第3章-发动机燃料与燃烧课件

汽车发动机原理韩同群北京大学出版社汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile第第3 3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧 汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile3.1 3.1 发动机的传统燃料发动机的传统燃料 液体燃料液体燃料汽油、柴油、重柴油、醇类和植物油等代用燃料。气体燃料气体燃料天然气、液化石油气、氢气、沼气。汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile燃料的主要成分燃料的主要成分主要是由碳、氢两种元素组成，其体积份额之和占总量的97-98，以碳氢化合物CmHn的形式存在 m=0、n=2时，就成为氢气；而当C含量增加、H含量减少时，则成为重质燃料；当n趋于0时，便成为煤.汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile分子结构对烃燃料性能的影响分子结构对烃燃料性能的影响见表3.2 不同炼制方法对燃油性质的影响不同炼制方法对燃油性质的影响见表3.3 国内成品汽油的典型调和方案国内成品汽油的典型调和方案 见表3.4 汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile碳原子数对燃料性质的影响碳原子数对燃料性质的影响汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile分子结构分子结构正庚烷与异辛烷正庚烷与异辛烷汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile分子结构分子结构环己烷环己烷汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile分子结构分子结构苯苯汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile分子结构分子结构萘萘汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile不同成分对化学稳定性的影响不同成分对化学稳定性的影响汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile抗爆性蒸发性抗氧化安定性清净性GB7930-2000中国车用汽油的技术要求和试验方法 汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile(二)柴油自燃性十六烷值低温流动性雾化和蒸发性粘度闪点GB252-2000中国轻柴油标准汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile传统汽油机、柴油机工作模式的差异传统汽油机、柴油机工作模式的差异 1、混合气形成方式的差异混合气形成方式的差异 汽油机：汽油机：在缸外与空气形成预制在缸外与空气形成预制均匀混合气均匀混合气；柴油机：柴油机：缸内高压燃油缸内高压燃油喷射、与空气雾化混合喷射、与空气雾化混合 。2 2、着火、燃烧模式的差异、着火、燃烧模式的差异 汽汽油油机机：外外源源强强制制点点火火，在在混混合合气气中中进进行行火火焰焰传传播播燃燃烧烧。（预预制制均均匀匀混混合合气气若若进进行行压压燃燃，由由于于同同时时着着火火，近于爆炸近于爆炸 ）柴柴油油机机：允允许许压压燃燃 ，初初期期着着火火燃燃烧烧后后，进进行行边边喷喷油油、边气化混合的扩散燃烧。边气化混合的扩散燃烧。汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile图图3-1 汽油、柴油机随负荷的变化曲线汽油、柴油机随负荷的变化曲线汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile3.2 代用燃料代用燃料醇类 醇类燃料是液体，可沿用传统石油燃料的运输、贮存系统，相关的基础设施建设投入少，发动机的动力性、经济性可接近或超过原有的汽油机或柴油机 天然气（NG）压缩天然气（CNG）液化天然气（LNG）液化石油气（LPG）汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile3.3 燃烧热化学燃烧热化学1kg1kg燃料燃烧所需的理论空气量燃料燃烧所需的理论空气量（14.9:1)汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile过量空气系数过量空气系数汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile过量空气系数过量空气系数随负荷的变化随负荷的变化汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile 1时完全燃烧产物的数量时完全燃烧产物的数量1、燃烧前混合气数量2、燃烧后产物数量汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile燃料热值与混合气热值燃料热值与混合气热值燃料的高热值与低热值燃料的高热值与低热值混合气热值混合气热值汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile3.4 燃烧的基础知识燃烧的基础知识燃烧现象燃烧现象包括着火和燃烧两包括着火和燃烧两部分部分可燃混合气在一定可燃混合气在一定的压力、温度、浓的压力、温度、浓度条件下，其氧化度条件下，其氧化反应速度突然加速，反应速度突然加速，以至出现火焰的现以至出现火焰的现象。象。O1着火阶段，也着火阶段，也称滞燃期称滞燃期汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile预混合燃烧与扩散燃烧预混合燃烧与扩散燃烧预混合燃烧和扩散燃烧是内燃机最基本的两种燃烧方式。导致汽油机和柴油机不同：1）燃烧特性、）燃烧特性、2）排放污染物生成及控制机理、）排放污染物生成及控制机理、3）动力经济性）动力经济性 4）噪声振动）噪声振动 汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile预混合燃烧与扩散燃烧的区别预混合燃烧与扩散燃烧的区别1）预混合燃烧时，燃烧前已均匀混合，燃烧速度主要取决于化学反应速度，即取决于温度和过量空气系数(浓度)；扩散燃烧时，由于燃料与空气边混合边燃烧，因而燃烧速度取决于混合速度。2)扩散燃烧时，要求过量空气系数 12，并且在总体68(相当于空燃比大于100)的条件下也能稳定燃烧(稀燃)；而预混合燃烧时，0812，可燃混合气浓度范围小，难以稀燃。3)扩散燃烧时，混合气浓度和燃烧温度分布极不均匀，易产生局部高温缺氧现象，形成炭烟；而预混合燃烧时，由于混合均匀，一般不产生炭烟。汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile4)扩散燃烧时，由于有炭烟产生，碳粒的燃烧会发出黄或白色的强烈辐射光，因此称“有焰燃烧”；而预混合燃烧时，无碳粒燃烧问题，火焰呈均匀透明的蓝色，因此也称“无焰燃烧”。5)预混合燃烧由于燃前已形成可燃混合气，有回火的危险；而扩散燃烧一般无此危险汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile着火理论着火理论热着火理论热着火理论着火的原因在于热量的积累，着火的原因在于热量的积累，当放热速率大于散热速率时才可能着火当放热速率大于散热速率时才可能着火汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile热着火理论的着火条件及影响因素热着火理论的着火条件及影响因素1)压力的影响2)过量空气系数的影响3)燃料特性的影响汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile过量空气系数的影响过量空气系数的影响汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile链式着火理论链式着火理论直链反应支链反应退化支链反应断链反应汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile烃燃料的链式反应着火烃燃料的链式反应着火汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile烃燃料的链式反应着火烃燃料的链式反应着火汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile点火点火汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile火花塞放电过程火花塞放电过程 1)击穿阶段 2)电弧放电阶段 3)辉光放电阶段 4)火核形成汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile在预混气体中的火焰传播在预混气体中的火焰传播层流火焰传播层流火焰传播汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile紊流火焰传播紊流火焰传播紊流运动可以大大加速火焰传播速度紊流运动可以大大加速火焰传播速度汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile油滴的喷雾与燃烧油滴的喷雾与燃烧 单个静止油滴模型单个静止油滴模型汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile气流运动对油滴火焰的影响气流运动对油滴火焰的影响汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile喷雾燃烧喷雾燃烧小滴径的液滴群，可以看成是完全类似于预混小滴径的液滴群，可以看成是完全类似于预混合气的燃烧，并且没有必要认为存在油滴状态；合气的燃烧，并且没有必要认为存在油滴状态；而大滴径的油滴群，又基本上是以单油滴的扩散而大滴径的油滴群，又基本上是以单油滴的扩散燃烧为基础的。燃烧为基础的。实际的喷雾过程，是由若干大大小小的油滴组实际的喷雾过程，是由若干大大小小的油滴组成，所以实际的喷雾燃烧，必然是上述燃烧形式成，所以实际的喷雾燃烧，必然是上述燃烧形式同时存在并且相互影响的。同时存在并且相互影响的。汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile3.5 3.5 燃料电池燃料电池质子交换膜燃料电池(PEMFC)单体组成图 汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile燃料电池的工作原理燃料电池的工作原理 燃料电池在不同电解质时，内部电化学反燃料电池在不同电解质时，内部电化学反应的示意图应的示意图 汽车发动机原理汽车发动机原理第第3章章 发动机的燃料与燃烧发动机的燃料与燃烧Hubei Automotive Industry Institute湖北汽车工业学院汽车工程系湖北汽车工业学院汽车工程系HuBeiHuBei Automotive Industries Institute Dep.of Automobile Automotive Industries Institute Dep.of Automobile