīng)物分子受激后首先產(chǎn)生活性中心，燃燒能引起著火，反應(yīng)物分子受激后首先產(chǎn)生活性中心，燃燒通過(guò)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生著火。通過(guò)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生著火。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的分類(lèi)：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的分類(lèi)：a a）直鏈反應(yīng)：一個(gè)活性中心進(jìn)行一次反應(yīng)只產(chǎn)生一個(gè)新的）直鏈反應(yīng)：一個(gè)活性中心進(jìn)行一次反應(yīng)只產(chǎn)生一個(gè)新的活性中心，即整個(gè)反應(yīng)以恒定的速度反應(yīng)。活性中心，即整個(gè)反應(yīng)以恒定的速度反應(yīng)。c c）退化支鏈反應(yīng)：一個(gè)活性中心通過(guò)直鏈反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)新的）退化支鏈反應(yīng)：一個(gè)活性中心通過(guò)直鏈反應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)新的活性中心和過(guò)氧化物，過(guò)氧化物分解時(shí)引起新的支鏈反應(yīng)，活性中心和過(guò)氧化物，過(guò)氧化物分解

34、時(shí)引起新的支鏈反應(yīng)，所以其反應(yīng)總比支鏈反應(yīng)慢。所以其反應(yīng)總比支鏈反應(yīng)慢。b b）支鏈反應(yīng)：一個(gè)活性中心進(jìn)行一次反應(yīng)只產(chǎn)生兩個(gè)以上）支鏈反應(yīng)：一個(gè)活性中心進(jìn)行一次反應(yīng)只產(chǎn)生兩個(gè)以上新的活性中心，即整個(gè)反應(yīng)是加速反應(yīng)。新的活性中心，即整個(gè)反應(yīng)是加速反應(yīng)。d d）斷鏈反應(yīng)：當(dāng)活性中心與容器壁面或惰性氣體分子碰撞時(shí)，）斷鏈反應(yīng)：當(dāng)活性中心與容器壁面或惰性氣體分子碰撞時(shí)，其活化能被吸收，導(dǎo)致反應(yīng)中斷。其活化能被吸收，導(dǎo)致反應(yīng)中斷。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 為滯燃期i 觀(guān)測(cè)烴的反應(yīng)過(guò)程，具有如下特點(diǎn)：觀(guān)測(cè)烴的反應(yīng)過(guò)程，具有如下特點(diǎn)： 1）在反應(yīng)開(kāi)始，有一段形成與積累）在反應(yīng)開(kāi)始，有一段形成與積累活

35、性中心活性中心的過(guò)程，的過(guò)程，當(dāng)當(dāng)活活性中心性中心積累到一定程度，反應(yīng)速度便急劇增加。積累到一定程度，反應(yīng)速度便急劇增加。 2）反應(yīng)物在低溫下也可能因某種原因能激發(fā)出）反應(yīng)物在低溫下也可能因某種原因能激發(fā)出活性中心活性中心，便能引起便能引起鏈鎖反應(yīng)鏈鎖反應(yīng)。因此，引起燃燒爆炸的原因不一定是。因此，引起燃燒爆炸的原因不一定是高溫。高溫。 3）反應(yīng)速度是自動(dòng)加速的。）反應(yīng)速度是自動(dòng)加速的。 4）在反應(yīng)氣體中加入惰性氣體，將促使反應(yīng)速度降低。）在反應(yīng)氣體中加入惰性氣體，將促使反應(yīng)速度降低。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 試驗(yàn)研究表明，烴燃料的著火區(qū)域在低溫階段呈現(xiàn)出試驗(yàn)研究表明，烴燃料的著火區(qū)域在

36、低溫階段呈現(xiàn)出于高溫階段完全不同的著火規(guī)律性，這種低溫下特殊的著于高溫階段完全不同的著火規(guī)律性，這種低溫下特殊的著火規(guī)律，實(shí)際上就是火規(guī)律，實(shí)際上就是退化支鏈反應(yīng)退化支鏈反應(yīng)引起的一種現(xiàn)象，通常引起的一種現(xiàn)象，通常稱(chēng)為稱(chēng)為著火半島著火半島。通過(guò)。通過(guò)光譜分析光譜分析發(fā)現(xiàn)，烴燃料發(fā)現(xiàn)，烴燃料低溫低溫下著火需下著火需經(jīng)歷經(jīng)歷冷焰冷焰藍(lán)焰藍(lán)焰熱焰熱焰三個(gè)階段。三個(gè)階段。二、烴燃料的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)著火二、烴燃料的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)著火低溫多階段著火低溫多階段著火南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程a）冷焰誘導(dǎo)階段：低溫條件下烴分子不能熱裂解，只能產(chǎn)生）冷焰誘導(dǎo)階段：低溫條件下烴分子不能熱裂解，只能產(chǎn)生直鏈反應(yīng)，與氧分子發(fā)

37、生不完全氧化，形成過(guò)氧化物和乙醛，直鏈反應(yīng)，與氧分子發(fā)生不完全氧化，形成過(guò)氧化物和乙醛，該階段釋放的能量極少，所以該階段釋放的能量極少，所以p、T變化不大。變化不大。b）冷焰階段：當(dāng)過(guò)氧化物積累到臨界濃度時(shí)，分解出甲醛，）冷焰階段：當(dāng)過(guò)氧化物積累到臨界濃度時(shí)，分解出甲醛，使混合其發(fā)出冷焰，使混合其發(fā)出冷焰，p、T均有所提高。均有所提高。c）藍(lán)焰階段：由甲醛的支鏈反應(yīng)產(chǎn)生）藍(lán)焰階段：由甲醛的支鏈反應(yīng)產(chǎn)生CO，并發(fā)出藍(lán)色的光，并發(fā)出藍(lán)色的光，p、T進(jìn)一步提高。此階段時(shí)間較短，積累的活化中心和進(jìn)一步提高。此階段時(shí)間較短，積累的活化中心和CO達(dá)到一定的濃度，溫度升高一定程度后反應(yīng)明顯加速，釋放達(dá)到一定

38、的濃度，溫度升高一定程度后反應(yīng)明顯加速，釋放出大量熱量，形成高溫?zé)嵫?，即燃燒開(kāi)始。出大量熱量，形成高溫?zé)嵫妫慈紵_(kāi)始。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程2 2）高溫單階段著火）高溫單階段著火高溫單階段著火：在較高溫度下，著火過(guò)程不經(jīng)過(guò)冷焰直接高溫單階段著火：在較高溫度下，著火過(guò)程不經(jīng)過(guò)冷焰直接進(jìn)入藍(lán)焰進(jìn)入藍(lán)焰熱焰階段，而且這兩個(gè)階段很短很難區(qū)分，熱焰階段，而且這兩個(gè)階段很短很難區(qū)分，因此叫高溫單階段著火。因此叫高溫單階段著火。 對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的具體著火現(xiàn)象而言，柴油機(jī)的壓縮著火和汽對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的具體著火現(xiàn)象而言，柴油機(jī)的壓縮著火和汽油機(jī)的爆燃具有低溫多階段著火的特點(diǎn)；而汽油機(jī)的火花點(diǎn)油機(jī)的爆燃具有低

39、溫多階段著火的特點(diǎn)；而汽油機(jī)的火花點(diǎn)燃和柴油機(jī)著火后噴入氣缸內(nèi)的燃料著火具有高溫單階段著燃和柴油機(jī)著火后噴入氣缸內(nèi)的燃料著火具有高溫單階段著火特點(diǎn)。火特點(diǎn)。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程三、自燃：具有適當(dāng)溫度、壓力的可燃混合氣，在沒(méi)有外三、自燃：具有適當(dāng)溫度、壓力的可燃混合氣，在沒(méi)有外部能量的情況下依靠自身的反應(yīng)自動(dòng)引發(fā)火焰的過(guò)程。部能量的情況下依靠自身的反應(yīng)自動(dòng)引發(fā)火焰的過(guò)程。早期的早期的熱著火理論熱著火理論認(rèn)為：著火的原因在于熱量的積累，認(rèn)為：著火的原因在于熱量的積累，當(dāng)放熱速率大于散熱速率時(shí)才可能著火。當(dāng)放熱速率大于散熱速率時(shí)才可能著火。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程dtdqdtdq

40、/21a a） 時(shí)，肯定著時(shí)，肯定著火，如圖散熱速率線(xiàn)火，如圖散熱速率線(xiàn)明顯低明顯低于于 。dtdq /1相切與dtdqdtdq/21b b） 時(shí)，處于臨時(shí)，處于臨界著火條件，界著火條件，Tc稱(chēng)為臨界溫度，稱(chēng)為臨界溫度，如圖散熱速率線(xiàn)如圖散熱速率線(xiàn)。dtdqdtdq/21c c） 時(shí)，不可能時(shí)，不可能著火，如圖散熱速率線(xiàn)著火，如圖散熱速率線(xiàn)。臨界溫度南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程影響著火的因素影響著火的因素著火臨界溫度著火臨界溫度TcTc將受到系統(tǒng)的初始?jí)毫⑹艿较到y(tǒng)的初始?jí)毫 pc c、過(guò)量空氣系、過(guò)量空氣系數(shù)數(shù) 、燃料理化特性的影響。、燃料理化特性的影響。aa a）壓力的影響壓力的影響

41、著火區(qū)域隨壓力的增高，臨著火區(qū)域隨壓力的增高，臨界溫度界溫度TcTc降低。降低。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程b b）過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)量空氣系數(shù) 的影響的影響a 存在著一個(gè)可燃混合氣著火的濃度上限（富油極限）存在著一個(gè)可燃混合氣著火的濃度上限（富油極限）與下限（貧油極限）。隨著溫度、壓力升高，著火的濃度與下限（貧油極限）。隨著溫度、壓力升高，著火的濃度界限有所加寬；但溫度、壓力升得再高，著火界限的加寬界限有所加寬；但溫度、壓力升得再高，著火界限的加寬也是有限的。反之，當(dāng)溫度、壓力過(guò)低（低于臨界值），也是有限的。反之，當(dāng)溫度、壓力過(guò)低（低于臨界值），則無(wú)論在什么濃度下均不能著火。則無(wú)論在什么濃度

42、下均不能著火。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程c c）燃料特性的影響燃料特性的影響燃料不同，其化學(xué)穩(wěn)定性不同，其著火臨界溫燃料不同，其化學(xué)穩(wěn)定性不同，其著火臨界溫度度TcTc不同。不同。 著火溫度著火溫度TC不僅與可燃混合氣的物理化學(xué)不僅與可燃混合氣的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與環(huán)境溫度、壓力、容器形狀性質(zhì)有關(guān)，而且與環(huán)境溫度、壓力、容器形狀及散熱情況等有關(guān)。即使同一種燃料，引條件及散熱情況等有關(guān)。即使同一種燃料，引條件不同，著火溫度也可能不同。不同，著火溫度也可能不同。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程四、點(diǎn)燃四、點(diǎn)燃點(diǎn)燃：指利用電火花在可燃混合氣中產(chǎn)生火焰核心并因此引點(diǎn)燃：指利用電火花在可燃混合

43、氣中產(chǎn)生火焰核心并因此引起火焰?zhèn)鞑サ倪^(guò)程。起火焰?zhèn)鞑サ倪^(guò)程。 火花塞提供的點(diǎn)火能量必須大于某個(gè)點(diǎn)火的火花塞提供的點(diǎn)火能量必須大于某個(gè)點(diǎn)火的最小能量最小能量，點(diǎn)燃點(diǎn)燃才能成功（指產(chǎn)生才能成功（指產(chǎn)生火焰核火焰核并使并使火焰?zhèn)鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑コ晒Γ３晒Γ?。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 點(diǎn)火所需的最小能量受諸多因素影響：點(diǎn)火所需的最小能量受諸多因素影響： （1）燃料的種類(lèi)與濃度燃料的種類(lèi)與濃度（2）空氣中氧的濃度（）空氣中氧的濃度（3）壓力及溫）壓力及溫度（度（4）點(diǎn)火處氣流的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀況（紊流強(qiáng)度與紊流尺度）點(diǎn)火處氣流的運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)狀況（紊流強(qiáng)度與紊流尺度）（5）電火花的性質(zhì)（）電火花的性質(zhì)（6）電極

44、的幾何形狀與距離（火花塞間）電極的幾何形狀與距離（火花塞間隙）等等。隙）等等。 例如，火花塞間隙與點(diǎn)火能量有很大關(guān)系：最佳火花塞間隙例如，火花塞間隙與點(diǎn)火能量有很大關(guān)系：最佳火花塞間隙下所需點(diǎn)火能量最小；存在熄火距離，即電極間隙下無(wú)論點(diǎn)下所需點(diǎn)火能量最??；存在熄火距離，即電極間隙下無(wú)論點(diǎn)火能量多大也不能著火。火能量多大也不能著火。內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火能量在內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火能量在50-80mJ南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程五、火焰在預(yù)混氣中的傳播五、火焰在預(yù)混氣中的傳播 火焰核心順序點(diǎn)燃周?chē)幕旌蠚?，火焰范圍逐漸擴(kuò)大，并火焰核心順序點(diǎn)燃周?chē)幕旌蠚?，火焰范圍逐漸擴(kuò)大，并隨著熱量的釋放，未燃混合氣的隨著熱量的釋

45、放，未燃混合氣的T、p不斷升高，燃燒加速。不斷升高，燃燒加速。 火焰前鋒面的界面明顯，火焰前鋒面的界面明顯，以火核為中心呈球面波形式向以火核為中心呈球面波形式向周?chē)鷶U(kuò)展，習(xí)慣上稱(chēng)這種燃燒周?chē)鷶U(kuò)展，習(xí)慣上稱(chēng)這種燃燒現(xiàn)象為現(xiàn)象為火焰?zhèn)鞑セ鹧鎮(zhèn)鞑ァ?燃燒主要在厚度為燃燒主要在厚度為 的火的火焰面上進(jìn)行，稱(chēng)為焰面上進(jìn)行，稱(chēng)為火焰前鋒火焰前鋒。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程 根據(jù)混合氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，火焰?zhèn)鞑シ绞娇煞譃椋焊鶕?jù)混合氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，火焰?zhèn)鞑シ绞娇煞譃椋簩恿骰鹧婧屯牧骰鹧鎮(zhèn)鞑?。層流火焰和湍流火焰?zhèn)鞑ァ?）層流火焰?zhèn)鞑ィ恿骰鹧鎮(zhèn)鞑?在混合氣靜止或?qū)釉诨旌蠚忪o止或?qū)恿鳡顟B(tài)下，火焰前鋒面流狀態(tài)下，

46、火焰前鋒面盡管很薄，其實(shí)進(jìn)行著盡管很薄，其實(shí)進(jìn)行著劇烈的傳熱傳質(zhì)和化學(xué)劇烈的傳熱傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象有著極大的溫反應(yīng)現(xiàn)象有著極大的溫度梯度和濃度。度梯度和濃度。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程2 2）湍流火焰?zhèn)鞑ィ┩牧骰鹧鎮(zhèn)鞑?所謂湍流，是指由流體質(zhì)點(diǎn)組成的微元?dú)怏w所進(jìn)行所謂湍流，是指由流體質(zhì)點(diǎn)組成的微元?dú)怏w所進(jìn)行的無(wú)規(guī)則的脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)。的無(wú)規(guī)則的脈動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 湍流會(huì)使火焰前鋒面出現(xiàn)湍流會(huì)使火焰前鋒面出現(xiàn)皺折，表面積明顯增大，同時(shí)皺折，表面積明顯增大，同時(shí)加速了前鋒面內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過(guò)加速了前鋒面內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，結(jié)果：程，結(jié)果： 一是前鋒面上的火焰?zhèn)鞑ニ俣纫皇乔颁h面上的火焰?zhèn)鞑ニ俣燃哟?。加大?二是燃燒

47、速度大大加快。二是燃燒速度大大加快。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程六、液體燃料的霧化與擴(kuò)散燃燒六、液體燃料的霧化與擴(kuò)散燃燒1、液體燃料的噴射與霧化、液體燃料的噴射與霧化 柴油等液體燃料在內(nèi)燃機(jī)中要經(jīng)歷高壓噴射、霧化、柴油等液體燃料在內(nèi)燃機(jī)中要經(jīng)歷高壓噴射、霧化、混合、壓縮著火以及燃燒階段，霧化混合的狀態(tài)將對(duì)燃混合、壓縮著火以及燃燒階段，霧化混合的狀態(tài)將對(duì)燃燒過(guò)程產(chǎn)生重要的影響。燒過(guò)程產(chǎn)生重要的影響。燃油的霧化燃油的霧化就是將燃油就是將燃油分散成細(xì)粒的過(guò)程。分散成細(xì)粒的過(guò)程。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程燃油的噴霧特性主要包括：貫穿距離、噴霧錐燃油的噴霧特性主

48、要包括：貫穿距離、噴霧錐角和噴霧粒徑。角和噴霧粒徑。1）貫穿距離（）貫穿距離（油束射程）油束射程）離噴孔至燃燒室壁面的距離噴油持續(xù)期內(nèi)的貫穿距貫穿率 貫穿率等于油束的貫穿距離與噴孔口貫穿率等于油束的貫穿距離與噴孔口沿噴孔軸線(xiàn)沿噴孔軸線(xiàn)到燃燒室壁的距離之到燃燒室壁的距離之比，它比，它表征混合氣形成過(guò)程中空間霧化混合與油膜蒸發(fā)混合的比例關(guān)系表征混合氣形成過(guò)程中空間霧化混合與油膜蒸發(fā)混合的比例關(guān)系。如果貫穿率大于如果貫穿率大于1，說(shuō)明一部分燃油噴射到了燃燒室壁面上，這部分燃油，說(shuō)明一部分燃油噴射到了燃燒室壁面上，這部分燃油與空氣的混合過(guò)程屬于油膜蒸發(fā)混合方式；反之，若貫穿率小于與空氣的混合過(guò)程屬于油

49、膜蒸發(fā)混合方式；反之，若貫穿率小于1，則全，則全部燃油與空氣的混合都是空間霧化混合方式。部燃油與空氣的混合都是空間霧化混合方式。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程2）噴霧錐角）噴霧錐角噴霧錐角過(guò)大，貫穿距離會(huì)減少，過(guò)小則燃油霧化程度噴霧錐角過(guò)大，貫穿距離會(huì)減少，過(guò)小則燃油霧化程度會(huì)變差。會(huì)變差。3）噴霧粒徑）噴霧粒徑油粒直徑的大小受多種因素影響，一般減小噴孔直徑、增油粒直徑的大小受多種因素影響，一般減小噴孔直徑、增大噴油壓力、空氣密度增大、燃油粘度和表面張力的減小大噴油壓力、空氣密度增大、燃油粘度和表面張力的減小等都會(huì)使油粒直徑減小。等都會(huì)使油粒直徑減小。南京航空航天大學(xué)金城學(xué)院車(chē)輛工程1）靜止環(huán)境中的單油滴蒸發(fā)與燃燒）靜止環(huán)境中的單油滴蒸發(fā)與燃燒 火焰面把燃油蒸氣與氧完全隔開(kāi)，火焰面把燃油蒸氣與氧完全隔開(kāi)，燃油蒸氣自油滴表面向外擴(kuò)散，外燃油蒸氣自油滴表面向外擴(kuò)散，外側(cè)氧不斷向火焰面擴(kuò)散，火焰面上側(cè)氧不斷向火焰面擴(kuò)散，火焰面上生成的燃燒產(chǎn)物向兩側(cè)擴(kuò)散，產(chǎn)生生成的燃燒產(chǎn)物向兩側(cè)擴(kuò)散，產(chǎn)生的熱量也向兩側(cè)