汽车发动机原理 第3章 燃烧学基础.ppt

3.1 发动机的燃料 汽油主要由5～11个碳原子的烷烃、环烷烃和烯烃组成，其沸点都在205℃以下。柴油是沸点170～370℃的烃类混合物，通常从原油中分馏出来之后，即可直接使用。 汽油的主要性能有抗爆性、蒸发性、氧化安定性、抗腐蚀性及清净性等。 抗爆性是指汽油在发动机气缸内燃烧时抵抗爆燃的能力。 3.1.1 汽油 马达法辛烷值（MON）是以较高的混合气温度（一般加热至149℃）和较高的发动机转速（一般达900r/min）的苛刻条件为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷值。它表示汽油在发动机常用工况下低速运转时的抗爆能力。 研究法辛烷值（RON）是以较低的混合气温度（一般不加热）和较低的发动机转速（一般在600r/min ）的中等苛刻条件为其特征的实验室标准发动机测得的辛烷值。它表示汽油在发动机重负荷条件下高速运转时的抗爆能力。 抗爆指数＝（MON+RON）/2。 现在常用的抗爆添加剂有甲基叔丁基醚(methyl-t-butyl ether，MTBE)、乙基叔丁基醚 (ethyl-t-butyl ether，ETBE )、甲醇、乙醇等。 汽油的蒸发性用汽油蒸发量为10％、50％、90％和100％时所对应的温度来评定。分别称为10％馏出温度、50％馏出温度、90％馏出温度和干点。 汽油抵抗大气或氧气的作用而保持其性质不发生长久性变化的能力称为氧化安定性。 由美国汽车制造商协会（AAMA）和欧洲汽车制造商协会（ACEA）以及日本汽车制造商协公（JAMA）共同发起制定一个世界燃料规范。这个规范主要是汽车制造商针对环保要求对汽车燃料提出的基本要求，参加该标准制订的成员包括了世界上所有主要的汽车制造商。 3.1.2 柴油 柴油的自燃性常用十六烷值来评定。柴油的自燃性是与一种标准燃料进行比较来加以评定的。标准燃料是正十六烷和α-甲基萘的混合物。 硫天然地存在于原油中，柴油中的硫明显地增加排气中的微粒物。 我国用于汽车的轻质柴油按凝点分为10、0、-10、-20、-35、-50号共6个牌号。如10号柴油，其凝点不高于10℃。 3.1.3 代用燃料 汽油、柴油习惯上被称为汽车发动机的常规燃料，而其余则叫做代用燃料 。 代用燃料能否在汽车上得到应用，受到其理化特性、安全与环保特性、价格、供给等因素的影响。 天然气可以用压缩天然气CNG (Compressed Natural Gas)、液化天然气LNG (liquefied Natural Gas)和吸附天然气技术ANG (Adsorbed Natural Gas)或水合物(Hydrate)的方式在汽车发动机中加以利用，其中CNG的利用方式采用的最多。 天然气的研究法辛烷值为130，十六烷值为零，只能点燃不能压燃。 燃料分子中的碳原子数少，单位发热量的CO2排出量比较少，这对减少地球温室效应很有帮助。 由于排放物中的未燃HC是甲烷，所以产生光化学烟雾的可能性小。但排放物中的甲醛含量比汽油、柴油都要高。 丰田公司5S—FNE型天然气发动机的燃料供给系统 混合器式LPG发动机燃料系统图 天然气和液化石油气燃料特点比较： a) 天然气的体积低热值和质量低热值略高于汽油，但理论混合气热值比汽油低，液化石油气则介于汽油和天然气之间。 b) 抗爆性能高。天然气的主要成分是甲烷，甲烷的研究法辛烷值为130，液化石油气的研究法辛烷值为100～110。 c) 混合气发火界限宽。天然气与空气混合气有很宽的着火界限，其过量空气系数的变化范围为0.6-1.8， d) 天然气和液化石油气比汽油的着火温度高，传播速度慢，因此需要较高的点火能量。 醇类燃料主要是指甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH)，它们都是分子量较小的单质，燃烧产物中基本没有碳烟，NOx的排放浓度也很低，是一种低污染性燃料。 甲醇(或乙醇)与汽油的混合燃料称为甲醇(或乙醇)汽油或称汽醇。按照醇在燃料中所占的体积分数，甲醇汽油习惯上称为Mx (x为甲醇的体积分数)，如M5(指甲醇5%)、M10(含甲醇10%)、M85(含甲醇85%)等，乙醇汽油习惯上称为Ex(x为乙醇的体积分数)，如E10(含乙醇10%)、E20(含乙醇20) %等。 当点燃式内燃机使用纯醇类燃料时，需进行一系列设计修改： a)混合气的形成装置须与醇类燃料热值较低、所需的空气量较少相适应； b)醇类燃料的辛烷值高，应采用高压缩比； c)选择合适的火花塞和火花塞间隙； d)采取措施解决冷起动不良，如：辅助喷射；电加热；火焰起动装置；热分解燃油；催化分解燃油；增加点火能量；促使燃油雾化；在燃油中添加低沸点添加剂等。 二甲醚DME (Dimethyl Ether)是重要的化工原料，化学分子式