发动机原理与汽车理论4.pptVIP

第4章 燃料与燃烧 本章主要内容： 常用燃料 燃料的燃烧 4.1 常用燃料 燃烧是发动机产生动力的来源。汽车发动机主要燃料是汽油和柴油两种液体燃料。 它们均为石油的炼制品。石油主要是C、H两种元素组成的CH化合物的混合物。约占97%~98%以上，其它还有少量的S、O、N等。以分子式CnHm表示。通常称之为烃。 石油的炼制直接方法就是分馏的方法。按照沸点的不同，依次得到：天然气、汽油、煤油、轻重柴油、渣油。 表4.2烃分子化学结构的分类 表4.2烃分子化学结构的分类(续) 表4.2烃分子化学结构的分类(续) 4.1.1 汽油的使用性能及选用 影响发动机性能的关键性指标有：辛烷值和挥发性。其它的重要指标有：燃烧热值、化学稳定性和安全性。 1. 挥发性 汽油的挥发性常用蒸馏曲线相对评定。一般以10%、50%、90%溜出温度作为挥发性的主要指标。 ⑴ 10%溜出温度：标志燃油的起动性，温度低，起动性好，但太低易引起气阻和蒸发损耗。 ⑵ 50%溜出温度：标志燃油的平均挥发性温度低，暖车时间短，加速性能好。 ⑶ 90%溜出温度：标志燃油中难以挥发的重质成分的数量。温度低，重质成分少，挥发性好，有利于燃烧。温度高，重质成风多，使燃烧不充分，油滴附着在气缸壁上，易积炭和冒黑烟。流入曲轴箱会稀释机油，恶化润滑。 2. 抗爆性 汽油的辛烷值是衡量汽油抗爆性的指标。辛烷值高，汽油的抗爆震能力强。有利于提高发动机的压缩比。 汽油的辛烷值是在专门的可变压缩比的试验发动机上进行测定的。 将容易爆震的正庚烷(C7H16)的辛烷值定为0，将抗爆性好的异辛烷(2.2.4三甲基戊烷C8H18)的辛烷值定为100。将两者的混合液与被测定汽油进行比较，实验室测定汽油辛烷值有研究法、马达法和分布法3种。 马达法辛烷值试验条件的转速(900rpm)和温度高于研究法(600rpm)，因此其测定的辛烷值较低。两者之差称为汽油的敏感性或灵敏度。两者之和的一半称为抗爆指数。 选用时按照使用手册要求。 车用汽油的性能 汽油蒸馏试验装置 测定辛烷值时的试验条件 4.1.2 柴油的使用性能及选用 轻柴油用于高速柴油机，重柴油用于中、低速柴油机。 1. 十六烷值 十六烷值是评定柴油自燃性好坏的指标。与柴油机的工作粗暴性和起动性密切相关。 十六烷值高，自燃性好，着火延迟时期短，在着火落后期内，气缸形成的混合气少，着火后压力升高速度低。工作柔和。冷起动性能也随之改善。 十六烷值的测定也是在特殊的单缸机上进行的。十六烷易自燃，规定其十六烷值为100，α-甲基苯最不易自燃，其十六烷值为0。炼制方法和添加剂可控制十六烷值。直链烷烃比环烷烃的十六烷值高。 2. 低温流动性 温度低柴油呈浑浊状态，称为浊点。柴油失去流动性的温度称为凝点。 我国柴油规格是以凝点为编号的。 3. 挥发性 柴油的挥发性决定混合气形成质量和速度。 但柴油挥发性过强，储存和运输损失大，安全性差。评定柴油挥发性的指标有：运动粘度、溜程、闪点和密度。 ⑴ 粘度、溜程：柴油的挥发性较汽油差，粘度高，而且变化范围大。 粘度低，雾化好，但柱塞、喷油器润滑不好，易磨损、泄漏。 柴油的挥发性也用溜程表示：50%、90%、95%。 50%溜出温度低，挥发性好，燃料中的轻馏分多。但自燃性变差。 90%、95%标志燃油中难以挥发的重质馏分数量。 温度高，挥发性差，雾化和混合不均匀。温度低，挥发性好，但工作粗暴。 ⑵ 闪点 闪点高，挥发性好，燃料中的轻质馏分多，蒸发性好，但工作粗暴、不安全。 轻柴油标准 4.1.3 汽油、柴油性能差异对发动机的影响 1. 引起混合气形成上的差异 与柴油相比，汽油挥发性强(从50℃开始馏出，至200℃左右蒸发完毕)，因而可能在较低温度下以较充裕的时间在气缸外部进气管中形成均匀的混合气，因而控制混合气的数量，便能调节汽油机的功率。 而柴油蒸发性差(200℃开始馏出，至350℃结束)，但粘性比较好．不可能在低温下形成油气混合气，但适宜用油泵油嘴向气缸内部喷油，靠调节供油量来调节负荷，而吸入的空气量基本上是不变的。 2. 引起着火与燃烧上的差异 汽油自燃温度较高，但汽油蒸气在外部引火条件下的温度极低，因而不宜压燃但适宜外源点火，为促使有规律的燃烧，应防止其自燃(压缩比不能高)；而且由于混合气均匀，着火后，以火焰传播的方式向均匀的混合气展开。 对于柴油，则利用其化学安定性差，易自燃的优点，采用压缩自燃的方式；为促进自燃，压缩比不宜过低，柴油的喷射及与空气的混合，既短暂又不均匀，常有随喷随烧的现象，因而使燃烧时间延长。 4.2 燃料的燃烧 4.2.1 一公斤燃料完全燃烧所需要的空气量 燃料中的C和H经氧化后生成CO2和H2O的，称为完全燃烧。 燃油中的主要成分是C 、H 、O，其它成分数量很少，计算时可略去不计。 4.2.