发动机燃料特性.ppt

二、 发动机的燃料特性 石油的主要成分是碳、氢两种元素，含量约占97~98%，其它还有少量的硫、氧、氮等。 石油产品以多种碳氢化合物的混合物形式出现，分子式为CnHm，通常称为烃。根据碳原子数的不同构成不同相对分子质量、不同沸点的物质。 利用沸点不同直接进行分馏，依次可得到石油气-汽油-煤油-轻、重柴油-渣油。 馏程与燃烧完善程度及发动机起动性能有密切关系，如燃料馏出50%的温度愈低，说明这种燃料轻馏分多、蒸发快、有利于混合气形成，发动机容易起动。90%和95%馏出温度愈高，说明燃料中重馏分过多，在高速柴油机中来不及蒸发、形成可燃混合气，燃烧不完全。因此车用高速柴油机使用轻馏分柴油，但馏分太轻也不好，可能着火延迟期内形成的可燃混合气数量太多，初始放热多，发动机工作粗暴。 5）粘度—燃料流动性的尺度，与燃料喷射雾化有直接的关系。显然，粘度愈大，燃料喷射雾化特性愈差，燃油和空气的混合质量愈差，燃烧不完全、油耗率增加、排气冒黑烟。但粘度指标不能过低，因为喷油泵柱塞偶件、喷油器针阀偶件等均需燃料润滑，否则，偶件易咬死，喷射油压偏低。 6）凝点—柴油牌号规定依据。 辛烷值—表示汽油抗暴性的指标。辛烷值愈高，抗暴性愈好，发动机的压缩比可以选择的愈高。 测定汽油辛烷值是在专门的试验发动机上进行的。按一定的试验条件，试验时采用正庚烷（值为0）和异辛烷（值为100）的混合液，当测定汽油与x%（体积）异辛烷配置的混合液在专用发动机上爆震强度相同时，待测汽油的辛烷值就是x。 按试验条件不同可分为马达法（MON）和研究法（RON）。马达法试验转速和进气温度较高，容易爆震，因此用马达法测定的辛烷值比研究法低。我国用研究法，美国用辛烷值指数（（RON+MON）/2）。 a） 10%馏出温度—标志着发动机的冷起动性。但是太低会导致汽油在管路输送过程中因高温零件壁面加热而变成蒸气，在管路中形成“气阻”，使发动机功率下降，甚至熄火。 c） 90%馏出温度—标志着燃料中难于挥发的重质成分的数量。此温度愈高，燃料中重质成分愈多，在气缸中因不易挥发而附着在气缸壁上，容易造成冒烟、积碳、稀释机油（油底壳内机油油面反而上升）（油品不好的典型例子） 2、着火与燃烧方式的不同 a）汽油自燃温度高，但汽油蒸气在外部引火条件下的温度低，适宜于外源点火。由于混合均匀，单点着火后，以较低的层流火焰传播速度传播，因而工作柔和。 b）柴油自燃温度低，采用压缩自燃的方式，多点爆炸性燃烧，工作粗暴。边喷射、边混合、边燃烧、相互重叠的特点，使得燃烧过程恶化，易冒烟，微粒排放多，燃烧时间长。 五、醇类燃料—甲醇、乙醇。80年代初的研究，汽油机。 六、气体燃料—为城市交通绿色环保要求产生。 可行性：排放低是立项前提，发动机改造成本低、高效率使其实用性强。 1）主要成分是甲烷，CO排放量少，未燃HC成分引起的光化学反应低，由于几乎不含硫，因此SO2排放量比电动汽车还低。 2）辛烷值高达130，可采用高压缩比，热效率高。 3）可燃烧稀薄混合气，NOx排放量少。 4）由于是气体燃料，低温起动性及低温运转性能好，暖机不需额外加油，燃烧较完全。 5）天然气燃料适应性好。可采用油气双燃料供应方式，也可采用电控混合气或电控天然气喷射方式工作。可用于汽油机，也可用于柴油机。 6）用于柴油机时，固体微粒排放率几乎为零，是城市公交车消灭黑烟尾巴的一大措施。 困难： 1）由于是气体燃料，因此，一次充气行驶距离短，但比电动汽车行驶距离长。 2）高压气瓶较重，空间布置困难。 3）天然气流量控制要求精确，技术上有难度，国内一般用国外进口流量控制阀。 4）由于燃料呈气态吸入，充气效率降低，加上单位体积的混合气热值小，发动机功率下降10%左右。 4、燃料热值 燃料热值—1 kg燃料完全燃烧所放出得热量，称为燃料的热值。由于水蒸气只能在温度降低后才能释放出来，因此在内燃机很高的排气温度条件下只能考虑燃料的低热值。 第四节 燃烧的基本知识 试验研究表明，烃燃料的着火区域在低温阶段呈现出于高温阶段完全不同的着火规律性，这种低温下特殊的着火规律，实际上就是退化支链反应引起的一种现象，通常称为着火半岛。通过光谱分析发现，烃燃料低温下着火需经历冷焰—蓝焰—热焰三个阶段。 根据混合气运动状态不同，火焰传播方式可分为：层流火焰和湍流火焰传播。 所谓湍流，是指由流体质点组成的微元气体所进行的无规则的脉动运动。 当有相对气流运动时，火焰形状将呈卵形。 碳烟生成机理： 烃燃料首先裂解生成碳核，再经过脱氢和聚合过程而形成较大颗粒的碳烟。取决于裂解与氧化两个相反的过程。 为滞燃期 观测烃的反应过程，具有如下特点： 1）在反应开始，有一段形成与积累活性中心的过程