文档介绍：汽车发动机原理
点燃式和压燃式内燃机的
工作过程、燃烧理论、性能分析以及参数调控
清华大学汽车工程系
讲课内容
第一篇动力输出与能量利用
第1章动力经济性能指标与影响因素
第2章燃料与工质
第3章循环分析与能量利用
第4章换气过程与循环充量
第二篇燃烧与排放
第5章燃烧的基础知识
第6章燃烧过程及混合气形成
第7章特殊燃烧问题的机理与对策
第8章有害排放物的生成与控制
第9章燃烧室与调节参数的优化
第三篇运行特性与性能调控
第10章发动机运行特性与整车匹配
第11章柴油机调速特性
◎燃料的理化特性决定了内燃机混合气形成和着火方式,是造成内燃机不同工作方式的决定因素。
◎燃料的热值(尤其是混合气热值),既是内燃机原理的基础之一,也是影响动力性和经济性“量”环节的主要因素之一。
◎工质的热力参数对循环热效率有巨大的影响,是决定内燃机动力性、经济性“质”环节的重要因素。
◎油品对燃烧和排放有重要影响,是发动机满足严格排放法规的关键环节之一。
讲课内容
第一篇动力输出与能量利用
第1章动力经济性能指标与影响因素
第2章燃料与工质
第3章循环分析与能量利用
第4章换气过程与循环充量
第二篇燃烧与排放
第5章燃烧的基础知识
第6章燃烧过程及混合气形成
第7章特殊燃烧问题的机理与对策
第8章有害排放物的生成与控制
第9章燃烧室与调节参数的优化
第三篇运行特性与性能调控
第10章发动机运行特性与整车匹配
第11章柴油机调速特性
1. 燃料及其理化特性
2. 汽油机与柴油机工作模式的差异
3. 工质及其热力特性
4. 燃烧热化学
发动机燃料的分类
发动机燃料分类:
常规燃料——石油制品的液体燃料,即汽油和柴油。
代用燃料——烃(碳氢)类、醇类、醚类、酯类
目的:替代能源、环保要求
1)按物态分类:
液体:甲醇CH3OH、乙醇C2H5OH
二甲醚CH3-O-CH3、生物柴油(甲脂)
气体:液化石油气LPG(丙烷、丁烯)、G、LNG(甲烷)
H2、沼气(CH4)、煤气(CO)
固体:煤粉、水煤浆
2)按成份分类:
烃燃料(除汽油、柴油外)和含氧燃料(含氧生物燃料)
趋势:汽车燃料多元化(Diversification)
Alternative Fuels
“狼”来了?!
2020
没有石油内燃机还能转吗?
一次能源
二次能源(能源载体)
Crude oil 石油
Diesel(柴油)
Natural gas 天然气
Gasoline(汽油)
Coal 煤炭
LPG(液化石油气)
Natural gas (CNG)(天然气)
Bio mass 生物能源
Methanol(甲醇)
Ethanol(乙醇)
RME(菜籽油)
Nuclear energy 核能
Solar energy 太阳能
Hydrogen(氢气)
Fossil
Fuels
化石燃料
AF
替代燃料
碳氢(Hydrocarbon)燃料的分类
Alkanes or Paraffins- single bonds between carbons - CnH2n+2, . CH4, C2H6
Alkenes or Olefins - one or more double bonds between carbons - CnH2n
Alkynes or Acetylenes - one or more triple bonds between carbons - CnH2n-2 ,very reactive, higher heating value than alkanes or alkenes
烷烃
稀烃
炔烃
甲烷
乙烷
异辛烷
乙烯
丙稀
丁二烯
乙炔
碳氢(Hydrocarbon)燃料的分类
Aromatics - one or more ring structures -CnH2n-6/12
Alcohols - contain one or more OH groups
芳烃
醇
苯
甲苯
萘
甲醇
乙醇
◎ Hm (碳氢化合物也称为烃)
◎ C、H占97%~98%,其余是S、O、N
而煤中的“灰分+水”>17~60%
◎烃燃料的分类,主要掌握以下几点:
C原子数—C越多,化学稳定性越差,物理稳定性好,不易蒸发。(因为C越多则链越长,越易断,但是一个很大的分子不易蒸发)
分子结构:
(1)“链”与“环”—环化学稳定性好,不易自燃
(2)“直链”与“支链”(或正烷与异烷)—支链(异烷)的化学稳定性好,抗爆好(如正庚烷C7H16,异辛烷C8H18,辛烷值分别为0和100)
(3)“饱和”与“不饱和”—不饱和则不稳定,贮存中易氧化结胶(如烯烃)
(4)“