内燃机原理第二章燃料、工质与热化学

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1、掌握现代内燃机使用的燃料及其特性；掌握现代内燃机使用的燃料及其特性；掌握燃料主要理化特性对掌握燃料主要理化特性对ICE的影响；的影响；掌握汽柴油机工作模式的差异；掌握汽柴油机工作模式的差异；掌握各种概念；掌握各种概念；掌握理论空气量计算方法；掌握理论空气量计算方法；掌握各种混合气热值的计算方法；掌握各种混合气热值的计算方法；了解烃结构对燃料理化特性的影响。了解烃结构对燃料理化特性的影响。掌握汽柴油不同馏出温度对内燃机性能影响；掌握汽柴油不同馏出温度对内燃机性能影响；本章要求本章要求HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家燃料燃料空气空气燃烧产物燃烧产物工质对工质对ICE影响：影响：工质的热力学性

2、质工质的热力学性质燃料热值燃料热值pvcc 、ktetuHePebePebICE的工质的工质概述概述HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家燃料理化特性燃料理化特性混合气形成方式混合气形成方式着火方式着火方式负荷调节方式负荷调节方式tcePebICE对燃料的要求：对燃料的要求：价格低、资源丰富；价格低、资源丰富；理化特性适合理化特性适合ICE需要；需要；高热值（能量密度大）；高热值（能量密度大）；对人体、环境无害；对人体、环境无害；对对ICE损伤小。损伤小。一、车用一、车用ICE燃料及其分类燃料及其分类常规燃料常规燃料(Conventional Fuel )：汽油、柴油：汽油、柴油代用燃料代用燃

3、料(Alternative Fuel )：其他燃料：其他燃料ICE燃料燃料HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家（一）常规燃料（一）常规燃料成分：成分：C、H、O、N、S（很少）（很少）清洁燃料：低碳燃料清洁燃料：低碳燃料汽油：汽油：C5 C11柴油：柴油：C16 C23（二）代用燃料（二）代用燃料NG（Natural Gas，主要成分：，主要成分：CH4，不可再生不可再生）lLNG（Liquefied Natural Gas）lCNG（Compressed Natural Gas）常压下将气态的天然气冷却至常压下将气态的天然气冷却至-162，使之凝结成液体。，使之凝结成液体。将将NG加压到加

4、压到2025MPa凝结成液态。凝结成液态。HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家LPG（Liquefied Petrol Gas，不可再生不可再生）丙烷、丁烷、戊烷的混合物，丙烷含量丙烷、丁烷、戊烷的混合物，丙烷含量90%以上。以上。将石油气加压到将石油气加压到0.51.0MPa，制成液态。，制成液态。含氧燃料（含氧燃料（可再生燃料可再生燃料生物质生物质）甲醇、乙醇、二甲醚甲醇、乙醇、二甲醚DME（Dimethyl ether）HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家开发中的燃料开发中的燃料l生物柴油（生物柴油（Biodiesel Fuel，BDF，可再生可再生）动、植物油脂经过化工方法制成脂类

5、化合物。动、植物油脂经过化工方法制成脂类化合物。l煤制油（煤制油（Coal-to-liquids，CTL，不可再生不可再生）煤气化（煤气化（H2、CO）后经催化制成低分子烃类液体燃料。）后经催化制成低分子烃类液体燃料。l天然气制油（天然气制油（Gas-to-liquids，GTL，不可再生不可再生）将天然气部分氧化得到将天然气部分氧化得到H2、CO后，经催化制成低分子后，经催化制成低分子烃类液体燃料。烃类液体燃料。氢气（氢气（可再生可再生内燃机最理想燃料内燃机最理想燃料）HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家其它燃料其它燃料l生物质燃料制柴油（生物质燃料制柴油（Biomass-to-liqui

6、ds, BTL , 可再生可再生）一般用于发电机组一般用于发电机组l高炉煤气高炉煤气用气化炉使生物质（如：农业废弃物、杂草、垃圾等）用气化炉使生物质（如：农业废弃物、杂草、垃圾等）不完全燃烧生成不完全燃烧生成H2、CO、CH4、烃和、烃和N2、CO2。炼铁副产品，主要成分炼铁副产品，主要成分H2、CO、CH4、CO2、N2。l焦炉煤气焦炉煤气烟煤炼焦副产品，主要成分烟煤炼焦副产品，主要成分H2、 CH4 、CO、CO2、N2。将生物质燃料气化得到生物质气经催化制成烃类液体燃料。将生物质燃料气化得到生物质气经催化制成烃类液体燃料。l生物质气（生物质气（可再生可再生）ICE代用燃料分类代用燃料分类

7、分类方法分类方法燃料种类燃料种类燃料燃料按来源分类按来源分类矿物质代用燃料矿物质代用燃料（不可再生）（不可再生）压缩天然气（压缩天然气（CNG）；）；液化天然气（液化天然气（LNG）；）；液化石油气（液化石油气（LPG）；）；煤制甲醇；煤制甲醇；煤制二甲醚（煤制二甲醚（DME）；）；煤制柴油（煤制柴油（CTL）；）；天然气制柴油（天然气制柴油（GTL）生物质代用燃料生物质代用燃料（可再生）（可再生）植物油：菜籽油、豆油、棉籽油、棕植物油：菜籽油、豆油、棉籽油、棕榈油、椰子油、葵花籽油；榈油、椰子油、葵花籽油；生物柴油（生物柴油（BDF）；）；植物或农作物制成的甲醇、乙醇等；植物或农作物制成的甲

8、醇、乙醇等；生物燃料制柴油（生物燃料制柴油（BTL）生物燃料制生物燃料制DME生物质气生物质气HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家ICE代用燃料分类代用燃料分类分类方法分类方法燃料种类燃料种类燃料燃料按着火方式分类按着火方式分类汽油代用燃料汽油代用燃料（SI-ICE）CNG、LNG、LPG、甲醇、乙醇、氢气、甲醇、乙醇、氢气等等柴油代用燃料柴油代用燃料（CI-ICE）生物柴油、生物柴油、DME、BTL、CTL、GTL等等按形态分类按形态分类气体代用燃料气体代用燃料氢气、氢气、CNG、LNG、LPG、DME、煤气、煤气、沼气等沼气等液体代用燃料液体代用燃料甲醇、乙醇、生物柴油、甲醇、乙醇、生物

9、柴油、BTL、CTL、GTL等等固体代用燃料固体代用燃料煤粉（与燃料油或乳化剂混合使用）煤粉（与燃料油或乳化剂混合使用）HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家ICE代用燃料分类代用燃料分类分类方法分类方法燃料种类燃料种类燃料燃料按化学成分分类按化学成分分类烃类代用燃料烃类代用燃料CNG、LNG、LPG、BTL、CTL、GTL等等含氧燃料含氧燃料醇类燃料醇类燃料甲醇、乙醇等甲醇、乙醇等醚类燃料醚类燃料甲基叔丁基醚（甲基叔丁基醚（MTBE）、乙基叔丁）、乙基叔丁基醚（基醚（ETBE）、甲基叔戊基醚）、甲基叔戊基醚（TAME）、二甲醚（）、二甲醚（DME）、二异）、二异丙基醚（丙基醚（DIPE）、二

10、正戊基醚）、二正戊基醚（DNPE）等）等脂类燃料脂类燃料生物柴油、合成脂生物柴油、合成脂氢气代用燃料氢气代用燃料氢气氢气HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家二、二、ICE燃料的主要理化特性及评价燃料的主要理化特性及评价l评价指标评价指标十六烷值（十六烷值（Cetane Number, CN）定义：定义：在无外源点火时燃料自行着火燃烧的能力（温度）。在无外源点火时燃料自行着火燃烧的能力（温度）。HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家CI-ICE燃料自燃着火性能评价燃料自燃着火性能评价（一）自燃性能（自燃温度）（一）自燃性能（自燃温度）化学稳定性化学稳定性l评价方法评价方法把化学稳定性差的正十六

11、烷人为定义把化学稳定性差的正十六烷人为定义CN=100把化学稳定性好的把化学稳定性好的-甲基萘人为定义甲基萘人为定义CN=0规定规定在十六烷值测试机上进行试验在十六烷值测试机上进行试验HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家HCCHHHH. . . . . . .HCCHHHH正正十六烷值十六烷值C16H34CN=100CCCCCCCCCCHHHHHHHCH3甲基萘甲基萘C11H10CN=0HIT规格严格规格严格功夫到家功夫到家十六烷值试验机十六烷值试验机试验条件试验条件燃烧室燃烧室Combustion Chamber涡流燃烧室涡流燃烧室Swirl压缩比压缩比Compression Ratio(