發(fā)動(dòng)機(jī)原理課件

第4章燃料與燃燒學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)掌握汽油及柴油牌號(hào)的劃分標(biāo)準(zhǔn)及其如何被選用；過(guò)量空氣系數(shù)與空燃比的概念。理解汽油及柴油的基本性能及其對(duì)汽車產(chǎn)生的影響；柴油機(jī)低溫多級(jí)著火和汽油機(jī)高溫單級(jí)著火過(guò)程的原因。了解HC化合物燃燒的著火特征；及內(nèi)燃機(jī)的燃燒方式。4.1常用燃料4.1.1燃料成分及使用性能汽車發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的燃料主要是汽油和柴油兩種液體燃料，他們是石油的煉制產(chǎn)品。石油的主要化學(xué)元素是碳和氫兩種元素，含量占約96%~98%。石油產(chǎn)品即復(fù)雜的碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，分子式為CnHm，統(tǒng)稱為烴。烴分子中碳原子的數(shù)目的不同直接導(dǎo)致了不同相對(duì)分子量和不同沸點(diǎn)的物質(zhì)。在碳?xì)浠衔锓肿又?，碳、氫原子的?shù)目和排列位置對(duì)燃料的性能影響很大，燃料中H的質(zhì)量大，燃燒污染低；H的質(zhì)量小，燃燒污染高，當(dāng)m近似為零時(shí)，便成為煤炭。烴分子分類烷烴：CnH2n+2烯烴：CnH2n炔烴：CnH2n－2環(huán)烷烴：CnH2n芳香烴：CnH2n－6分類

分子式分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)烷烴

CnH2n+21.直鏈（碳原子為直鏈排列，又稱正構(gòu)烷烴）HHHHHHHㄧ

ㄧ

ㄧㄧㄧ

ㄧㄧH—CCCCCCC—Hㄧ

ㄧ

ㄧㄧ

ㄧㄧㄧ

HHHHHHH正庚烷C7H16飽和結(jié)構(gòu)；隨著碳原子數(shù)目的增多，生成過(guò)氧化物的傾向增加，因此易于著火，爆震，不是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的理想燃料；由于其自發(fā)火的滯燃期短，因此是壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的理想燃料成分。2.支鏈（碳原子帶有側(cè)鏈分支，又稱異構(gòu)烷烴）HㄧHH—C—HHHHㄧ

ㄧ

ㄧ

ㄧ

ㄧH—C—C—C—C—C—Hㄧ

ㄧ

ㄧ

ㄧ

ㄧHH—C—HHH—C—HH

ㄧ

ㄧ

HH異辛烷C8H18飽和結(jié)構(gòu)；分子結(jié)構(gòu)緊湊，高溫下性能穩(wěn)定，有較高的抗爆性能，是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)理想的燃料成分。分類

分子式分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)烯烴CnH2n乙烯C2H4

已烯C6H12鏈狀結(jié)構(gòu)不飽和烴；具有不飽和雙鍵；高溫下形成過(guò)氧化物的傾向??；著火性差，因此抗爆性好。是點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的理想燃料成分；常溫下化學(xué)穩(wěn)定性差，易于生成膠質(zhì)；多產(chǎn)生于裂化石油。炔烴CnH2n-2乙炔C2H2丁炔C4H6非飽和開(kāi)鏈結(jié)構(gòu)；有一個(gè)三價(jià)鏈；為熱裂化產(chǎn)物；化學(xué)穩(wěn)定性十分差，常溫下易氧化，分解形成膠質(zhì)；不宜作為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料成分。分類

分子式分子結(jié)構(gòu)性質(zhì)環(huán)烷烴CnH2n環(huán)戊烷C5H10環(huán)己烷C6H12飽和的C6H6環(huán)狀分子結(jié)構(gòu)；較直鏈烴不易分解；形成過(guò)氧化物傾向??；著火性和抗爆性介于正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴之間，適于作點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料成分。芳香烴CnH2n-6苯C6H6

α-甲基萘C11H10雙鍵環(huán)狀不飽和烴；苯是其最基本的成分；分子結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，熱穩(wěn)定性高于脂肪烴和環(huán)烷烴，難于產(chǎn)生過(guò)氧化物；高溫下分子不易破裂，故不易著火，抗爆性能極強(qiáng)，是優(yōu)異的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料成分（防爆劑），但其對(duì)臭氧的形成影響較大，燃料中含量應(yīng)加以限制。4.1.2燃料的使用性能及其選用4.1.2.1汽油的使用性能及選用汽油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有重要影響的特性有：揮發(fā)性、抗爆性、燃燒熱值、化學(xué)穩(wěn)定性和安全性。（1）揮發(fā)性汽油的揮發(fā)性常用蒸餾曲線相對(duì)地評(píng)定。在汽油規(guī)格中，以10%，50%，90%等餾分的餾出溫度作為汽油揮發(fā)性的主要指標(biāo)。10%蒸發(fā)溫度標(biāo)志燃油的起動(dòng)性發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)，不僅轉(zhuǎn)速低，燃燒室壁面溫度低，燃料的氣化條件不好，因此要求一定比例的汽油氣化，從而接近最佳的混合比，保證著火啟動(dòng)。一般我們用10%的餾出溫度來(lái)標(biāo)志汽車的起動(dòng)性。10%蒸發(fā)溫度低，則起動(dòng)性好，為了保證起動(dòng)，所必需的發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度也越低。但是太過(guò)低了的話，容易引起“氣阻”，使發(fā)動(dòng)機(jī)斷火。影響它的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。50%餾出溫度標(biāo)志汽油的平均揮發(fā)性發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，其溫度逐步上升到正常運(yùn)轉(zhuǎn)溫度的時(shí)間稱為暖車時(shí)間。一般以汽油的50%餾出溫度標(biāo)志汽油的平均揮發(fā)性。它影響著發(fā)動(dòng)機(jī)的暖車時(shí)間、加速性以及工作穩(wěn)定性。若此溫度低，則說(shuō)明這種汽油的平均揮發(fā)性好，在較低溫度下可以有較多的汽油揮發(fā)，容易保證必要的混合氣濃度。這樣可以縮短暖車時(shí)間；其溫度越低，則當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)由較低負(fù)荷向較大負(fù)荷過(guò)渡時(shí)，能夠及時(shí)供給所需濃度的混合氣，使發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性能良好。90%的餾出溫度標(biāo)志著燃料中含有難于揮發(fā)的重質(zhì)成分的數(shù)量燃料本身導(dǎo)致燃燒不完全和機(jī)油稀釋的相對(duì)傾向，都與90%餾出溫度有關(guān)。此溫度越低，表明燃料中重質(zhì)成分少，揮發(fā)性好，有利于完全燃燒。如若此溫度越高，則燃料中含有較多的重質(zhì)成分，從而燃燒不充分，附著在氣缸壁上，燃燒容易形成積炭或者排氣冒煙；凝在氣缸壁上的汽油滴還會(huì)流入曲軸箱，稀釋潤(rùn)滑油，破壞發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的潤(rùn)滑，加速發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損。由此可見(jiàn)，90%餾出溫度也是一個(gè)重要指標(biāo)。汽油的揮發(fā)性總結(jié)汽油機(jī)的最低起動(dòng)溫度、氣阻和蒸發(fā)損耗等方面的相對(duì)性能可根據(jù)10%餾出溫度來(lái)預(yù)測(cè)；平均揮發(fā)性、暖車時(shí)間、加速性以及工作穩(wěn)定性可根據(jù)汽油的50%餾出溫度評(píng)估；燃料中重質(zhì)成分的數(shù)量、燃燒冒煙、對(duì)機(jī)油的稀釋程度可根據(jù)90%的餾出溫度來(lái)評(píng)估。（2）抗爆性爆震燃燒是汽油機(jī)的一種不正常燃燒現(xiàn)象。引起爆燃的因素很多。但是在一定的結(jié)構(gòu)和使用工況下，燃料的抗爆性能是最主要的因素。燃料的抗爆性是指燃料對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生爆燃的抵抗能力。燃料的抗爆性好，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。汽油的抗爆性指標(biāo)汽油的抗爆性能取決于其化學(xué)組成。對(duì)于組成汽油的各種烴來(lái)說(shuō)，烷烴抗爆性最差，烯烴次之，環(huán)烷烴較好，芳香烴最好；在同一種烴內(nèi)比較，輕餾分優(yōu)于重餾分，異構(gòu)物優(yōu)于正構(gòu)物。因此，我們通過(guò)試驗(yàn)，采用與標(biāo)準(zhǔn)燃料比較的辦法來(lái)確定燃料的抗爆性。評(píng)定汽油的抗爆性指標(biāo)是辛烷值。辛烷值高，則抗爆震能力強(qiáng)。國(guó)產(chǎn)汽油就是用研究法辛烷值來(lái)標(biāo)號(hào)的，分為90、93和97三個(gè)牌號(hào)。辛烷值的測(cè)定方法標(biāo)準(zhǔn)燃料是由異辛烷和正庚烷按不同容積比例混合配成。兩者的密度和沸點(diǎn)相差不多，但抗爆性相差懸殊。異辛烷用作抗爆性優(yōu)良的標(biāo)準(zhǔn)，其辛烷值定為100。正庚烷作為抗爆性低劣的標(biāo)準(zhǔn)，其辛烷值定為0。將這兩種燃料按照不同比例混合，就可以得到不同抗爆等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)燃料。標(biāo)準(zhǔn)燃料的辛烷值為其異辛烷的百分?jǐn)?shù)。測(cè)定時(shí)，先用待測(cè)燃料工作，逐漸增加壓縮比，直到爆震儀指示出標(biāo)準(zhǔn)的爆燃強(qiáng)度為止。然后，在相同的壓縮比下，用不同辛烷值的標(biāo)準(zhǔn)燃料進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，直到產(chǎn)生相同的爆燃為止。這時(shí)所用標(biāo)準(zhǔn)燃料的辛烷值即為所測(cè)燃料的辛烷值。爆燃爆燃義是燃趣料在孩發(fā)動(dòng)飾機(jī)中陪的自徑燃現(xiàn)顏象，相它不五僅與唇燃料號(hào)本身柜的化蕉學(xué)性所能有暴關(guān)，概也要宴受到筐發(fā)動(dòng)娃機(jī)結(jié)打構(gòu)和牲運(yùn)轉(zhuǎn)濤情況蓮（燃僚燒室亦設(shè)計(jì)談、壓萬(wàn)縮比禮、轉(zhuǎn)灶速、碼點(diǎn)火款提前止角、胞氣門(mén)獵定時(shí)經(jīng)、化逝油器秩結(jié)構(gòu)讓等）姥的影喘響。進(jìn)因此浙該將鼓燃料券和發(fā)祝動(dòng)機(jī)斜聯(lián)合輸起來(lái)引評(píng)定?！叭嘉g料——發(fā)動(dòng)盞機(jī)的字抗爆吳性”緒。同理唱，測(cè)抵試辛狡烷值岸的試息驗(yàn)方暈法也鋸就不賀是唯嶼一的渡，所題得到胖的數(shù)拼值也飯不是棗唯一魯?shù)?。蜂通常律采用?xí)的有梁兩種協(xié)方法奮，馬才達(dá)法撥（MO蝕N）與蝴研究圾法(R萄OM孟)。由身于研閉究法骨的試?yán)U驗(yàn)轉(zhuǎn)圖速及語(yǔ)進(jìn)氣幕溫度賴比馬盈達(dá)法鐘低，餐所以覺(jué)用馬取達(dá)法孝測(cè)定藍(lán)的辛姑烷值脂（MO級(jí)N）比凱研究麥法辛歇烷值頁(yè)（RO宴M）低磚。兩者販的差笨值反厘映出事燃料皺對(duì)發(fā)妻動(dòng)機(jī)桑強(qiáng)化顆程度遵的敏師感性將?？贡逯笖?shù)因量是預(yù)指車壩用汽紙油研創(chuàng)究法駁辛烷駛值及仗馬達(dá)杠法辛頂烷值左之和證的二欣分之縫一。汽油紐奉的選兆用在選干用時(shí)仙，根陶據(jù)發(fā)捕動(dòng)機(jī)握的壓社縮比歪來(lái)選腹擇其致相應(yīng)切使用鴿的汽餐油：90號(hào)的干汽油壤適用殘于壓紐奉縮比笛小于9.甲0的發(fā)職動(dòng)機(jī)列；93號(hào)汽房誠(chéng)油適碗用于淺壓縮寇比9.挪0～10和.0的發(fā)研動(dòng)機(jī)蜻；97號(hào)汽遺油則俊適用西于壓親縮比葉高于10淡.0發(fā)動(dòng)毒機(jī)。4.乎1.帳2.混2柴油傷的使玩用性刺能及堤選用輕柴辱油用橡于高校速柴開(kāi)油機(jī)重柴潔油用伏于中摘、低主速柴并油機(jī)柴油魄的使嚷用性哭能及鄰選用（1）低鞠溫流增動(dòng)性溫度捧降低論時(shí)，致柴油暑開(kāi)始觸析出蓄固態(tài)環(huán)石蠟別而呈互混濁提狀態(tài)魔的溫議度稱簡(jiǎn)為濁餡點(diǎn)。溫度笑繼續(xù)號(hào)下降著，柴練油失粱去流醋動(dòng)性產(chǎn)能的癢溫度際稱為妥凝點(diǎn)蠶。柴油上達(dá)到警濁點(diǎn)仰時(shí)，劈燕雖然祝仍具歷有流詳動(dòng)性毫，但泰石蠟蝴結(jié)晶寒顆粒蘭容易谷阻塞趁濾清陶器和膝油路京。從掩流動(dòng)普性考刑慮，斃希望耗柴油線的凝巧點(diǎn)低卻，凝得點(diǎn)與偽濁點(diǎn)絡(luò)的溫譯差小歲。選用意柴油揮時(shí)，潔一般僚要求控凝點(diǎn)撲比最浪低工熟作溫析度低3~幼5℃，濁舊點(diǎn)不薯得高冒出凝眉點(diǎn)7℃。我國(guó)性的柴魔油規(guī)泡格就睛是以先凝點(diǎn)椅編號(hào)鍋的。例擦如：壇國(guó)產(chǎn)0號(hào)柴合油，背它的次凝固節(jié)點(diǎn)為0℃，適湊合于挑夏季救使用答。-2通0號(hào)柴逗油凝今固點(diǎn)橡為-2帥0℃，適巖合于榴冬季品或寒窮冷地棵區(qū)使怖用。柴油畜的使絨用性欣能及愈選用(2低)揮發(fā)紗性柴油固的揮半發(fā)性單決定繩了混儲(chǔ)合氣征形成警的質(zhì)團(tuán)量和駐速度強(qiáng)。因掛此，葉要求刻柴油芬有較蒙好的霸霧化限和揮橫發(fā)性練。但廁是，閃如果折霧化采性和真揮發(fā)癥性過(guò)柜強(qiáng)的瓶話，括不僅聚貯存榆和運(yùn)寒輸中情損失曉大，驢而且浮安全指性差痰。評(píng)定認(rèn)柴油嚴(yán)霧化皂性和店揮發(fā)鴨性的檢主要急指標(biāo)斜是運(yùn)東動(dòng)粘側(cè)度、兩餾程烈、閃托點(diǎn)和全密度礦。柴油忽的使辦用性菊能及巨選用(3瘋)自燃膛性柴油磨機(jī)是痕依靠船燃料喬自燃齒發(fā)火率而燃葛燒的偵。它睬要求底燃料晉有好燦的自妨燃性襲。一般敗十六頑烷值法是評(píng)種定柴澤油自喉燃性富好壞肺的指君標(biāo)。酸它與陣發(fā)動(dòng)朋機(jī)的扛粗暴妄及起換動(dòng)性蓋均有喪密切斯關(guān)系斃。十六蔥烷值孕用柴慈油標(biāo)扭準(zhǔn)樣誤品（屆正十伍六烷榜（10船0）和α-甲基型萘（0）配務(wù)成的截混合慎液）醉在標(biāo)啊準(zhǔn)柴心油機(jī)晶中進(jìn)溪行比霸較得艘到。柴油約的使融用性披能及湯選用(3赴)自燃瘦性十六覆烷值甲高的妖柴油許，其伸著火毒延遲搜期短郵，氣兔缸中推形成滲的混禿合氣埋少，歷燃燒券所釋伍放的萬(wàn)熱量割也少歷，發(fā)部動(dòng)機(jī)嗓工作既平穩(wěn)廢；同時(shí)超冷起盤(pán)動(dòng)性欲亦能蔽隨之拴改善排。反火之，悶發(fā)動(dòng)睬機(jī)將比工作倡粗暴煌，起驚動(dòng)性孝能也眼變差咱。但十顏六烷映值過(guò)屋高，促柴油衣的低忘溫流歷動(dòng)性罵、霧立化與哥蒸發(fā)渡性均倦受影慶響，凈會(huì)使言著火凍延遲戲期太邊短，籮在未洪形成螺均勻蹤蝶混合漏氣、凡空氣笛不足復(fù)的情希況下姿產(chǎn)生肢早燃經(jīng)，導(dǎo)滅致發(fā)狠動(dòng)機(jī)渾功率參下降逼、油叉耗升塑高及犬排氣臭冒黑求煙。因此董，在貼選用忠柴油足時(shí)不歉應(yīng)單均純地筍追求看高十賀六烷尊值,通常糾要求裳柴油記的十諒六烷糞值應(yīng)喜在45～60之間庸。柴油漫的分巖類及中選用輕柴恢油按披質(zhì)量塊分為側(cè)優(yōu)等友品、岡一等印品和橋合格亦品。每個(gè)圍等級(jí)猛柴油燙按凝紗點(diǎn)不短同分工為10號(hào)、0號(hào)、-1享0號(hào)、-2盯0號(hào)、-3凝5號(hào)、-5接0號(hào)六廁種牌排號(hào)，劃其凝她點(diǎn)分滾別不晌高于10茅℃、0℃、-1停0℃、-2之0℃和-3罷5℃、-5慈0℃。選用砍柴油枝時(shí)，秤應(yīng)按咬最低偷環(huán)境解溫度縮慧來(lái)選貫用。10號(hào)輕倦柴油——適合碎于有浴預(yù)熱胖設(shè)備移的高駛速柴谷油機(jī)怪上使健用；0號(hào)輕后柴油——適合旁于最洋低氣倡溫在4℃以上鋼的地悄區(qū)使債用；-1緒0號(hào)輕競(jìng)柴油——適合黑于最籃低氣抹溫在-5氣℃以上夠的地棋區(qū)使進(jìn)用；-2頂0號(hào)輕火柴油——適合嫌于最管低氣天溫在-1隱4℃以上漢的地球區(qū)使雙用；-3重5號(hào)輕嶄柴油——適合晚于最集低氣粒溫在-2雙9℃以上劫的地色區(qū)使鮮用；-5頸0號(hào)輕乘柴油——適合糊于最憤低氣匆溫在-4緒4℃以上社的地吩區(qū)使傳用。4.牛2燃料胳的燃椒燒4.背2.嗚1燃燒恰化學(xué)谷反應(yīng)發(fā)動(dòng)使機(jī)中矮燃料賭的燃巧燒，牲是燃腿料中性的碳蛛、氫殺等元寄素和湊空氣艇中的百氧之惑間的雙劇烈論氧化兆反應(yīng)村，并哀伴隨踩有發(fā)黃光和噸發(fā)熱涉的現(xiàn)話象。燃料腫中的栗碳和責(zé)氫氧勻化以里后分姻別生崇成CO2和H2O的，胃稱為玻完全勺燃燒迫。理論休空氣廊量就座是指1k真g燃料砍完全閣燃燒客所必俗需的霉最低胞空氣竿量。1k注g燃料捐完全剖燃燒忘所需銅的理憂論空姿氣量通過(guò)也化學(xué)扎方程賄式可始求出1k誘g燃料演完全姿燃燒秩所需貨的理?yè)嵴摽諄?lái)氣量kg耐/k辭g燃料4.煮2.難2過(guò)量?？諝馐巯禂?shù)在發(fā)妹動(dòng)機(jī)塌中，企實(shí)際嬌提供房誠(chéng)的空逢氣量粗往往鞋并不嚼等于中理論奮空氣砌量。燃燒1k給g燃料塌實(shí)際棚提供辛的空寒氣量L與理靠論上漢所需癥的空碰氣量L0之比病，稱通為過(guò)卡量空危氣系稍數(shù)α過(guò)量陰空氣未系數(shù)α與發(fā)肯動(dòng)機(jī)設(shè)的類警型，吩混合耳氣形或成的度方法側(cè)、燃點(diǎn)料的揪種類咳、工書(shū)況（候負(fù)荷思與轉(zhuǎn)您速）暫。當(dāng)鏈負(fù)載布變化擔(dān)時(shí)，α略有急變化貓?？杖寂郾扰cα理念枕相似我，也稻有將薦燃燒遭時(shí)空揪氣量各與燃領(lǐng)料的郵比例搬值是袋用空迷燃比A/敵F表示疼。4.控2.梨3內(nèi)燃家機(jī)混姜合氣傳的著廁火燃燒頭理論網(wǎng)認(rèn)為洗：一切結(jié)燃燒除過(guò)程父都是到由著栗火和脹燃燒映本身孕兩個(gè)雄階段姐組成址的。著火航階段蒸是燃激燒的卡準(zhǔn)備承階段捧。在管這一耕階段壓內(nèi)燃然料受縣到混影合氣飾中氧愈氣的她氧化股作用快，進(jìn)山行明海顯燃昂燒以趨前的結(jié)化學(xué)膚準(zhǔn)備竿。氧亂化反爪應(yīng)的婦速度黨很低冠，氣額體的共壓力角和溫舒度均捧無(wú)明哥顯的代升高血。緩價(jià)慢氧罩化過(guò)到程中溜，有佛熱產(chǎn)仁生并索逐漸盈積累軟起來(lái)母，自題身加屋速了燙反應(yīng)朽進(jìn)行棗速度宅，最乘后出雕現(xiàn)火功焰，界使過(guò)鋼程轉(zhuǎn)街入第金二階嘩段，苦即燃鄉(xiāng)豐燒。汽油帝機(jī)的高溫計(jì)單階芳段著嘴火汽油雹機(jī)的滴著火簡(jiǎn)是以扶鏈鎖栗反映按開(kāi)始飯，熱抄發(fā)火謹(jǐn)結(jié)束趨。由于電電火寨花的海電離鬧和高芝溫加停熱作剝用，蠶自由衰原子糕形成慣了活落性核門(mén)心，古開(kāi)始向鏈鎖饅反映買(mǎi)，皮活性藏核心徒的再織生，四可以息使反夕應(yīng)自孤動(dòng)加秤速，幻玉熱量憑得以戰(zhàn)積累謠，局川部反唐映氣培體溫正度將臘逐漸饞升高穿。使舒反應(yīng)鋪加速蠟到熱魔爆炸邊產(chǎn)生慌。因?yàn)檩v由鏈己反應(yīng)勿所引飽起的番起始鐮反應(yīng)艇的自竿動(dòng)加未速，處到由朝熱積件累所隱引起畫(huà)的自放動(dòng)加淡溫，以劃分頑不出癥兩者弱的界松限，拉故稱