4燃料与燃烧化学【汽车发动机原理】
汽车中的化学
引言：汽车是现代化社会中不可或缺的交通工具，它的发展离不开科学技术的进步，其中化学科学在汽车工业中扮演着重要的角色。
本文将深入探讨汽车中的化学原理和应用，从五个方面详细阐述其重要性和影响。
概述：汽车化学是一门研究汽车材料、化学品和化学过程的学科。
它涵盖了从汽车设计到生产、维护和废弃等方方面面。
化学在汽车工业中的应用涉及燃料、润滑剂、塑料、涂料、电池等多个领域。
下面将分五个大点详细阐述汽车中的化学。
正文：1. 燃料和动力系统1.1. 燃料类型及其化学性质：汽车使用的燃料主要分为汽油和柴油两种，它们的不同燃烧过程和燃烧产物对环境和发动机性能有着重要影响。
1.2. 燃烧反应和效率：汽车发动机的燃烧过程是一系列化学反应的综合体现，燃料的化学性质决定了燃烧反应的速率和产物的种类，对燃烧效率和尾气排放有着直接影响。
1.3. 新型燃料的研发与应用：为了减少环境污染和提高能源利用效率，研发和应用新型燃料成为了汽车化学的热点研究方向。
如混合动力、纯电动等先进动力系统。
2. 润滑剂和引擎润滑2.1. 润滑机理：引擎运转时，机械部件之间会产生摩擦，润滑剂的化学成分和性质对降低摩擦和磨损有着重要作用。
常见润滑剂有机油和润滑脂。
2.2. 油品质量控制：为了保证引擎的正常运作和寿命，油品的质量控制至关重要。
化学分析技术在油品质量监测中发挥着重要作用，如粘度、插入值和金属元素含量的测定等。
3. 塑料和橡胶材料3.1. 塑料和橡胶的化学构成和特性：汽车中大量使用塑料和橡胶材料，这些材料的性能取决于其化学构成、结构和加工工艺。
如聚丙烯、聚氨酯、氯丁橡胶等。
3.2. 材料研发和改性：为了满足汽车工业对轻量化和高性能材料的需求，汽车化学家进行了大量材料研发和改性的工作，如提高耐磨性、耐高温性等。
3.3. 循环经济与可持续发展：汽车化学中也涉及塑料和橡胶材料的循环利用和废弃物处理等环境问题，如回收利用、降解和焚烧等。
4. 涂料和表面处理4.1. 汽车涂料的种类和组成：汽车涂料不仅是为了美观，还能起到保护和防腐作用。
汽车发动机的工作原理
汽车发动机的工作原理汽车发动机是汽车的心脏，是驱动汽车运行的核心部件。
它通过燃烧燃料产生动力，驱动汽车前进。
那么，汽车发动机的工作原理是怎样的呢？接下来，我们将深入探讨汽车发动机的工作原理。
首先，汽车发动机是通过内燃机工作原理来实现动力输出的。
内燃机是利用燃料在氧气的作用下，通过燃烧产生高温高压气体，从而推动活塞做功的一种热机。
汽车发动机主要有四冲程、两冲程、柴油机和汽油机等多种类型，但无论是哪种类型，其工作原理都是基于内燃机的。
其次，汽车发动机的工作原理可以简单概括为“吸气、压缩、爆发、排气”四个过程。
首先是吸气阶段，活塞下行，汽缸内形成负压，进气门打开，混合气被吸入汽缸；接着是压缩阶段，活塞上行，气缸内混合气被压缩，形成高压；然后是爆发阶段，火花塞产生火花，点燃混合气，燃烧产生高温高压气体，推动活塞做功；最后是排气阶段，活塞再次下行，废气被排出汽缸，为下一个工作循环做准备。
此外，汽车发动机的工作原理还涉及到燃油供给、点火系统、冷却系统等多个方面。
燃油供给系统通过喷油嘴将燃油雾化喷入气缸，点火系统通过火花塞产生高压电火花点燃混合气，冷却系统则通过循环冷却液来降低发动机工作时的温度，保证发动机正常工作。
最后，汽车发动机的工作原理也与发动机的性能和效率息息相关。
发动机的性能主要包括最大功率、最大扭矩、燃油经济性等指标，而发动机的效率则受到缸径、行程、气缸数量、气门数量等因素的影响。
总的来说，汽车发动机的工作原理是一个复杂而精密的系统工程，它通过精密的机械结构和精准的燃烧控制，将化学能转化为机械能，驱动汽车行驶。
了解汽车发动机的工作原理，有助于我们更好地保养和维护汽车，也有助于我们更好地理解汽车的运行原理。
希望通过本文的介绍，读者对汽车发动机的工作原理有了更深入的了解。
第四章 柴油机的燃料与燃烧过程
蒸发性好的组成成分其发火性差。90％和95％馏出温度标志柴油
中所含重质成分的数量。90％和95％馏出温度高，说明柴油中重
质成分较多，其挥发性较差，在气缸内不易蒸发，与空气混合不
均匀，导致排气冒烟和积炭增加；因此，应对90％和95％馏出温
度有所控制，要求其值较低。一般要求柴油的50％馏出温度应适
宜，90％馏出温度和95％馏出温度应比较低。
2）中、小型柴油机：除依靠喷雾条件的改进， 还必须依靠强烈的涡流运动—分隔式燃烧室；
2. 油膜蒸发混合
1）大部分燃油 燃燒室壁
蒸发
汽化 混合
进气涡流
油膜
压缩涡流
混合气
热分层效应 有效利用空气
2）少部分燃油以油雾形式分散在燃烧室空间， 完成着火准备，形成火源，点燃油膜蒸发混 合形成的可燃混合气。
控制燃烧室的壁温和油量，可抑制燃烧 前期的反应，控制燃烧过程的进展。
20℃，适合于冬季或寒冷地区使用。
第二节 柴油机混合气的形成
化学能 燃烧 热能 膨胀做功 机械能 一、混合气形成的特点
与汽油机相比，柴油机的混合气形成有如下的特点。首先是柴 油机的混合气形成只能在气缸内部进行；其次是混合气形成所占时 间甚短，一般占15°～35°曲轴转角，在0.0007～0.003秒的时间 内燃油经历破碎雾化、吸热、汽化、扩散与空气混合等过程，因而 混合气成分在燃烧室各处很不均匀，而且随着燃油的不断喷入在不 断改变。这就迫使柴油机的过量空气系数远大于汽油机。柴油机的 过量空气系数一般为1.2～1.5，致使气缸工作容积利用率降低。
3）介质反压力 介质的密度增加，反压力增大，作用在油
束上的空气阻力增加，有利于燃料雾化，喷雾 锥角增加，射程缩短。
4）喷油泵凸轮外形及转速
发动机 工作原理
发动机工作原理
发动机是一种将化学能转化为机械能的装置，主要用于推动汽车、飞机、船舶等运输工具。
发动机的工作原理是通过燃烧燃料产生高温高压气体，以驱动活塞作往复运动，再将活塞运动转化为旋转运动，从而推动车辆或机器。
发动机的工作过程分为四个基本循环：进气、压缩、燃烧和排气。
首先，在进气阶段，发动机的活塞下行，气门打开，使燃料和空气混合物进入燃烧室。
接着，在压缩阶段，活塞向上运动，气门关闭，将混合物压缩成高压状态。
然后，在燃烧阶段，引火系统引燃混合物，形成火焰，火焰的热能使气体放出高温高压气体。
最后，在排气阶段，活塞再次向下运动，将高温高压气体排放到排气系统中。
发动机的工作原理是基于能量守恒和热力学原理的。
燃料在燃烧室中燃烧时释放出的热能转化为气体的内能，使气体的压力和温度增加。
活塞运动将这部分能量转化为机械能，并通过连杆和曲轴传输到输出轴，推动车辆或机器的运动。
发动机的效率取决于燃烧过程的充分程度、压力比、温度比及排气阻力等因素。
提高发动机效率的方法包括提高压缩比、改善点火系统、减少燃料损耗和排气阻力等。
总之，发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体，以驱动活塞作往复运动，并将活塞运动转化为旋转运动，从而将化学能转化为机械能，推动车辆或机器的运动。
发动机的工作原理是基于能量守恒和热力学原理的。
汽车的工作原理是什么
汽车的工作原理是什么
汽车的工作原理是将燃料转化为能量，通过传输系统将能量传递到车轮上，从而推动汽车前进。
下面是汽车工作的基本原理：
1. 发动机：汽车发动机是汽车的动力源。
大多数汽车使用内燃机，其中最常见的是四冲程汽油发动机。
它通过燃烧混合燃料（汽油和空气）来产生能量。
汽车还可以使用柴油、天然气、电动机和混合动力系统等其他类型的发动机。
2. 燃烧过程：在汽车的发动机中，燃油与空气在发动机的气缸中混合，并在点火后发生燃烧。
燃烧过程产生的爆炸能量推动气缸内的活塞运动。
3. 活塞运动：发动机内的活塞在爆炸过程中沿着气缸上下运动。
这种运动将线性动能转化为旋转动能。
4. 曲轴和连杆：活塞通过连杆与曲轴相连接。
曲轴将活塞的上下直线运动转化为曲轴的旋转运动。
5. 传动系统：曲轴旋转的动力通过传动系统传递到车轮上。
传动系统通常包括离合器、变速器和驱动轴。
离合器用于在换挡时分离发动机和传动系统。
变速器可以通过不同的齿轮比例调整车辆的速度和扭矩输出。
驱动轴将转动力传递到车轮上。
6. 轮胎：车轮连接在驱动轴上，通过与地面的摩擦来产生牵引力。
这使得车辆能够前进。
7. 控制系统：汽车还配备了各种控制系统，包括刹车系统、转向系统、照明系统、空调系统等。
这些系统通过控制车辆的各个部件来实现驾驶员的操作。
总之，汽车的工作原理是将燃料的化学能转化为机械能，通过传动系统将机械能传递到车轮上，推动汽车前进。
同时，汽车还需要各种控制系统来实现安全和舒适的驾驶体验。
发动机化学知识点总结
发动机化学知识点总结一、燃烧原理燃烧是发动机内燃过程的基本工作原理，其核心是化学反应。
在发动机中，燃料和氧气在一定的温度和压力下进行化学反应，产生能量，推动活塞做功，从而驱动发动机工作。
1.1 燃烧反应发动机常用的燃料有汽油、柴油、天然气等。
燃料在氧气的作用下发生化学反应，产生CO2、H2O和能量。
汽油燃烧反应：C8H18 + 12.5O2 → 8CO2 + 9H2O + 能量柴油燃烧反应：C12H26 + 18.5O2 → 12CO2 + 13H2O + 能量天然气燃烧反应：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O + 能量1.2 燃烧过程燃料进入燃烧室后，与空气混合后被点火，发生燃烧反应。
燃烧过程分为点火延迟期、自燃期和燃烧后期。
点火延迟期：点火后，燃料混合气体要经过一段时间的预混合燃烧，使燃烧速度迅速提高。
自燃期：燃料混合气体在燃烧室内产生自由基，加速燃烧速度，产生高温高压气体。
燃烧后期：燃料混合气体逐渐燃尽，燃烧速度减慢，直至燃料完全燃尽。
1.3 燃烧参数燃烧过程中，有一些重要的参数可以描述燃烧效果，包括点火提前角、燃烧速度、燃烧效率等。
点火提前角：即点火正时提前角，是发动机点火时机相对顶死中心提前的角度，是影响燃烧速度和效率的重要参数。
燃烧速度：指燃料混合气体在燃烧室内燃烧的速度，影响发动机功率和扭矩输出。
燃烧效率：指燃料混合气体完全燃烧产生的能量与燃料燃烧产生的热值之比，是评价燃料利用率的重要指标。
二、化学反应动力学化学反应动力学是研究化学反应速率与影响因素的学科。
在发动机燃烧中，燃料和氧气的化学反应速率对发动机的工作效率和性能有重要影响。
2.1 反应速率化学反应速率是化学反应的速率和快慢程度。
在燃烧过程中，影响燃料燃烧速率的因素有温度、压力、燃料混合比等。
温度：燃烧室温度对燃料燃烧速率有显著影响。
温度越高，分子速度越快，反应速率越快。
压力：燃烧室内部压力影响燃料混合气体的浓度分布，从而影响反应速率。
汽车发动机的工作原理总结5篇
汽车发动机的工作原理总结5篇第1篇示例：汽车发动机是汽车最重要的部件之一，它是汽车的心脏，是驱动汽车行驶的动力源。
汽车发动机的工作原理可以简单概括为燃油与空气在气缸内的混合燃烧过程，通过这个过程来产生燃烧产生的热能转换为机械能，从而驱动汽车前进。
下面就让我们来详细了解一下汽车发动机的工作原理。
汽车发动机的工作原理是通过四冲程循环来完成的。
四冲程循环是指气缸在工作时，活塞上下往复运动共经历四个过程，包括进气、压缩、爆燃和排气四个过程。
这四个过程依次进行，将燃油燃烧产生的能量转化为机械能。
在进气冲程中，汽缸进气门打开，活塞向下运动，汽缸内部空气因此而被吸入。
在压缩冲程中，活塞向上运动，气缸的气门全部关闭，汽缸内的空气被压缩，温度和压力提高。
在压缩末端阶段，点火塞发出高压电火花，点燃气体混合物，完成爆燃工作。
在爆燃冲程中，点火塞点燃空气和燃油混合气，燃烧产生高温高压气体推动活塞下行。
在排气冲程中，活塞再次向上运动，推出燃烧产物，气缸内部完成一个完整的工作循环。
汽车发动机的工作与性能受很多因素影响，如点火正时、燃油混合比、气缸压缩比、气缸结构等。
油气混合比的偏差会导致燃烧不充分和排放增加；点火正时的不准确会降低燃烧效率；气缸的压缩比不合理会影响动力输出等。
汽车发动机需要精准的控制和优化设计才能实现最高效的工作。
现代汽车发动机逐渐向高速、高效、低排放的方向发展。
为了提高发动机功率和燃油效率，汽车制造商在工作原理上进行了许多创新。
采用了涡轮增压技术、缸内直喷技术、可变气门正时技术等，使得发动机工作更加高效。
汽车发动机的工作原理是通过燃油与空气混合燃烧产生的热能转换为机械能，从而驱动汽车前进。
人们对发动机性能的需求不断提高，汽车工程技术也在不断迭代更新。
我们相信，在不久的将来，汽车发动机将会更加高效、环保和安全。
第2篇示例：汽车发动机是汽车的心脏，是汽车最重要的动力装置。
它通过燃烧燃料产生动力，驱动汽车前进。
发动机的燃烧过程及工作原理
发动机的燃烧过程及工作原理发动机是汽车、飞机等各种交通工具的核心组件，而燃烧过程是发动机能够产生动力的关键。
本文将介绍发动机的燃烧过程及其工作原理，以揭示发动机背后的奥秘。
一、燃烧过程简介燃烧是指可燃物料与氧气在一定条件下发生的氧化反应。
而发动机的燃烧过程是指通过可燃物料（通常为汽油或柴油）与空气的混合物在气缸内燃烧，从而驱动活塞运动，转化为机械能的过程。
二、火花点火式火花点火式发动机是目前大多数汽车所采用的发动机类型，下面将以火花点火式发动机为例，介绍其燃烧过程及工作原理。
1. 吸气冲程：活塞从上止点开始向下运动，此时气缸内压力低于大气压，进气阀开启。
活塞下行使气缸内形成负压，使得进气阀打开，进气门将燃料和空气混合物送入气缸。
2. 压缩冲程：活塞自下行止点开始向上运动，进气阀关闭。
活塞上行使气缸内的混合物开始被压缩，同时引擎控制单元（ECU）发送信号，点燃火花塞产生的火花，点燃燃料和空气混合物。
3. 爆发冲程：在压缩冲程的末端，点火系统点燃燃料和空气混合物，产生火焰。
火焰迅速蔓延，形成高温高压的气体，推动活塞向下运动。
4. 排气冲程：活塞自下行止点运动至上止点，此时进气气门关闭，排气气门开启。
废气被排出气缸，准备进入下一个工作循环。
三、柴油与火花点火式发动机不同，柴油发动机采用压燃燃料（柴油），无需火花塞点火。
下面将以柴油发动机为例，介绍其燃烧过程及工作原理。
1. 进气冲程：活塞从上止点开始向下运动，进气阀开启，气缸内形成负压，柴油燃料由喷油器喷射至气缸内。
2. 压缩冲程：活塞自下行止点开始向上运动，进气阀关闭。
柴油燃料被压缩至高温高压状态。
在压缩过程的末端，柴油燃料达到自燃温度并点燃。
3. 扩展冲程：点燃后的柴油形成火焰，在气缸内迅速扩展。
高温高压的火焰推动活塞向下运动。
4. 排气冲程：活塞自下行止点运动至上止点，进气气门关闭，排气气门开启。
废气被排出气缸。
四、发动机工作原理总结发动机的工作原理可以归纳为吸气、压缩、燃烧和排气四个基本过程。
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• 评定柴油机燃烧性的指标是十六烷值。
• 十六烷值高的柴油，其自燃性好，柴油机工作柔和。反之，十六烷值低 的柴油，易使柴油机工作粗暴。
• 十六烷值对柴油机的起动性也有一定影响。
2.燃料的使用性能
(2)柴油的使用性能
1) 低温流动性
柴油的低温流动性，是指柴油在低温条件下具 有一定流动状态的性能。通常在柴油中含有一部分 石蜡，当温度降低时，石蜡结晶析出，使流体流动 阻力增加，甚至失去流动性。
• 评定柴油低温流动性的指标是凝点、浊点和冷滤点等。 我国只采用凝点和冷滤点。
• 凝点是指油品在规定的试验条件下冷却，将试管倾斜45°， 保持液面不能移动时的最高温度。
② 烯烃是由两个或多个C原子构成，C原子间至少有一个 双键连接，属不饱和结构。烯烃也有异构体，正烯烃 与正烷烃相比，具有更高的抗爆性。常温下稳定性差， 易生成胶质，高温下形成过氧化物的倾向较小。
③ 环烷烃为环形单键相联的碳氢化合物。环烷烃的抗爆 性介于正烷烃和异烷烃之间，形成过氧化物的倾向较 小。
④ 芳香烃以双键相联的环状结构称之为芳香烃。芳香烃 结构紧凑，性能最稳定，不液化气主要由丙烷和丁烷 组成，混合比从50：50～98：2。汽油和柴油由多种 成分构成。
(2)柴油的使用性能
3. 闪点 表示柴油的蒸发性，同时也能说明柴油使用的安全性。
• 闪点低，说明柴油中轻质馏分多，蒸发性好。 • 闪点过低则蒸发过快，会造成气缸压力突然上升，引起柴油机工作
粗暴，使用不安全等。
• 柴油闪点的测定采用闭口杯法。
2.燃料的使用性能
3) 燃烧性
燃烧性是指柴油的自燃能力。
2.燃料的使用性能
（1）汽油的使用性能
1)挥发性
• 汽油是由多种碳氢化合物组合而成， 不能象单一化合物那样有一个沸点，
而是一个范围。
• 常用馏程来评价汽油的挥发性，即 10％、50％、90％蒸发温度。
（1）汽油的使用性能
① 10％蒸发温度标志燃油的起动性。10％蒸发温度低，起动性好，但太 低了容易引起气阻，在油箱和化油器中蒸发损失增加。10％蒸发温度 太高，则冷起动困难。
• 辛烷值的测定方法分：
• 研究法(RON) • 马达法(MON)两种
• 使用不同的测定方法和规范，同一燃料的辛烷值不同。
（1）汽油的使用性能
• 汽油的抗爆性在很大程度上取决于碳氢燃料的结构：
• 闭链结构比开链结构燃料的抗爆性强； • 不饱和结构比饱和结构燃料的抗爆性强； • 分支结构比直链结构燃料的抗爆性强。
第四章 常用燃料与燃烧化学
一、常用燃料
1.燃料成分——主要是碳氢化合物CmHn
• 随着C含量的减少，H含量的增加，燃料的 质量变轻，并呈气态。 • 当C含量增加，H含量减少时，则成为重质 燃料，当n近似为零时，便成为煤炭。
1.燃料成分
1.燃料成分
• 燃料中H的质量分数大，燃烧污染低；H的质量分数小，燃烧污染 高。
• 空燃比是指每循环充入气缸的空气量与燃料 量的质量比值，用a表示，即
二、燃烧化学
(2) 过量空气系数 是指气缸内实际空气量，与喷入缸内的燃料完全燃烧所需的理
论空气量的质量比，用φat表示，即
第四章 常用燃料与燃烧化学
三、发动机混合气的着火 1．着火现象及着火界限
发动机中HC化合物的着火，均属于链—热反应。
• 按发火条件不同，分为：
• 高温单级着火 • 低温多级着火
三、发动机混合气的着火
2．发动机燃烧方式
(1)同时爆炸燃烧 均匀混合气在燃烧室内的燃烧前后任一瞬间，燃烧室
内的混合气都是可燃的均匀混合气体，可同时爆炸燃烧。 (2)预混合火焰
第四章 常用燃料与燃烧化学
二、燃烧化学
1.燃烧的化学反应 • 对于碳氢化合物，当其完全燃烧时，其化学反应方程式为：
• 不完全燃烧时
二、燃烧化学
2. 空燃比与过量空气系数 （1）空燃比
• 实际上，发动机气缸内的工质，并不是按化 学当量比来混合的。可燃混合气的浓度是按 每循环实际供给的空气量与燃料的比来衡量。
• 汽油机爆燃燃烧是一种不正常燃烧现象。
• 评定汽油抗爆性的指标是辛烷值，汽油的牌号是按辛烷值划分的。
• 汽油的辛烷值，是按不同的体积分数，将正庚烷(辛烷值为0)和异辛 烷(辛烷值为100)混合，组成标准燃料，其中异辛烷的含量便是 “标准”燃料的法：在专用可变压缩比单缸试验机上，与待测燃料进行对比 试验。当两者具有相同的抗爆性时，“标准”燃料的辛烷值就是待 测燃料的辛烷值。
表示液体在重力作用下流动时，内摩擦力的量 度。其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度 之比，以m2／s为单位。 2. 馏程
柴油馏程采用50％蒸发温度、90％蒸发温度 和95％蒸发温度。
• 50％蒸发温度越低，说明柴油轻质馏分多， 蒸发速度越快，柴油机就越易起动。
• 90％蒸发温度和95％蒸发温度越低，说明 柴油中重质馏分少，混合气燃烧完全，不仅 能提高柴油机动力性，减少机械磨损，还能 避免过热，降低油耗。
• 我国轻柴油的牌号是按凝点划分的。
(2)柴油的使用性能
2) 雾化和蒸发性 柴油的雾化性和蒸发性，决定了混合气形成的质量和速度。
• 柴油的雾化性和蒸发性过强，不仅贮存和运输中蒸发损失大，而且安 全性差。
• 评定柴油雾化和蒸发性的主要指标是运动粘度、馏程、闪点和密度。
(2)柴油的使用性能
1. 运动粘度
• 不同的燃料分子组合，确定了燃料的不同特性。
• 发动机所用的燃料中，主要含有：
• 烷烃； • 烯烃； • 炔烃等。
1.燃料成分
① 烷烃烷烃是饱和的链式结构。正烷烃是直链式结构， 异烷烃是分支结构。由于异烷烃分子结构紧凑，其着 火性要比正烷烃差，抗爆性比正烷烃好。异辛烷的抗 爆性最好，定为100％。
② 50％蒸发温度标志燃油的平均挥发性。50％蒸发温度低，可以缩短暖 机时间，但过低会导致化油器结冰。50％蒸发温度高，则汽油机冷机 的过渡特性差。
③ 90％蒸发温度标志燃油中所含重质成分的多少。90％蒸发温度高，燃 油中重质成分多，在燃烧室内易形成杂质，并稀释润滑油。
（1）汽油的使用性能
2) 抗爆性