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第二章 燃料与工质 本章主要内容 燃料及其理化特性 汽油机与柴油机工作模式的差异 工质及其热力特性 燃烧热化学 1kg 燃料完全燃烧所需的理论空气量 L0 根据化学反应方程 碳燃烧： 氢燃烧： 所以，gC (kg)碳与gH (kg)氢完全燃烧所用氧气为 1kg 燃料完全燃烧理论空气量 以kmol 为单位计算理论空气量，则 1 kg 碳完全燃烧需要 kmol 氧气 1 kg 氢完全燃烧需要 kmol 氧气 所以，gC (kg)碳与gH (kg)完全燃烧所用氧气为 1kg 燃料完全燃烧理论空气量 gO (kg) 氧折合为kmol 单位 以m3为单位计算理论空气量，则在标准状态下，1 kmol空气具有体积为 22.4 m3 （标）。故 常规燃料的理论空气量 汽油的平均质量成分为： gC = 0.855；gH =0.145； gO=0.000 柴油的平均质量成分为： gC =0.870； gH =0.126； gO =0.004 可得汽油和柴油的理论空气量分别为14.9（kg 空气 / kg 汽油）和14.5（kg空气 / kg柴油）。 2、过量空气系数 理论空气量是指理论上使燃油完全燃烧所需要的空气量。 发动机实际循环中，1 kg 燃油实际供给的空气数量并不总是等于理论空气量Lo。 用过量空气系数 a 表示实际供给空气的数量L与理论空气量Lo之比 2、过量空气系数 为使燃油完全燃烧，实际供给空气的数量应该不小于理论空气量，即a ? 1。 过量空气系数是反映发动机工作过程的一个重要参数，当实际空气量等于理论空气量即 L= Lo ，则a =1； a 1时，表示浓混合气；a 1时，表示稀混合气。 过量空气系数 a 与发动机类型、混合气形成方法、燃料的种类、工况（负荷与转速）、功率调节的方式等因素有关。 汽油机负荷调节方式是量调节 a = 0.8 ~ 1.2 所谓量调节方式是指保持混合气浓度不变，通过调节进入气缸的混合气数量来适应负荷变化。严格地说，这种情况下，混合气浓度实际仍然是有变化的。 电子控制汽油喷射发动机和化油器式汽油机在大负荷时，总是使用浓混合气；在中小负荷时，使用稀混合气。 发动机燃料的主要技术指标 2-3. 蒸发性 （2）馏程：燃油在规定条件下蒸馏出某一百分比的温度范围 初馏点 — 燃料中含有的最轻馏分的沸点，但不能判断轻馏分的含量 10％馏程 — 燃料中含有轻馏分的大概数量，反映汽油机的冷起动性 50％馏程 — 燃料的平均蒸发性能，反映汽油机的工作稳定性 90％馏程 — 燃料中的重质馏分含量，反映汽油机燃烧完全性 干点（终馏点）— 燃料中含有的最重馏分的沸点 ◎ 每吨石油能产出的油品比例基本是一定的，例如：21%汽油、9%柴油（轻柴油）， 即 汽：柴= 7： 3。 这一比例也决定了两者谁也不可能淘汰对方。 原油不同馏程的碳氢成分及理化特性 原油的蒸馏（Distillation） 蒸馏塔 沥青 润滑油 柴油 煤油 汽油 石油气 原油 原油炼制 催化裂化 烷基化 重整 汽油与柴油组分的差异（欧洲） 芳烃 烯烃 甲基叔丁基醚 烷烃 （短链） 环烷烃 烷烃 （长链） 烯烃 汽油 柴油 芳烃 燃油组分与排放 2-1 燃料及其理化性质 燃油组分与排放 （1） 硫（Sulfur） 硫天然存在于原油中。硫可明显地降低催化转化器中催化剂的功效，同时在高温条件下对氧传感器造成不良影响。高硫燃油会使车载诊断系统（OBD）失灵，使催化转化器监控装置发送错误的诊断码，并向司机发出错误的故障信号。 （2）芳烃（Aromatics） 芳烃通常是汽油的高辛烷值组分，具有高能量密度。但是，芳烃会导致发动机产生沉积物，增加尾气排放，包括CO2。 （3） 苯（Benzene） 苯是原油中的天然组分，也是催化重整的产物。尽管是高辛烷值组分，但是苯是一种致癌物质。 （4） 稀烃（Olefins） 烯烃是汽油提高辛烷值的理想成分。但是由于烯烃有热不稳定性，导致它易形成胶质，并沉积在进气系统中，影响燃烧效果，增加排放。活泼烯烃蒸发排放到大气中会产生光化学反应，进而引起光化学污染。 2-2 汽油机与柴油机工作模式的差异 1）混合气形成方式不同 ◎汽油—易气化，在低温（气缸外）下蒸发，预制成均匀混合气 ◎柴油—难气化，用高压喷雾粉碎，高温空气（气缸内）促其雾化 2）着火及燃烧方式不同 ◎汽油—难自燃