第五章 发动机燃料与燃烧.ppt

第五章 发动机燃料与燃烧 §5-1 发动机的燃料 §5-2 燃料的使用性能 §5-3 燃烧热化学 §5-4 燃烧的基本知识 燃料是内燃机产生动力的来源，直接影响内燃机的发展、结构特点以及对环境的污染。 由烃分子C原子数的不同，其分子量、沸点不同； ?构成不同性质的燃料。 燃料根据不同沸点分馏依次得到： 石油气?汽油?煤油?柴油?渣油 C1~C4：气态——石油气，相对分子质量16~58； C5~C23：液态，其中： C5~C11：50~200℃，汽油， 分子质量95~120； C11~C19：180~300 ℃，煤油， 100~180； C16~C23: 250~360， 轻、重柴油，180~200 C23以上：360 ℃以上，渣油，220~280 表5-1 烃分子中碳原子数对烃性质的影响 碳，氢原子数和排列位置对燃料性质影很大： 1）烷烃：分子式：CnH2n+2 ； 化学结构： 直链（正构物）特点：饱和开链式，含C越高结构越不紧凑， 常温下化学性质稳定，但热稳定性差， 高温易分解，自燃性好—柴油的好成分； 支链（异构物）特点：常温下化学性质稳定，但热稳定性好，抗爆性好的汽油成分 2）烯烃： 分子式：CnH2n ； 化学结构：-C=C-; -C=C-C-C- 特点：非饱和开链式，自燃性差，抗爆性差汽油的成分； 常温下化学稳定性差，易氧化胶质；不易储存 3）炔烃：分子式：CnH2n-2 ；化学结构：—C?C— 特点：非饱和开链，热裂化产物，不存在原油中； 很不稳定，常温下易分解；不易作燃料。 4）环烷烃：分子式：CnH2n; 化学结构： 特点：饱和环状，不易分裂，热稳定性强， 汽油机的燃料，石油的重要组成部分。 5）芳香烃：CnH2n-6； 基本化合物是苯：C6H6; 石油中含量少，分子结构坚固； 热稳定性高， 高温下不易破裂； 汽油的良好的抗爆剂； 石油炼制中产生。 其中，?-甲基萘：C11H10， 其抗爆性认为100% 二、燃料的提炼方法及对燃料性能的影响 热裂解：工艺简单； 但燃油的稳定性差，辛烷值低。 催化重整：使正构烷烃或环烷烃?异构物烃和 芳香烃； 副产品氢气可作为加氢工艺的氢气来源。 加氢精制：可使烯烃变成饱和烃，还可以脱碳，脱氮，脱氧以及脱金属等作用，满足油品的更高要求。 为获得高品质燃料，常采用加氢精制或催化重整工艺。 三、代用燃料及其特性 1、气体燃料 NG：自由态或与石油共存的天然气，主要成分是 甲烷,CH4; 成为第三大支柱能源。 汽车上的应用： 压缩天然气(CNG)，20MPa 存于高压气瓶中； 液化天然气(LNG)，-162℃低温液化储存； 其密度为常态下气体密度的600倍； 行驶距离长；但成本高。 LPG: 天然石油气或石油炼制中产生的液化石油气 主要成分：丙烷/丙烯/丁烷/丁烯及其异构物。 天然气燃料的优点： 主要成分是甲烷，CO、HC排放少，燃料中不含硫的成分，SO2排放量低于电动汽车。 辛烷值高达130，可提高压缩比?热效率?。 燃烧下限宽，稀燃优越，运转范围内可降低NOx。 气体燃料，低温起动及低温运转性能良好。 天然气燃料的缺点： 气体燃料，常温常压下储运性能差，能流密度低，一次充气可行驶距离短。 储气压达20MP，燃料容器加重。 因气态吸入气缸，充气效率降低；单位体积的混合气热值低，功率降低近10% 用于汽车的三种形式： CNG—以20MPa压缩储存； 液化天然气 LNG — -162℃以下储存； 吸附天然气 ANG—吸附材料 2. 醇类燃料：主要指甲醇和乙醇