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1、Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology第三章第三章车用发动机燃料与燃烧车用发动机燃料与燃烧发动机燃料技术；发动机燃料技术；燃料的着火与燃烧。燃料的着火与燃烧。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology重点与难点重点与难点1.重点
2、重点1)发动机燃料（汽油发动机燃料（汽油/柴油）柴油）2)着火过程着火过程3)气相燃烧气相燃烧2.难点难点1)链锁反应链锁反应2)自燃着火自燃着火3)油滴与喷雾燃烧油滴与喷雾燃烧Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology第一节第一节发动机的燃料发动机的燃料气体燃料：天然气、石油气、煤气、氢气、沼气等气体燃料：天然气、石油气、煤气、氢气、沼气等液体燃料：液体燃料：汽油汽油柴油柴油重柴油重柴油醇类醇类动植物油等代用燃
3、料动植物油等代用燃料固体燃料：煤浆固体燃料：煤浆发动机的燃料分类：发动机的燃料分类：Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology石油产品的种类与物性石油产品的种类与物性碳氢燃料的决定性特征碳氢燃料的决定性特征1.碳、氢原子的数目和排列位置；碳、氢原子的数目和排列位置；2.链的饱和性；链的饱和性；3.分子是开式或闭式（环状）结构分子是开式或闭式（环状）结构。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allr
4、ightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology碳氢燃料化学结构碳氢燃料化学结构烷烷烃烃：饱饱和和开开链链式式。直直链链式式结结构构热热稳稳定定性性差差，容容易易自自燃燃；支支链链式式结结构构在在高高温下稳定、抗爆性好；温下稳定、抗爆性好；烯烯烃烃：非非饱饱和和开开链链式式，有有一一个个二二价价键键，抗爆炸性好，易氧化；抗爆炸性好，易氧化；炔炔烃烃：非非饱饱和和开开链链式式，有有一一个个三三价价键键，不稳定；不稳定；环环烷烷烃烃：饱饱和和的的环环状状分分子子结结构构，不不易易分
5、分裂裂；热热稳稳定定性性和和自自发发火火温温度度均均较较高高，抗爆性好，是良好的汽油机燃料；抗爆性好，是良好的汽油机燃料；芳芳香香烃烃：以以双双键键相相连连的的环环状状，结结构构稳稳定定，抗抗爆爆性性强强；石石油油中中含含量少，炼制中常增多芳香烃含量。量少，炼制中常增多芳香烃含量。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology第二节第二节燃料的使用特性燃料的使用特性1）十六烷值十六烷值：评价柴油自燃性的指标；：评价柴
6、油自燃性的指标；2）馏程馏程：与燃烧完善程度及起动性能有密切关系的性质；：与燃烧完善程度及起动性能有密切关系的性质；3）粘度粘度：燃料喷射有密切关系的性质；：燃料喷射有密切关系的性质；4）闪点、凝点闪点、凝点：与柴油贮存、运送、使用有关的性质；：与柴油贮存、运送、使用有关的性质；5）机机械械杂杂质质、水水分分、酸酸度度等等：与与柴柴油油机机磨磨损损腐腐蚀蚀有有关关的的性质。性质。1.1.轻柴油的性能：轻柴油的性能：我国是柴油消费大国，我国是柴油消费大国，2006年消费量达到年消费量达到1.2亿吨，近亿吨，近40%的原油用于柴油生产。的原油用于柴油生产。选选用用柴柴油油时时，应应按按最最低低环环
7、境境温温度度高高出出凝凝点点5以以上上，即即-20号号柴柴油适用于最低环境温度为油适用于最低环境温度为-15的场合。的场合。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology柴油自燃性好坏的指标柴油自燃性好坏的指标十六烷值十六烷值(对比值对比值)十六烷值高，十六烷值高，自燃性好：自燃性好：l l着火延迟时期短；着火延迟时期短；l l在着火落后时期内，气缸中形成的混合气少；在着火落后时期内，气缸中形成的混合气少；l l着火
8、后压力升高速度低，工作柔和；着火后压力升高速度低，工作柔和；l l冷起动性能改善。冷起动性能改善。测定：测定：采采用用十十六六烷烷（易易自自燃燃，100）与与-甲甲基基萘萘（不不易易自自燃燃，0）混混合合制制成成不不同同容容积积比比的的混混合合液液，当当被被测测定定柴柴油油的的自自燃燃性性与与混混合合液相同，混合液中十六烷的体积百分数即该种柴油的十六烷值。液相同，混合液中十六烷的体积百分数即该种柴油的十六烷值。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU Univ
9、ersityofT Technology馏程馏程n馏馏程程表表示示柴柴油油的的蒸蒸发发性性，用用燃燃油油馏馏出出某某一一百百分分比比的的温温度度范范围围来表示。来表示。n燃燃料料馏馏出出50%的的温温度度低低，说说明明这这种种燃燃料料轻轻馏馏分分多多、蒸蒸发发快快，有利于混合气形成。有利于混合气形成。n90%和和95%溜溜出出温温度度标标志志柴柴油油中中所所含含难难于于蒸蒸发发的的重重馏馏分分的的数数量。量。n重重馏馏分分过过多多，燃燃烧烧不不容容易易及及时时和和完完全全；馏馏分分太太轻轻也也不不好好，将将使柴油机工作粗暴。使柴油机工作粗暴。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.
10、Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology粘度粘度n粘粘度度是是燃燃料料流流动动性性的的尺尺度度，是是表表示示燃燃料料内内部部摩摩擦擦力力的物理特性。的物理特性。n它它影影响响柴柴油油的的喷喷雾雾质质量量。粘粘度度越越大大，雾雾化化后后油油滴滴颗颗粒越大。粒越大。n喷喷油油泵泵柱柱塞塞、喷喷油油器器的的喷喷针针都都是是靠靠燃燃油油润润滑滑，所所以以柴油应具有一定的粘度。柴油应具有一定的粘度。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsre
11、served.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology2.影响汽油性能的关键性指标影响汽油性能的关键性指标1)辛烷值辛烷值辛烷值辛烷值汽油抗爆性的指标汽油抗爆性的指标；2)馏程馏程馏程馏程评价汽油蒸发性的指标评价汽油蒸发性的指标；3)饱和蒸气压饱和蒸气压；4)干点及残留量干点及残留量。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Techn
12、ology汽油抗爆性的测定汽油抗爆性的测定辛烷值（标号，对比值辛烷值（标号，对比值）用用正正庚庚烷烷（容容易易爆爆震震，0）和和异异辛辛烷烷（抗抗爆爆性性好好，100）的的混混合合液液与与被被测测定定的的汽汽油油作作比比较较，当当混混合合液液与与被被测测汽汽油油在在专专用用发发动动机机上上抗抗爆爆程程度度相相同同时时，则则混混合合液液中中异异辛辛烷烷含含量量的的体体积积百百分分数数就就是是被被测测定定汽油的辛烷值。汽油的辛烷值。有有两两种种测测定定：马马达达法法（MON）和和研研究究法法（RON），两两种种方方法法得得到到的的结结果果不不同同。RON与与MON值值分分别别有有助助于于评评定定低
13、低速速与与高高速速(或或高高负荷负荷,MON)运转下的抗爆性。运转下的抗爆性。用用马马达达法法测测定定的的辛辛烷烷值值（MON）比比研研究究法法辛辛烷烷值值（ROM）低低。汽汽油油按按辛辛烷烷值值指指数数ONI(（RONMON）/2)分分为为85、87、89、91、93、95、97共七个等级。共七个等级。汽汽油油辛辛烷烷值值的的大大小小主主要要决决定定于于汽汽油油的的组组成成情情况况、炼炼制制方方法法及及添添加加剂等。剂等。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC Chin
14、aU UniversityofT Technology馏程和蒸气压馏程和蒸气压 馏馏程程和和蒸蒸气气压压是是评评价价汽汽油油蒸蒸发发性性的的指指标标，为为了了评评价价燃燃料料的的挥挥发发性性，以以10%、50%和和90%的的馏馏出出温温度度作作为为几几个个有有代代表表意意义义的点。的点。馏出馏出10%的温度的温度：标志着起动性高低。：标志着起动性高低。溜溜出出50%的的温温度度：标标志志着着汽汽油油的的平平均均蒸蒸发发性性。它它影影响响着着发发动动机的暖车时间、加速性以及工作稳定性。机的暖车时间、加速性以及工作稳定性。溜溜出出90%的的温温度度：标标志志着着燃燃料料中中含含有有难难于于挥挥发发
15、的的重重质质成成分分的的数数量量。此此温温度度过过高高，燃燃烧烧容容易易形形成成积积炭炭；或或者者稀稀释释机机油油，影影响润滑。响润滑。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology3.汽油、柴油性能差异对发动机的影响汽油、柴油性能差异对发动机的影响汽油机汽油机柴油机柴油机混混合合气气形形成成影响因素影响因素蒸发性强蒸发性强蒸发性差、粘度大蒸发性差、粘度大形成方式形成方式气缸外气缸外气缸内气缸内负荷调节负荷调节混混合
16、气的数量合气的数量供油量供油量着着火火与与燃燃烧烧影响因素影响因素自燃温度高自燃温度高自燃温度低自燃温度低着火方式着火方式火花塞点燃火花塞点燃压缩自燃压缩自燃压缩比压缩比不能过高，以免引起自燃不能过高，以免引起自燃较高较高燃烧方式燃烧方式火焰传播的方式燃烧，燃烧时间短火焰传播的方式燃烧，燃烧时间短随喷随烧，燃烧时间长随喷随烧，燃烧时间长Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology4.代用燃料代用燃料资源丰富，价格适
17、宜；资源丰富，价格适宜；对发动机的结构变动小，技术上可行；对发动机的结构变动小，技术上可行；燃料的热值，尤其是混合气热值能满足车用动力要求；燃料的热值，尤其是混合气热值能满足车用动力要求；对发动机的寿命及可靠性等无不良影响；对发动机的寿命及可靠性等无不良影响；能量密度高、储存运输方便；能量密度高、储存运输方便；燃料的储运分配系统能保证燃料供应；燃料的储运分配系统能保证燃料供应；对人类及其生存环境无有害影响。对人类及其生存环境无有害影响。良好的车用清洁燃料应具有的特点良好的车用清洁燃料应具有的特点:Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.Schoo
18、lofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology代用燃料的种类及其低热值代用燃料的种类及其低热值1.醇类燃料：甲醇、乙醇；醇类燃料：甲醇、乙醇；2.植物油燃料；植物油燃料；3.气体燃料。气体燃料。化学当量比化学当量比1Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology1）醇类燃料）醇类燃料Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.A
19、llrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology醇类燃料的特点醇类燃料的特点1）热热热热值值值值低低低低，但但但但氧氧氧氧含含含含量量量量大大大大（所所需需空空气气量量少少），可可保保证证动动力性能；力性能；2）汽化潜热汽化潜热汽化潜热汽化潜热是汽油的三倍，汽化使进气温度低；是汽油的三倍，汽化使进气温度低；3）抗爆性能好抗爆性能好抗爆性能好抗爆性能好（辛烷值高）；（辛烷值高）；4）沸点低，易产生气阻；）沸点低，易产生气阻；5）常温下难溶于汽油，需加入助溶剂；）常温下难溶于
20、汽油，需加入助溶剂；6）甲甲醇醇对对视视神神经经有有损损害害作作用用，乙乙醇醇对对发发动动机机部部件件有有一一定的腐蚀作用。定的腐蚀作用。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology甲醇作为发动机燃料的应用方式甲醇作为发动机燃料的应用方式1)甲醇甲醇(液体液体)与汽油、柴油的掺烧与汽油、柴油的掺烧；2)纯甲醇发动机纯甲醇发动机；3)甲醇裂解气甲醇裂解气(DM)；注：热量由排气余热提供。注：热量由排气余热提供。4)甲
21、醇裂解气与其他燃料的掺烧甲醇裂解气与其他燃料的掺烧。CO+2H2Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology甲醇与乙醇的比较甲醇与乙醇的比较1)在在醇醇类类燃燃料料中中，从从原原料料来来源源、生生产产过过程程以以及及生生产产的的能能量量消消耗耗等等角角度度来来考考虑虑，甲甲醇醇作作为为内内燃燃机机代代用用燃燃料料比乙醇具有更多的优越性；比乙醇具有更多的优越性；2)甲甲醇醇的的物物化化性性能能与与汽汽油油相相似似，因
22、因此此，其其应应用用具具有有广广阔前景。阔前景。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology2）植物油）植物油植物油含氧，理论空燃比比石油燃料低；植物油含氧，理论空燃比比石油燃料低；植植物物油油不不含含硫硫，不不会会对对零零件件造造成成因因含含硫硫而而引引起起的的腐腐蚀；蚀；植植物物油油的的成成分分与与柴柴油油相相比比，碳碳含含量量较较少少，又又是是含含氧氧燃燃料料，排排气气烟烟度度在在高高负负荷荷时时比比柴柴油油
23、低低。在在柴柴油油机机中中搀入少量的植物油，也可以得到令人满意的性能；搀入少量的植物油，也可以得到令人满意的性能；植物油的十六烷值一般比柴油低，着火较难；植物油的十六烷值一般比柴油低，着火较难；使用纯植物油，极易在喷油嘴处形成积炭。使用纯植物油，极易在喷油嘴处形成积炭。植植物物油油主主要要在在柴柴油油机机上上试试用用，作作为为汽汽油油机机用用油油还还处在探索阶段处在探索阶段。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technolo
24、gy3）气体燃料）气体燃料1)氢氢；2)天然气（天然气（NG）；）；3)液化石油气（液化石油气（LPG）；）；4)工业生产中的气体燃料。工业生产中的气体燃料。化学当量比化学当量比1Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technologya.氢气（氢气（H2）优点：优点：1）取之不尽、用之不竭的燃料；）取之不尽、用之不竭的燃料；2）单位质量热值在所有燃料中是最高的；）单位质量热值在所有燃料中是最高的；3）有较宽的着火界限、较高的
25、火焰传播速度及较）有较宽的着火界限、较高的火焰传播速度及较低的点火低的点火能量能量。（燃料电池）（燃料电池）缺点缺点：生产问题生产问题;贮存容积大贮存容积大;难于保存难于保存。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT TechnologyBMW的氢双燃料汽车燃料供给系统的氢双燃料汽车燃料供给系统1.氢燃料箱氢燃料箱2.燃料箱盖燃料箱盖3.燃料箱连接器燃料箱连接器4.至通气阀的安全管至通气阀的安全管5.带带H2热交换器的控制单元热交换
26、器的控制单元汽油管汽油管冷气水循环冷气水循环汽化单元汽化单元-进气进气汽化单元汽化单元-排气排气汽化管汽化管H2管管安全气阀管线安全气阀管线6.带双燃料发动机带双燃料发动机7.带带H2供给轨的进气歧管供给轨的进气歧管8.汽化控制系统（汽化控制系统（BMS）9.汽油箱汽油箱10.压力控制阀压力控制阀Hydrogen7内内部部设设计计看看起起来来与与7系系没没什什么么区区别别，只只是是后后排排空空间间不不如如原原来来宽宽敞敞。为为了了能能在在后后排排背背后后放放得得下下165公公斤斤重重的的液液氢氢罐罐而而将将后后排排向向前前移移动动了了115毫毫米米，而而腿腿部部空空间间仍仍足足够够宽宽敞，绝不
27、失却豪华车的身份。敞，绝不失却豪华车的身份。BMW氢氢能能7系系在在配配有有一一个个容容量量为为74升升的的普普通通油油箱箱外外，还还配配有有一一个个可可容容纳纳约约8千千克克液液态态氢氢的的燃燃料料罐罐。双双模模驱驱动动为为BMW氢能氢能7系提供了超过系提供了超过700公里的总行驶里程，其中包括氢能提供的公里的总行驶里程，其中包括氢能提供的200公里。公里。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology燃料电池系统
28、燃料电池系统Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology天天然然气气(NG)的的主主要要成成分分为为链链烷烷烃烃化化合合物物的的甲甲烷烷（CH4），另外还包含乙烷另外还包含乙烷(C2H6)、丙烷、丙烷(C3H8)及丁烷及丁烷(C4H10)液化石油气（液化石油气（LPG）除含丙烷和丁烷外，还含有丙烯除含丙烷和丁烷外，还含有丙烯(C3H6)和丁烯和丁烯(C4H8)等。等。b.天然气与液化石油气天然气与液化石油气特点：特
29、点：1)热值和辛烷值均较高热值和辛烷值均较高，但理论混合气热值要比汽油低，但理论混合气热值要比汽油低；2)可保持原发动机的功率，有利于提高发动机的压缩比；可保持原发动机的功率，有利于提高发动机的压缩比；3)天然气与空气同为气相，天然气与空气同为气相，混合均匀、良好，燃烧较完全混合均匀、良好，燃烧较完全；4)4)未燃的甲烷性质稳定，在大气中不会形成有害的光化学烟未燃的甲烷性质稳定，在大气中不会形成有害的光化学烟未燃的甲烷性质稳定，在大气中不会形成有害的光化学烟未燃的甲烷性质稳定，在大气中不会形成有害的光化学烟雾，但是甲烷对大气温室效应的影响比雾，但是甲烷对大气温室效应的影响比雾，但是甲烷对大气温
30、室效应的影响比雾，但是甲烷对大气温室效应的影响比COCO2 2严重严重严重严重。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT TechnologyLPG的的主主要要成成分分为为丙丙烷烷(C3H8)和和丁丁烷烷(C4H10)，是是天天然然气气加工和石油炼制的一种副产品。加工和石油炼制的一种副产品。液化石油气（液化石油气（LPG）的优点）的优点1)在在大大气气温温度度条条件件下下，稍稍稍稍加加加加压压压压力力力力即即即即可可可可液液液液化化
31、化化，因因此此LPG在在容容器器内的储存压力低，相应的气瓶自重轻，便于携带和运输；内的储存压力低，相应的气瓶自重轻，便于携带和运输；2)LPG的的汽汽汽汽化化化化较较较较为为为为容容容容易易易易，与与空空气气混混合合的的均均匀匀性性好好于于汽汽油油，有有利于燃料的完全燃烧。利于燃料的完全燃烧。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology根据根据LPG使用方法使用方法n两用燃料（两用燃料（LPG或汽油）汽车：或汽油）
32、汽车：LPG与与汽汽油油选选择择使使用用。兼兼顾顾两两种种燃燃料料，不不改改变变压压缩缩比比和和点点火时间，使用火时间，使用LPG时的性能不能达到最优。时的性能不能达到最优。n单一燃料（单一燃料（LPG）汽车）汽车:用用柴柴油油机机改改装装：拆拆除除原原供供油油系系统统、降降低低压压缩缩比比、增增加加点点火火系系统统、增增加加节节气气门门。用用汽汽油油机机改改装装：增增大大压压缩缩比比、适适当当增增大大点点火提前角。火提前角。n双燃料（双燃料（LPG和柴油）汽车和柴油）汽车LPG与与柴柴油油混混合合使使用用，喷喷少少量量柴柴油油引引燃燃LPG。不不降降低低压压缩缩比，动力性和经济性最优。比，动
33、力性和经济性最优。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT TechnologyLPG汽车的种类与特点汽车的种类与特点n第一代产品第一代产品机械控制式混合器系统机械控制式混合器系统n第二代产品第二代产品电脑控制式混合器系统电脑控制式混合器系统n第三代产品第三代产品电脑控制式电脑控制式LPG缸外喷射系统（气态或液态）缸外喷射系统（气态或液态）n第四代产品第四代产品电脑控制式电脑控制式LPG缸内喷射系统（研制阶段）缸内喷射系统（研制阶段
34、）Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technologyc.二甲醚二甲醚二二甲甲醚醚(Dimethylether)，简简称称DME，是是一一种种含含氧氧燃燃料料，可可从从煤煤、天天然然气气、煤煤层层气气和和生生物物质质制制得得的的洁洁净净二二次次能能源源，常常温温常常压压下下为为气气态态。DME易易溶溶于于水水，同同时时也也溶溶于于汽汽油油，四四氯氯化化碳碳，丙丙酮酮、乙乙酸酸甲甲酯酯等等多多种种有有机机溶溶剂剂中中。DME
35、具具有有优优良良的的环环境境性性指指标标，无无毒毒性性，在在大大气气中中会会很很快快分分解解为为水水和和二二氧氧化化碳碳。DME为为富富氧氧燃燃料料，氧氧含含量量为为34.8%，容容易达到完全燃烧，对社会环境和臭氧层无污染。易达到完全燃烧，对社会环境和臭氧层无污染。二二甲甲醚醚具具有有优优良良的的燃燃烧烧性性能能，清清洁洁、辛辛烷烷值值高高、动动力力性性能能好好、污污染染少少，稍稍加加压压(约约5个个大大气气压压)即即为为液液体体，易易于于储储存存；二二甲甲醚醚的的十十六六烷烷值值(5560)甚甚至至高高于于柴柴油油(4055)，具具有有优优良良的的压压缩缩性性，非非非非常常常常适适适适合合合
36、合于压燃式发动机，是柴油发动机理想的替代燃料于压燃式发动机，是柴油发动机理想的替代燃料于压燃式发动机，是柴油发动机理想的替代燃料于压燃式发动机，是柴油发动机理想的替代燃料。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology与柴油相比，二甲醚主要特性与柴油相比，二甲醚主要特性(1)二二二二甲甲甲甲醚醚醚醚分分分分子子子子结结结结构构构构中中中中无无无无C-CC-C键键键键，只只有有C-O和和C-H键键，且且含含有有34.8
37、的的氧氧，燃燃烧后生成的碳烟微粒少，并容许采用较大的烧后生成的碳烟微粒少，并容许采用较大的EGR，降低，降低NOx排放。排放。(2)二二二二甲甲甲甲醚醚醚醚的的的的十十十十六六六六烷烷烷烷值值值值高高高高于于于于柴柴柴柴油油油油，自自燃燃温温度度低低，滞滞燃燃期期比比柴柴油油短短，NOx排排放放与与燃烧噪音比柴油低。燃烧噪音比柴油低。(3)二二甲甲醚醚的的低低热热值值比比柴柴油油低低，仅仅为为柴柴油油的的64.7，但但二二甲甲醚醚与与空空气气的的理理论论混混合合气气热热值值比比柴柴油油高高5(二二甲甲醚醚为为3066kj/kg，柴柴油油为为3911kj/kg)，因因此此，二二二二甲醚发动机的功
38、率可以高于柴油机甲醚发动机的功率可以高于柴油机甲醚发动机的功率可以高于柴油机甲醚发动机的功率可以高于柴油机。(4)二二二二甲甲甲甲醚醚醚醚的的的的汽汽汽汽化化化化潜潜潜潜热热热热大大大大，为为柴柴油油的的1.64倍倍，采采用用直直喷喷燃燃烧烧方方式式可可大大幅幅度度减减低低柴油机缸内最高燃烧温度，改善柴油机缸内最高燃烧温度，改善NOx的排放。的排放。(5)二二甲甲醚醚在在常常压压下下-24.9就就汽汽化化成成气气体体。为为了了保保证证二二甲甲醚醚在在燃燃油油系系统统不不汽汽化化，造成输送管道内气阻，必须对燃油加压。造成输送管道内气阻，必须对燃油加压。(6)二二二二甲甲甲甲醇醇醇醇对对对对金金金
39、金属属属属无无无无腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀性性性性，所所以以对对燃燃油油系系统统的的材材料料没没有有特特殊殊的的要要求求。然然而而，天天然然橡橡胶胶与与二二甲甲醚醚不不能能共共存存，长长期期与与二二甲甲醚醚接接触触会会溶溶涨涨老老化化，必必须须恰恰当当选选择密封材料。择密封材料。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology总结：各种燃料能量密度的对比总结：各种燃料能量密度的对比Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈
40、子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology以车型和行驶里程为出发点发展清洁燃料汽车的可选方案以车型和行驶里程为出发点发展清洁燃料汽车的可选方案Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology第三节第三节燃烧热化学燃烧热化学1.燃料的成分燃料的成分燃料中主要含有燃料中主要含有C、H、O
41、，其它成分很少。，其它成分很少。gC+gH+gO=1kg汽油的平均成分汽油的平均成分gC=0.855；gH=0.145；gO=0.000。柴油的平均成分柴油的平均成分gC=0.870；gH=0.126；gO=0.004。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT TechnologyC的化学反应方程式：的化学反应方程式：C的耗氧量的耗氧量1公斤燃料中的公斤燃料中的C（gckg）完全燃烧需要）完全燃烧需要8/3gckg或或gc/12km
42、ol的的O2。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT TechnologyH的化学反应方程式：的化学反应方程式：H的耗氧量的耗氧量1公斤燃料中的公斤燃料中的H（gH kg）完全燃烧需要）完全燃烧需要8gH kg或或gH/4kmol的的O2。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU Universi
43、tyofT Technology1kg燃料完全燃料燃烧所需要的理论空气量燃料完全燃料燃烧所需要的理论空气量标准状态下以体积表示的理论空气量标准状态下以体积表示的理论空气量 Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology标准状态下以体积表示的理论空气量标准状态下以体积表示的理论空气量汽油的平均成分汽油的平均成分gC=0.855；gH=0.145；gO=0.000。柴油的平均成分柴油的平均成分gC=0.870；gH=0.
44、126；gO=0.004。把平均质量成分代入，可得：把平均质量成分代入，可得：1)汽油的理论空气量为汽油的理论空气量为11.47(m3/kg）,14.814.9（kg/kg燃料）；燃料）；2)柴油的理论空气量为柴油的理论空气量为11.08(m3/kg）,14.3（kg/kg燃料）。燃料）。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology2.过量空气系数过量空气系数与空燃比与空燃比过量空气系数过量空气系数 随负荷的变化关
45、系随负荷的变化关系Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology3.燃烧热值燃烧热值燃燃料料的的热热值值单单位位量量（对对于于液液体体固固体体和和液液体体燃燃料料用用1kg，对气体燃料用，对气体燃料用1m3）的燃料完全燃烧时所发出的热量。）的燃料完全燃烧时所发出的热量。所所谓谓完完全全燃燃烧烧是是指指某某化化合合物物被被氧氧气气全全部部氧氧化化，其其中中C生生成成CO2、H生成生成H2O，其他元素生成高级氧化物。，其
46、他元素生成高级氧化物。低位发热值低位发热值Hu完全燃烧时生成的水为气态时的发热量。完全燃烧时生成的水为气态时的发热量。高位发热值高位发热值H0完全燃烧时生成的水为液态时的发热量。完全燃烧时生成的水为液态时的发热量。Hu=H0wr式中：式中：w单位质量燃烧产物中水的含量（）；单位质量燃烧产物中水的含量（）；r水蒸气的汽化潜热（水蒸气的汽化潜热（kJkg）。）。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology燃料热值与混合
47、气热值燃料热值与混合气热值n热值：热值：1kg燃料完全燃烧所放出的热量。根据排气中水燃料完全燃烧所放出的热量。根据排气中水的状态，又分为高热值和低热值。低热值数值：的状态，又分为高热值和低热值。低热值数值：汽油汽油44000kJ/kg轻柴油轻柴油42500kJ/kgn理论混合气热值：当理论混合气热值：当=1时，燃料与空气所形成的可时，燃料与空气所形成的可燃混合气热值。燃混合气热值。汽油汽油3750kJ/M3轻柴油轻柴油3750kJ/M3Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS South
48、C ChinaU UniversityofT Technology第四节第四节燃烧的基础知识燃烧的基础知识Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology一一.着火过程着火过程n燃烧是一种放热的氧化反应。燃烧是一种放热的氧化反应。n燃烧之前都有一个准备阶段，即着火阶段。燃烧之前都有一个准备阶段，即着火阶段。n所谓着火，是指混合气自动地反应加速，并产生温升，以致引所谓着火，是指混合气自动地反应加速，并产生温升，以致引起空
49、间某一位置或最终在某个时刻有火焰出现的过程。起空间某一位置或最终在某个时刻有火焰出现的过程。n使使可可燃燃混混合合物物着着火火的的方方法法有有两两种种：自自燃燃与与点点燃燃，前前者者是是自自发发的的，后者是强制的。后者是强制的。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology1.烃的氧化反应烃的氧化反应着火及燃烧过程着火及燃烧过程1.形成燃油与空气的可燃混合气；形成燃油与空气的可燃混合气；2.点点燃燃混混合合气气，或或
50、可可燃燃混混合合气气在在温温度度和和浓浓度度适适当当的的位位置置发发生生自自燃，在一处或多处着火；燃，在一处或多处着火；3.火火源源扩扩大大到到整整个个混混合合气气，形形成成全面燃烧。全面燃烧。Copyright2009陈子健陈子健陈子健陈子健.Allrightsreserved.SchoolofAutomotiveEngineeringS SouthC ChinaU UniversityofT Technology链锁反应链锁反应链链锁锁理理论论反反应应自自动动加加速速不不一一定定要要依依靠靠热热量量的的积积累累使使大大量量分分子子活活化化，通通过过链链锁锁反反应应逐逐渐渐积积累累活活化化中