醇类燃料汽车

的国家，发动机结构专门为醇类燃料而设计， 我国现在主要采用混合比为10%的醇类混合燃 料。发动机基本结构与传统燃料基本相同。 • 混合比不同，在结构需要有所改进或不同。
一、掺烧式车用醇类燃料发动机结构改进
• 1．混合燃料法的醇类燃料汽车发动机结构 改进
• 1）在点燃式发动机上掺烧甲醇
• 汽油发动机使用低比例（M3-5）甲醇汽油，不
• 柴油机燃用甲醇应用较多的国家有美国、德
国、日本等，使用的汽车多为城市公交客车和 载重汽车。但因点火促进剂或发动机制造成本 较高，未能使甲醇燃料在柴油机上普遍使用， 同样乙醇柴油也存在类似问题研究工作及应用 较慢。
3）车用掺烧乙醇汽油发动机结构改进
我国主要应用的掺烧比例比较小时（<10% ），发动机的结构基本不变，大部分汽油车使 用，如奥迪、红旗等。
气合成，为无色透明的液体，高挥发性，易燃 。主要由天然气（占78%）、重油（占10%） 、石脑油（占7%）、液化石油气（占3%）、 煤炭（占2%）、油页岩、木材和垃圾等物质 中提炼。
• 乙醇俗称酒精，其工业生产方法主要有发酵法 、乙烯水合法等方法，我国一直以发酵法为主， 其生产原料有三类：
• 第一类是含糖作物与副产物，如甘蔗、甜菜、 甜高梁和糖蜜等；
（5）采用着火改善剂
在柴油机中使用加了着火改善剂的纯醇燃料 ，就无需对柴油机作大的变动，并且随时可以 改用柴油，是一种较简便理想的方法。关键是 要研究出优良的添加剂。如环己基销酸盐、三 乙基铵硝酸酯、异丙基硝酸酯等。
• （6）高压缩比压燃法
• 适用于分负荷工况下工作的时间较多的公共汽
车的醇燃料发动机，主要的技术是高压缩比加助 燃剂。
•
• （8）热值低，甲醇的热值只有汽油的48％，
乙醇的热值只有汽油的64％。因此，与燃用汽 油相比，在同等的热效率下，醇的燃料经济性 低。
• （9）沸点低，蒸汽压高，容易产生气阻。
• （10）腐蚀性大。醇具有较强的化学活性，能 腐蚀锌、铝等金属。甲醇混合燃料的腐蚀性随 甲醇含量的增加而增加。另外，醇与汽油的混 合燃料对橡胶、塑料的溶胀作用比单独的醇或 汽油都强，混合20％醇时对橡胶的溶胀最大。
• （5）与传统的发动机技术有继承性，特别是 使用汽油－醇类混合燃料时，发动机结构变化 不太大，减少燃烧室表面的燃烧沉积物和改善 排放性能。
• （6）由于十六烷值低，着火性差，着火延迟期长，在 压燃式发动机中采用醇类燃料要困难得多，在点燃式发 动机应用较广。
• （7）蒸发潜热大，使得醇类燃料低温起动和低温运行 性能恶化。但在汽油中混合低比例的醇，由燃烧室壁面 给液体醇以蒸发热，这一特点可成为提高发动机热效率 和冷却发动机的有利因素。
• （9）在提高发动机的压缩比，为充分利用醇类燃料
高辛烷值的特点，应加大点火提前角调整2~5度。
• 2．乙醇汽油发动机结构改进
• 纯烧乙醇应对发动机进行必要的改动；提高
压缩比（9～11），充分发挥乙醇辛烷值高的 优势。压缩比提高后，宜采用冷型火花塞；加 大输油泵的供油能力，以避免气阻；用附加供 油系统及加强预热等措施，改善冷起动；加大 燃料箱，以保证必要续驶里程；改善有关零件 的抗腐蚀性和抗溶胀性等。
• 2）纯烧 • 是指单纯燃烧甲醇或乙醇燃料。 • 主要方式有六种：
• 裂解法： • 蒸气法： • 火花塞法：
• 电热塞法；仅用于柴油机上 • 炽热表面法；仅用于柴油机上 • 加入着火改善剂法：仅用于柴油机上
• 3）改质
• 现在主要是指醇类燃料的改质。
• 甲醇利用发动机的余热将甲醇生成为H2和
CO，然后输送到发动机内燃烧。采用甲醇改 质需要对发动机进行较大的改造，最好重新设 计发动机。
二、醇类燃料主要特性
• 甲醇和乙醇均是无色透明、易挥发的可燃液
体。甲醇和乙醇与汽油相比，热值低、蒸发潜 热大、抗爆性好、含氧量高。甲醇略带酒精味 ，有毒，进入人体会引起胃痛、肌肉痉挛、头 昏、乏力等症状，严重时可导致失明甚至死亡 。乙醇有强烈的酒精气味，对人体的大脑神经 有麻痹作用。
•
醇类燃料在汽车上应用特点
• 这种方法可掺烧70％的甲醇， • 每缸要安装一个甲醇喷油器， • 而且需有控制喷甲醇的时间 • 及喷醇量的装置。
2）甲醇蒸气法的醇类燃料汽车发动机结构改进：
利用废气热量使甲 醇变成蒸气的装置
甲醇蒸气可用于 汽油机及柴油机， 可以掺烧甲醇或者 实现纯醇燃料发动 机。
• 利用循环水热量甲醇蒸 发器
须具备两个条件：
• 一是甲醇油束紧靠着柴油油束；
• 二是引燃柴油必须集中，形成能可靠着火的较浓 混合气。
• 在原来柴油机用的油 泵、油嘴的基础上开 发了单一的油泵、油 嘴供应双燃料的新型
供油设备
二、车用高比例和纯醇类燃料发动机 结构改进
• 1．甲醇点燃式发动机结构改进 • （1）提高电动汽油泵的供油压力，以避免产生气阻
• 4．甲醇改质发动机结构改进 • 改质气的最大火焰传播速度仍然高达215cm/s
，远远大于汽油。这个特性有利于热效率的提 高。
• 改进控气装置，有利于热效率的提高，很容 易实施稀混合气燃烧 。CO和HC排放少，NOx 的排放浓度也较低。
• 5．醇类灵活燃料发动机
• （1）甲醇灵活燃料发动机 • （2）乙醇汽油灵活燃料发动机
• 2) 供油管及喷油器的 结构变动
• 出油阀7回位时，在 出油阀上部至喷油器 之间的高压油管内产 生负压，醇或其他代 用燃料在此负压作用 下，通过单向阀8被吸 入喷油器，被吸入的 代用燃料在高压柴油 紊流作用下形成乳化 液11后喷入燃烧室
• 3）双燃料汽车用新型供油系统
• 引燃的柴油可靠着火，同时又能点燃甲醇，必
• 变性燃料乙醇指乙醇脱水后再添加变性剂而 生成的以乙醇为主[>92.1％(V/V)]的燃料。
3．醇类燃料的现状
• 1909年，美国人Henry Ford设计并制造了世 界上第一辆燃用乙醇的汽车。20世纪20～30年 代美国、巴西、德国、法国、新西兰等国先后 将乙醇与汽油的混合燃料用于汽车。
• 20世纪70年美国重点开发燃烧M85、M100的 专用甲醇燃料汽车。德国、瑞典、新西兰等国 先后曾推广使用含15％甲醇的M15汽油。
• （11）醇混合燃料容易发生分层。醇的吸水 性强，混合燃料进入水分后易分离为两相。因 此，醇混合燃料要加助溶剂。
• （12）甲醇有毒，会刺激眼结膜，也会通过 呼吸道、消化道和皮肤进入人体，刺激神经， 造成头晕、乏力、气短等症状。
第二节 醇类燃料汽车发动机的结构与 工作原理
• 巴西为世界上唯一不使用纯汽油作汽车燃料
• 当真空压力管4处真空度 较大时，则通过压力调 节杆的移动 ,使阀门关闭 。甲醇蒸气出口处输出 的醇蒸气量减少。
• 当真空压力管处的真空 度小时，使阀门打开， 于是输出的甲醇蒸气量 增加。
3．双燃料喷射系统的醇类燃料汽车发动机 结构改进
• 1）两套喷油泵及喷油器
•
• 其中一套喷射醇燃料， 而另一套喷射引燃柴油。 在U型和ω型两种燃烧室 上，全负荷时甲醇喷射量 （体积比）达到90％，引 燃柴油为10％。
需使用任何添加剂，发动机不做任何发动，车辆 可以正常使用。汽油机使用比例M15甲醇汽油， 发动机不做大变动，使用技术成熟，气阻、腐蚀 、溶胀、互溶等技术故障可解决。
• 2）在压燃式发动机中掺烧甲醇
• 不是醇类燃料应用的主渠道。主要改进方法：
• 加入点火促进剂；使用较多 • 改善点火性能；使用较多 • 高压缩比及废气再循环； • 电热塞法； • 柴油引燃法； • 高能电火塞法； • 乳化甲醇柴油。
第四章 醇类燃料汽车
• 第一节 概述
• 第二节 醇类燃料汽车发动机的
•
结构与工作原理
• 第三节 醇类燃料汽车维护
• 教学目的和要求： • 了解醇类汽车分类、掌握工作原理、特点、
发展趋势。
• 本章重点： • 醇类汽车特点 • 本章难点： • 教学内容要点：
第一节 概述
• 一、醇类燃料的来源及分类 • 1．醇类燃料的来源 • 甲醇（木醇或木酒精）可以由一氧化碳和氢
• 1998年12月世界汽车制造商组织联合发 布的“世界燃料规范”中要求“不允许 使用甲醇”；2000年4月新一版的燃油规 范中，再次明确要求“不允许使用甲醇 ”。
• 目前，有40多个国家和地区开发应用 了乙醇汽车，以美国和巴西应用最多。
在乙醇方面，巴西、美国等国曾先后推 广使用含10％、22％、85％等不同比例 乙醇的车用燃料。美国市场上以10％乙 醇含量的乙醇汽油为主。
• 2．薰蒸法的醇类燃料汽车发动机结构改进
• 薰蒸法是利用醇燃料表、气化后从进气 管送入燃烧室。 • 可利用流动的空气流、机械部件等使醇燃料 雾化，或者利用冷却水或排气的热量加热醇燃料 ，使其气化。
• 1）低压喷嘴法的醇类燃料汽车发动机结构改进：
• 在缸盖进气道3上 • 安装甲醇喷油器4
• （1）醇类燃料中含氧量大热值低，所需要理论
空气量比汽油或柴油少，从而保证发动机的动力 性能不降低。
• （2）辛烷值比汽油高，采用高压缩比提高热效 率。普通汽油与15％~20％的醇类燃料混合，辛烷 值可以达到优质汽油的水平。
• （3）常温下为液体，操作容易，储带方便。
• （4）可燃界限宽，汽油的着火极限为1.4~7.6 ；甲醇的着火极限为6.7~36，燃烧速度快，火 焰传播速度比汽油快，可以实现稀薄燃烧，利 于排气净化和空燃比控制。
，影响供油，如有的汽油泵采用3.0MPa以上压力。 • （2）混合气的形成装置必须与甲醇较低的热值及较
少的空气需要量相适应。 • （3）采用高压缩比以充分利用甲醇高辛烷值的特性
，压缩比可提高到9~11。 • （4）更合适的混合气形成装置，对混合气形成装置
进行改进设计。 • （5）火花塞和火花塞间隙的选择，压缩比提高后，