第三章 燃油喷射与燃烧

• 燃烧质量对柴油机性能有决定性影响• 对燃烧的要求：及时、完全、平稳

一、燃油的化学组成

第三章 第一节 燃油

二、燃油的主要性能指标

三 .燃油的种类和标准

四、燃油燃烧的热化学

一、燃油的化学组成

C ： 83% ～ 87%

H ： 11% ～ 14%

氧、硫、氮等元素： 0.5% ～ 5%

微量元素

化学元素：

化学成份 :

1) 脂肪烃：烷烃、烯烃和炔烃2) 环烷烃3) 芳香烃

二、燃油的主要性能指标

十六烷值过高也易冒黑烟。

1 、十六烷值是评定燃油自燃性的指标。十六烷值高，燃油易发火，燃烧好，柴油机工作柔和。

不同转速的柴油机对十六烷值有不同的要求高速机 40~60 ，中速机 35~45 ，低速机不低于 25 。

轻油一般给出十六烷值。一般燃油都能满足中、低速机要求。所以燃料油指标中一般不列该值。

2 、粘度 粘度是表示燃油自身流动时的内阻力，是评定燃油流动 性的指标。是燃油最重要的指标。 粘度对燃油的驳运、净化、雾化、燃烧影响很大。 燃油价格基本上根据粘度确定。

① 运动粘度运动粘度是动力粘度与同温度下液体密度之比。 ISO 规定 50℃ 的运动粘度作为世界通用粘度（单位 mm2/s 常用 cSt 表示）。② 雷氏粘度

常用 Red NoⅠ （ s ） 。英国常用的粘度表示法。

③ 赛氏粘度 美国常用的粘度表示法（ s ） 。

不同粘度之间可进行换算。表示粘度必须明确温度才有意义。

3 、密度 燃油在温度 t （℃）时单位体积的质量称为密度。常用单位 kg/ m3 或 g/cm3 。我国以 20℃ 时的密度作为标准密度。 ρ20 。 ISO 以 15℃ 时密度为标准密度。

其三、换用不同密度燃油，油格相同情况下， 转速会相应变化。

其二、密度是分油机调整的重要依据

其一、根据体积计算燃油的质量 温度变化时应对密度进行修正。 ρt=ρ20-γ(t-20) 如果把油温度 40℃ 写成 30℃ ，燃油数量可差 5% 。 轮机长应在加油单据上签注：仅在加油温度 хх℃ 下 加装燃油体积为 хххm3 。而不是收到多少 t 燃油。

密度对燃油使用有很重要的意义：

燃油中的硫分主要与原油产地有关，同时也受加工炼制工艺方法的影响。虽然可以通过燃油脱硫显著降低燃油中的硫分，但燃油的价格将大幅度上涨。

4 、硫分 燃油中所含硫的重量百分数叫硫分。

其一、液态的硫化物对燃油系统的设备有腐蚀作用；

其二：燃烧产物中的 SO3 和水蒸气（ H2O ）会生成硫酸附着在缸 壁表面产生强烈的腐蚀作用，称为低温腐蚀；其三、燃烧产物中的 SO3 能加速碳氢化合物聚合而结炭，而且 此结炭较硬不易清除；其四、硫燃烧后生成的 SO2 是柴油机排放的主要有害成分。

燃油中含硫的危害有四：

5 、钒、钠含量燃油中含钒、钠等金属的质量浓度用（ ppm ）表示。钒与钠燃烧后生成低熔点的化合物（如 5Na2O.V2O4.11V2O5熔点为 535℃）。易产生高温腐蚀

6、灰分灰分是在规定条件下燃油完全燃烧剩余物的重量百分数。燃烧残存的灰分中含有的各种金属氧化物，可造成燃烧室部件的高温腐蚀和磨料磨损，加剧气缸的磨损。主机日耗 30t 油，如灰分为 0.1% ，相当于加入 30kg磨料。

7 、残炭值燃油在隔绝空气条件下加热干馏，最后剩下的一种鳞片状炭渣物称为残炭。残炭占实验油重量的百分数称为残炭值。残炭值表示燃油燃烧时形成结炭、结焦的倾向，并不表示结炭的数值

8 、水分水分即油中含水的体积百分数。水分使燃油成本增加，加油 1000t ，水分 1% ，则有 10t水。加油时应注意检查

含水 量，含水超标，应在加油单据上签注。

水分会降低热效率、破坏正常发火，海水会将盐带入气缸，增加腐蚀。

9、闪点燃油在规定条件下加热到它的蒸汽与空气的混合气能同火燃接触而发生闪火的最低温度称为闪点。分为开口闪点和闭口闪点。是衡量产生爆炸或火灾性的指标。船舶使用的燃油闭口闪点不得低于 60℃ 。10 、凝点、倾点和浊点燃油在试验条件下冷却至液面不移动时的最高温度称为凝点

燃油尚能够流动的最低温度称为倾点。燃油开始变混浊的温度称为浊点

通常，浊点高于凝点 5 ～ 10℃；倾点高于凝点 3 ～５℃。燃油的温度低于浊点时将使滤器堵塞，供油中断。燃油温度低于凝点时，将无法泵送。燃油的使用温度应至少高于浊点 3 ～5℃ 。

对无加热条件的用油首先要考虑凝点。

11 、沥青分沥青分表示沥青占燃油重量的百分数。沥青不易燃烧，导致滞燃期长，产生后燃，冒黑烟；使用中易形成沉积胶膜和结炭，增加磨损。 ISO 8217 中没有明确限制，实际供油中有时含量更高。

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12 、计算碳芳香烃指数（ CCAI ）英国和欧洲国家习惯用 CCAI来评价燃油的发火质量， CCAI还对滞燃期、效率、废气排放物、燃烧部件温度有直接影响。 CCAI 在 800 ～ 850 柴油机工作正常， 850 以上工作有困难。Shell 公司提出的计算方法， ISO 8217:1996也推荐使用， CCAI 计算公式为：

比能量即每千克燃油的能量，MJ/kg 。从DNV油样分析资料中发现，相同等级的油，比能量差值可达 15% 。如加装 1000t燃油，按表十四若是 BB FUEL 供应商的油与 P-D供应商的油相比就损失相当于 30t 油的能量。

13 、热值• 1kg 燃油完全燃烧时放出的热量称为燃油的热值或

发热值，单位： kJ/kg(千焦 /千克） • 低热值Ｈ μ ：不计入燃烧产物中水蒸气的汽化潜热• 重油的基准低热值Ｈ μ＝ 42,000kJ/kg

• 轻油的基准低热值Ｈ μ＝ 42,700kJ/kg

某港船用渣油化验的平均值

三 .燃油的种类和标准

1 、我国燃油种类与规格

① 轻柴油我国油质较好，但含蜡较高，轻油使用时凝点是主要考虑的问题，所以以凝点作标号。有 10、 5、 0、-10、 -20、 -35、 -50七个牌号。

②船用燃油（ GB/T—17411 ）我国船用燃油有两种规格，船用馏分燃料油和船用残渣燃料油。

轻柴油技术要求（ GB252—2000） 表一

项 目 10号

5号

0号

-10号

-20号

-35号

-50号

试验方法

色度，号 不大于 3.5 GB/T 6540氧化安定性，总不溶物mg/100L 不大于

2.5 SH/T 0175

硫含量，% (m/m) 不大于 0.2 GB/T 380酸度，mgKOH/100Ml 不大于 7 GB/T 25810%蒸余物残炭，%（m/m ） 不大于

0.3 GB/T 268

灰分，%（m/m ） 不大于 0.01 GB/T 508铜片腐蚀（ 50℃， 3h ），级 不大于

1 GB/T 5096

水分，%（ V/V ） 不大于 痕迹 GB/T 260机械杂质 无 GB/T 511运动粘度（ 20℃），mm2/s 3.0~8.0 2.5~

8.01.8~7.0 GB/T 265

凝点，℃ 不高于 10 5 0 -10 -20 -35 -50 GB/T 510 冷滤点，℃ 不高于 12 8 4 -5 -14 -29 -44 SH/T 0248

闪点（闭口），℃ 不低于 55 45 GB/T 261 十六烷值 不小于 45 GB/T 386

馏程50% 回收温度，℃ 不高于90% 回收温度，℃ 不高于95% 回收温度，℃ 不高于

300355365

GB/T 6536

密度（ 20℃）， kg/m3 实测 GB/T 1884GB/T 1885

2 、 ISO 燃油标准 第二版的 ISO 8217:1996(E) 国际船用燃油标准已 经取代了第一版的 ISO 8217 ： 1987 标准。

ISO8217 ： 1996（ E）对船舶直馏燃油的要求

ISO8217 ： 1996（ E）对船舶渣油的要求

四、燃油燃烧的热化学

1 、完全燃烧 1 kg 燃油所需的理论空气量

理论空气量：化学方程式算得 1 kg 燃油完全燃烧 时所需的空气量。 L0

如ｇｃ＝ 0.86、ｇｈ＝ 0.13 、 g ｏ＝ 0.01 则有 L0＝ 14.3kg

2 、燃烧过量空气系数 α为得到完全燃烧，实际向气缸供给的空气量必须大于理论空气量

过量空气系数 α：充入气缸内的实际空气量与进入气缸内的 燃油完全燃烧所需的理论空气量之比

α＝ L/L0

过量空气系数对柴油机工作的影响：α ，气缸喷油量， pe ，强化程度，经济性， tr ，热负荷，可靠性 ;α ，气缸喷油量， pe ，强化程度，经济性， tr ，热负荷，可靠性 ;

α的大小反映该机的负荷大小 , 经济性高低 , 可靠性高低 及排气污染程度 .

通常 : 2S4S, 增压机 (非增压机