1、1第第 六章六章 內(nèi)燃機(jī)的代用燃料內(nèi)燃機(jī)的代用燃料 第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)展代用燃料汽車的重要性發(fā)展代用燃料汽車的重要性 第二節(jié)第二節(jié) 內(nèi)燃機(jī)的代用燃料內(nèi)燃機(jī)的代用燃料2 世界范圍的能源和環(huán)境危機(jī)世界范圍的能源和環(huán)境危機(jī) 第一節(jié)第一節(jié) 發(fā)展代用燃料汽車（內(nèi)燃機(jī)）的重要性發(fā)展代用燃料汽車（內(nèi)燃機(jī)）的重要性 世界石油總石油儲(chǔ)量世界石油總石油儲(chǔ)量 1428億噸億噸 世界石油年產(chǎn)量世界石油年產(chǎn)量 30億噸億噸 我國石油總儲(chǔ)量我國石油總儲(chǔ)量 43億噸億噸 我國石油年產(chǎn)量我國石油年產(chǎn)量 1.4億噸億噸 世界上的石油資源只能開采世界上的石油資源只能開采50年左的年左的時(shí)間，這意味著以廉價(jià)石油作為能源的時(shí)間，這意味

2、著以廉價(jià)石油作為能源的汽車總有一天會(huì)被淘汰。汽車總有一天會(huì)被淘汰。34 1994年我國已經(jīng)成為石油進(jìn)口國，當(dāng)年進(jìn)年我國已經(jīng)成為石油進(jìn)口國，當(dāng)年進(jìn)口石油口石油2000萬噸左右。萬噸左右。 2000年我國進(jìn)口石油年我國進(jìn)口石油7000萬噸萬噸 2005年國家發(fā)改委發(fā)布，年國家發(fā)改委發(fā)布，2004年中國成為年中國成為世界第二大能源消費(fèi)國，其中生產(chǎn)原油世界第二大能源消費(fèi)國，其中生產(chǎn)原油1.75億噸，凈進(jìn)口原油億噸，凈進(jìn)口原油1.17億噸。億噸。我國能源危機(jī)：我國能源危機(jī)：5北京市機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)大氣污染物中北京市機(jī)動(dòng)車尾氣排放對(duì)大氣污染物中 、NOx的分擔(dān)率分別為的分擔(dān)率分別為63.4% ,73.5

3、%和和46 % 非采暖期這一分擔(dān)率更高，分別為非采暖期這一分擔(dān)率更高，分別為80.3% ,79.1 %和和54.8% 上海市更為嚴(yán)重上海市更為嚴(yán)重 ,分別為分別為86 %、96%和和56%汽車尾氣排放是城市大氣污染的主要來源之一汽車尾氣排放是城市大氣污染的主要來源之一6地?zé)岚l(fā)電地?zé)岚l(fā)電水力發(fā)電水力發(fā)電化學(xué)能發(fā)電化學(xué)能發(fā)電核能發(fā)電核能發(fā)電風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電生物能發(fā)電生物能發(fā)電太陽能發(fā)電太陽能發(fā)電熱能發(fā)電熱能發(fā)電潮汐發(fā)電潮汐發(fā)電波浪能發(fā)電波浪能發(fā)電7 第二節(jié)第二節(jié) 內(nèi)燃機(jī)的代用燃料內(nèi)燃機(jī)的代用燃料代用燃料分類：代用燃料分類：一，液體代用燃料；一，液體代用燃料；二，氣體代用燃料；二，氣體代用燃料；三，

4、也有用電能來代替燃料，三，也有用電能來代替燃料，驅(qū)動(dòng)汽車。驅(qū)動(dòng)汽車。8一，液體代用燃料；一，液體代用燃料；（一），醇類燃料（一），醇類燃料（二），二甲醚（二），二甲醚（三），煤制油（三），煤制油（四），生物柴油（四），生物柴油9一，液體代用燃料；一，液體代用燃料；（一），醇類燃料（一），醇類燃料可利用的醇類燃料分類：可利用的醇類燃料分類：甲醇甲醇CH3OH乙醇乙醇C2H5OH醇類燃料的生產(chǎn)：醇類燃料的生產(chǎn)：甲醇可以從天然氣、煤、生物中提取。甲醇可以從天然氣、煤、生物中提取。乙醇主要從含糖或淀粉的農(nóng)作物經(jīng)發(fā)酵后乙醇主要從含糖或淀粉的農(nóng)作物經(jīng)發(fā)酵后制成。制成。101.醇類燃料的物化特性和使用特性醇

5、類燃料的物化特性和使用特性1）醇類燃料的低熱值比汽油的低、燃燒時(shí)的理論空氣量）醇類燃料的低熱值比汽油的低、燃燒時(shí)的理論空氣量少。少。2）醇類燃料的蒸發(fā)潛熱比汽油機(jī)大，造成發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)）醇類燃料的蒸發(fā)潛熱比汽油機(jī)大，造成發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)困難（特別是在冬天）和暖起動(dòng)時(shí)間長。困難（特別是在冬天）和暖起動(dòng)時(shí)間長。3）醇類燃料的辛烷值高，甲醇為）醇類燃料的辛烷值高，甲醇為109，乙醇為，乙醇為110，可，可以提高壓縮比，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性能，以提高壓縮比，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性能，醇類燃燒的十六烷值低，在柴油機(jī)上使用時(shí)，需要采用醇類燃燒的十六烷值低，在柴油機(jī)上使用時(shí)，需要采用助燃措施

6、。助燃措施。112.醇類燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)上的試驗(yàn)結(jié)果醇類燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)上的試驗(yàn)結(jié)果（1）在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用醇類燃料）在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用醇類燃料1）含醇類較低的混合燃料的試驗(yàn)結(jié)果：）含醇類較低的混合燃料的試驗(yàn)結(jié)果：解放牌汽車發(fā)動(dòng)機(jī)解放牌汽車發(fā)動(dòng)機(jī)CA-10B上醇的含量低于上醇的含量低于20的試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果：結(jié)果：動(dòng)力性得到改善；動(dòng)力性得到改善；能耗降低能耗降低610；在提高壓縮比后，功率可以提高在提高壓縮比后，功率可以提高57；12東風(fēng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)東風(fēng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)EQ6100使用使用M15的試驗(yàn)結(jié)果：的試驗(yàn)結(jié)果：動(dòng)力性與純汽油相當(dāng)或略高；動(dòng)力性與純汽油相當(dāng)或略高；能耗降低能耗降低3；若對(duì)氣油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)

7、進(jìn)行調(diào)整，則功率比純?nèi)魧?duì)氣油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，則功率比純汽油大，轉(zhuǎn)矩增大汽油大，轉(zhuǎn)矩增大3，能耗低，能耗低3.6；若進(jìn)；若進(jìn)一步提高壓縮比，則發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)一步提高壓縮比，則發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能還能進(jìn)一步提高。濟(jì)性能還能進(jìn)一步提高。排放方面：排放方面：燃用混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃用混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的 CO、HC、NOx均均有不同程度的下降。有不同程度的下降。13（1）在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用醇類燃料）在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用醇類燃料2）含醇類較高的混合燃料的試驗(yàn)結(jié)果：）含醇類較高的混合燃料的試驗(yàn)結(jié)果：排放得到明顯改善，能明顯降低排放得到明顯改善，能明顯降低CO排放量，排放量，HC排放量排放量也略

8、有下降。對(duì)也略有下降。對(duì)NOx的排放影響不是很明顯。的排放影響不是很明顯。（2）壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃用醇類燃料試驗(yàn)結(jié)果：）壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃用醇類燃料試驗(yàn)結(jié)果：醇類燃料十六烷值低，自燃溫度高，難于壓燃，在壓燃醇類燃料十六烷值低，自燃溫度高，難于壓燃，在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上使用時(shí)，需采用助燃措施（火花塞、電熱塞式發(fā)動(dòng)機(jī)上使用時(shí)，需采用助燃措施（火花塞、電熱塞助燃），或加入著火改進(jìn)劑。助燃），或加入著火改進(jìn)劑。143.醇類燃料的優(yōu)缺點(diǎn)：醇類燃料的優(yōu)缺點(diǎn)：（1）甲醇作為車用燃料的優(yōu)點(diǎn)：）甲醇作為車用燃料的優(yōu)點(diǎn)：1）甲醇可從煤或天然氣中提煉，可以大規(guī)模專門生產(chǎn)，）甲醇可從煤或天然氣中提煉，可以大規(guī)模專門生產(chǎn)，也可以利

9、用現(xiàn)有的氮肥廠設(shè)備聯(lián)產(chǎn)，生產(chǎn)成本低。也可以利用現(xiàn)有的氮肥廠設(shè)備聯(lián)產(chǎn)，生產(chǎn)成本低。2）甲醇是液體燃料，可以沿用石油燃料的運(yùn)輸儲(chǔ)存系統(tǒng)，）甲醇是液體燃料，可以沿用石油燃料的運(yùn)輸儲(chǔ)存系統(tǒng)，基礎(chǔ)設(shè)施投入少。基礎(chǔ)設(shè)施投入少。3）甲醇燃料可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性能、有害）甲醇燃料可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性能、有害排放物低，是一種清潔燃料。排放物低，是一種清潔燃料。15（1）甲醇作為車用燃料的缺點(diǎn)：）甲醇作為車用燃料的缺點(diǎn)：1）有毒，須對(duì)甲醇燃料加強(qiáng)管理并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。）有毒，須對(duì)甲醇燃料加強(qiáng)管理并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。2）排氣中有未燃醇和醛有害氣體排放物，需進(jìn)行排氣后）排氣中有未燃醇和醛有害氣體

10、排放物，需進(jìn)行排氣后處理。處理。3）甲醇對(duì)有色金屬、橡膠有腐蝕作用，需對(duì)燃油系統(tǒng)在）甲醇對(duì)有色金屬、橡膠有腐蝕作用，需對(duì)燃油系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與材料上采取措施，如采用耐溶脹的硫化橡膠、結(jié)構(gòu)上與材料上采取措施，如采用耐溶脹的硫化橡膠、不銹鋼制油箱等。不銹鋼制油箱等。16（2）乙醇作為車用燃料的優(yōu)點(diǎn)：）乙醇作為車用燃料的優(yōu)點(diǎn)：1）辛烷值高（）辛烷值高（110），可以替代目前正在使用的無鉛抗），可以替代目前正在使用的無鉛抗暴汽油。暴汽油。2）乙醇無毒，對(duì)環(huán)境無危害。）乙醇無毒，對(duì)環(huán)境無危害。3）乙醇是含氧燃料，蒸發(fā)潛熱高，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用乙醇可以）乙醇是含氧燃料，蒸發(fā)潛熱高，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用乙醇可以實(shí)現(xiàn)無煙排放，并能

11、大幅度降低實(shí)現(xiàn)無煙排放，并能大幅度降低CO排放，排放，HC、NOx也也可以有不同程度的降低。可以有不同程度的降低。17（2）乙醇作為車用燃料的缺點(diǎn)：）乙醇作為車用燃料的缺點(diǎn)：1）乙醇的生產(chǎn)成本高。）乙醇的生產(chǎn)成本高。2）燃燒過程中釋放出大量的）燃燒過程中釋放出大量的CO2。3）利用乙醇作為燃料或辛烷值添加劑時(shí)，政府要考慮給）利用乙醇作為燃料或辛烷值添加劑時(shí)，政府要考慮給予補(bǔ)貼，否則在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下難以推廣應(yīng)用。予補(bǔ)貼，否則在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下難以推廣應(yīng)用。18（二）二甲醚（二）二甲醚（DME）：）：目前世界上被普遍看好的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)超清潔燃料。它目前世界上被普遍看好的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)超清潔燃料。它可以

12、作民用、車用和燃?xì)廨啓C(jī)燃料替代可以作民用、車用和燃?xì)廨啓C(jī)燃料替代LPG、柴油、天、柴油、天然氣，其優(yōu)點(diǎn)：然氣，其優(yōu)點(diǎn)：1）廣泛的可獲得性?？梢杂擅夯蛱烊粴庵频茫瑥亩梢裕V泛的可獲得性?？梢杂擅夯蛱烊粴庵频?，從而可以利用我國豐富得煤炭資源。利用我國豐富得煤炭資源。2）超清潔。柴油機(jī)超清潔。柴油機(jī)燃用二甲醚時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高得功率輸出燃用二甲醚時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高得功率輸出和熱效率，低噪聲和無煙燃燒，其排放不采用復(fù)雜后處和熱效率，低噪聲和無煙燃燒，其排放不采用復(fù)雜后處理裝置即可達(dá)到歐洲理裝置即可達(dá)到歐洲和美國和美國ULEV標(biāo)準(zhǔn)，并潛力達(dá)到歐標(biāo)準(zhǔn)，并潛力達(dá)到歐洲洲排放標(biāo)準(zhǔn)。排放標(biāo)準(zhǔn)。3）生產(chǎn)生產(chǎn)成本低。成本低。

13、19（四）生物油：（四）生物油： 是一種非化石得可再生能源，它作為柴油機(jī)得代用燃是一種非化石得可再生能源，它作為柴油機(jī)得代用燃料受到越來越多得關(guān)注，目前已知得可作為內(nèi)燃機(jī)使用料受到越來越多得關(guān)注，目前已知得可作為內(nèi)燃機(jī)使用得植物油有得植物油有30多種。多種。20二，氣體代用燃料二，氣體代用燃料氣體代用燃料氣體代用燃料種類：種類：目前在內(nèi)燃機(jī)上使用的氣體燃料有天然氣、目前在內(nèi)燃機(jī)上使用的氣體燃料有天然氣、液化石油氣、沼氣、煤氣、氫氣等，其中液化石油氣、沼氣、煤氣、氫氣等，其中以壓縮天然氣（以壓縮天然氣（CNG）和液化石油氣）和液化石油氣（LPG）為主。）為主。燃?xì)馄嚾細(xì)馄嚪N類：種類：單一燃料

14、汽車單一燃料汽車指使用一種氣體燃料的指使用一種氣體燃料的汽車。汽車。兩種燃料汽車兩種燃料汽車指可以在氣體燃料和另指可以在氣體燃料和另一種液體燃料之間進(jìn)行切換的汽車。一種液體燃料之間進(jìn)行切換的汽車?；旌先剂掀嚮旌先剂掀囃瑫r(shí)使用一種氣體燃料同時(shí)使用一種氣體燃料和一種其他燃料的汽車。和一種其他燃料的汽車。21CNG和和LPG的優(yōu)點(diǎn)：的優(yōu)點(diǎn)：1）一是能大幅度減少對(duì)大氣的污染；）一是能大幅度減少對(duì)大氣的污染；2）二是適應(yīng)了內(nèi)燃機(jī)燃料多元化發(fā)展的趨勢(shì)；）二是適應(yīng)了內(nèi)燃機(jī)燃料多元化發(fā)展的趨勢(shì)；3）三是可以降低使用成本，因此，燃用氣體燃）三是可以降低使用成本，因此，燃用氣體燃料的汽車在我國將有較大的發(fā)展。

15、料的汽車在我國將有較大的發(fā)展。22（一）液化石油氣（一）液化石油氣（LPG）1）主要成分是丙烷和丁烷，發(fā)動(dòng)機(jī)用的）主要成分是丙烷和丁烷，發(fā)動(dòng)機(jī)用的LPG一般是一般是純丙烷或丙烷與丁烷的混合物；純丙烷或丙烷與丁烷的混合物；2）氣化溫度低；與空氣混合的均勻性大大優(yōu)于汽油，）氣化溫度低；與空氣混合的均勻性大大優(yōu)于汽油，有利于燃料的完全燃燒，排放低；有利于燃料的完全燃燒，排放低；3）LPG的燃燒特性與汽油相當(dāng)，其熱值略高于汽油；的燃燒特性與汽油相當(dāng)，其熱值略高于汽油；4）LPG的辛烷值高，抗爆性能優(yōu)于汽油，允許采用較的辛烷值高，抗爆性能優(yōu)于汽油，允許采用較高的壓縮比，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率；高的壓縮

16、比，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率；5）缺點(diǎn)：氣化的）缺點(diǎn)：氣化的LPG對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)有不利影響，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)有不利影響，因此簡單改裝后的氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的功率會(huì)有所下降；因此簡單改裝后的氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的功率會(huì)有所下降；23（二）天然氣（二）天然氣（NG）1）主要成分是甲烷，）主要成分是甲烷，3）CNG的能量密度小，其續(xù)駛里程低于的能量密度小，其續(xù)駛里程低于LPG。2）CNG的辛烷值高，抗爆性能優(yōu)于汽油，有利于提高的辛烷值高，抗爆性能優(yōu)于汽油，有利于提高的壓縮比；的壓縮比；24（三）氫氣（三）氫氣氫氣被認(rèn)為是最潔凈的內(nèi)燃機(jī)燃料之一，它沒有氫氣被認(rèn)為是最潔凈的內(nèi)燃機(jī)燃料之一，它沒有HC、CO、

17、CO2和炭煙排放，但用作內(nèi)燃機(jī)燃料時(shí)有高的和炭煙排放，但用作內(nèi)燃機(jī)燃料時(shí)有高的NOx排放。排放。由于氫的制備、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等方面困難，目前還未獲得由于氫的制備、運(yùn)輸、存儲(chǔ)等方面困難，目前還未獲得廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。25（四）電能（四）電能使用電能的汽車有：使用電能的汽車有：1.（純）電動(dòng)汽車（純）電動(dòng)汽車2.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3.燃料電池汽車燃料電池汽車261. 純電動(dòng)汽車純電動(dòng)汽車（1）零排放；）零排放；（2）無噪聲；）無噪聲；（3）使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)；）使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)；（4）續(xù)駛里程短；）續(xù)駛里程短；272. 混合動(dòng)力（電動(dòng)）汽車混合動(dòng)力（電動(dòng)）汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力

18、汽車種類：種類：并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車28串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)與功率流動(dòng)：串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)與功率流動(dòng)：a.啟動(dòng)啟動(dòng)/正常行駛正常行駛/加速；加速；b.輕載；輕載；c.減速減速/制動(dòng)；制動(dòng)；d.蓄電池充電等四蓄電池充電等四種能量流動(dòng)模式。種能量流動(dòng)模式。 29并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)與功率流動(dòng)：并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)與功率流動(dòng)：并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有a.啟動(dòng)啟動(dòng)/加速；加速；b.正常行駛；正常行駛；c.減速減速/制制動(dòng)；動(dòng)；d. 行駛中給蓄電池充電四種能量流動(dòng)模式。行駛中給蓄電池充電四種能量流動(dòng)模式。 30發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)型混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)與功率流動(dòng)：發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)型混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)與功率流動(dòng)：a.啟動(dòng)；啟動(dòng)；b.加速；加速；c.正常行駛；正常行駛；d.減速；減速；e.行駛中給蓄電池充電；行駛中給蓄電池充電；f.蓄電池充電六種功率流動(dòng)模式。蓄電池充電六種功率流動(dòng)模式。 31電動(dòng)機(jī)主動(dòng)