第四章 燃料与燃烧化学.pptVIP

二、发动机混合气的着火 发动机中碳氢化合物的自燃，均属于链－热自燃，但由于发火的条件不同，有： 1）高温单阶段着火－汽油机的着火：划分不出由链反应引起的起始反应的自动加速和由热所引起的自动加温二者的界限，在火花塞跳火后经一短暂的着火延迟期即可出现明显的热火焰，故称为高温单阶段着火。 2）低温多阶段着火－柴油机的着火： 在整个着火阶段经历了： 1、一阶段反应：混合气氧化反应缓慢、热量积累、链反应扩展的冷焰阶段； 2、二阶段反应：压力温度上升、生成CO、O、H、OH等火化中心并伴有热量积累的蓝色火焰阶段； 3、三阶段反应：热量和活化中心的积累，反应激烈进行，在极短时间产生热爆炸的橘黄色热火焰自燃阶段。 着火过程与温度和浓度有关，整个焰前反应时间之和称为着火延迟期或着火过程，称为低温多阶段着火。 三、发动机的燃烧方式 有三种： 1）同时爆炸燃烧：均匀混合气在燃烧室内的燃烧前后一瞬间，燃烧室内只有一个相。燃烧前是正在进行焰前反应的可燃混合气相，燃烧后是燃烧产物相。 2）预混合燃烧：均匀混合气的过量空气系数是一个常数，由于火焰前锋的推移，使燃烧传播到整个燃烧室内，燃烧室内压力各处基本一致、而温度各不相同。在燃烧期间，燃烧室存在未燃混合气和燃烧产物相两个相。 3）扩散燃烧：固态与液体的燃烧现象。燃烧室内产生自燃后，空气和燃料从各个方向连续导入，在反应过程中通过扩散、混合，混合气各处的过量空气系数各不相同。采用组织空气与燃料的相对运动，将燃烧产物带走，并防止它将燃料与空气隔开。 在燃烧期间，燃烧室内将同时存在可燃气体（或可燃蒸气）相、空气相和燃烧产物相三个相。 汽油机的点火燃烧：预混合燃烧的典型例子。 柴油机的燃烧：初始燃烧由于在着火延迟期内部分混合气均匀混合，属于预混合燃烧，燃烧后期属于扩散燃烧。 由于车用汽油未洗胶质（没有使用正庚烷清洗过的胶质）含量过高及添加剂使用不当，引发了一些车辆出现怠速抖动、加油熄火、故障灯常亮等异常现象。为此，经国家标准化管理委员会批准，对GB17930-2011《车用汽油》进行了修改，增加了对车用汽油中未洗胶质含量的规定，新标准于2012年5月1日实施。 在修改后的标准中，要求每100ml车用汽油中未洗胶质含量（加入清净剂前）不得大于30mg，车用汽油中所使用的添加剂也应无公认的有害作用，并按推荐的适宜用量使用。车用汽油中不应含有任何可导致汽车无法正常运行的添加物和污染物。 1、二甲醚的性质 a）二甲醚是最简单的醚类化合物，只有C－H和C－O键，没有C－C键，又是含氧（含氧量为34.8％）燃料，容易完全燃烧，在燃烧时不会像柴油那样产生碳烟，即有利于减少燃烧生成的烟度和微粒。同时，还可使用更大的废气再循环（EGR），降低NOx排放。 b)二甲醚的十六烷值为55～60，一般柴油的只有40～55，着火性能优于柴油。在柴油机上燃用二甲醚不需采用助燃措施。 c）二甲醚不发生光化学反应，对人体无毒，当体积分数超过10％时，才会产生轻微的麻醉作用，因此对环境和人体无害。 d）二甲醚是一种再生燃料，不仅可从石油及天然气中提取合成，而且可从煤、植物、生活垃圾中提取合成。 e）二甲醚的低热值只有柴油的64.7％，为达到柴油机最佳动力性，必须增大二甲醚循环供应量。 f）二甲醚在常温、常压下的饱和蒸汽压为0.5MPa。随着温度的升高，其饱和压力增大，为防止气阻现象发生，燃料供给系的压力远高于柴油机燃料供给系的压力。 2、二甲醚在柴油机上的应用 由于二甲醚（DME）的特殊的物化性质（含氧、低沸点、易蒸发混合等），使它具有优良的低污染燃烧特性，因此DME在柴油机上的应用受到了高度重视。 DME在柴油机的应用： 1）DME和柴油掺烧； 2）直接燃用纯液态DME。 3、二甲醚实用化应解决的问题 a）二甲醚的沸点低，常温下呈气态，在室温20度、加压到0.53MPa以上可使其液化，这就使供油系统、包括油箱必须密封并保持一定压力，造成供油系统成本增加，且需专门的加油站。 b）二甲醚的粘度低，润滑性差，容易造成油泵柱塞和喷油器等精密偶件磨损、卡死和泄漏，难以直接使用柴油机的燃油供给系统。 c）二甲醚的粘度低，通过柱塞间隙的泄漏量大，喷油量难以保证；且DME的压缩性受温度的影响大，当柱塞间隙等处的温度提高后，DME供给量难以满足发动机运转要求。 d）二甲醚对金属无腐蚀，其储存使用不需特殊材料，但长时间接触会使橡胶制品老化。 e）用共轨（蓄压式）燃油系统代替传统的柱塞泵供油系统。 六、燃料开发 由于石油资源的储量有限，因此开发新型车用燃料格外重要。