第六章 内燃机的代用燃料
甲醇汽油使用性能及应用前景
甲醇汽油使用性能及应用前景摘要随着机动车数量的不断增加,机动车排气对环境的污染越来越严重。
另一方面从上个世纪七十年代起,出现世界性的能源紧缺,明显地预感到石油燃料供给危机,石油终将枯竭。
内燃机替代燃料研究的主要目的在于：应付石油危机,提高燃料供给的安全性,为石油资源枯竭后燃料品种的平稳过渡作准备,提高现有能源的应用效率,开拓能源应用新领域,减少污染,保护生态环境等,人们在研究中发现,醇类是除石油、天然气以外,内燃机最可代用的燃料。
本文简单介绍了甲醇汽油的理化性能及其作为燃料的特点,并说明了甲醇-汽油混合燃料的种类及其特点,分析了目前推广甲醇汽油面临的问题及应用现状,在此基础上,展望了其应用前景。
关键词：甲醇汽油；燃料；能源The Using Properties and Application Prospectof Methanol GasolineAbstractWith the rising number of vehicles, vehicle exhaust steam pollution to the environment is more and more serious. On the other hand, from the 1970s onwards, worldwide energy shortage appeared, oil supply of fuel crisis obviously presentiment, so oil will dry up. Internal combustion engine alternative fuels study aims to that dealing with oil crisis, improving the security of supply of fuel for oil resource exhaustion, smoothing transition of the fuel varieties to prepare the application of existing energy, improving the efficiency, pioneering a new field, reducing energy applications such as pollution and protect the ecological environment. People in the study found that alcohol is beyond petroleum, natural gas, except the alternative fuel of internal combustion engine.The physical and chemical properties of methanol and gasoline as fuel characteristics are briefly described in this paper as well as methanol- gasoline blended fuel types and characteristics. The current problems facing the promotion of methanol fuel and application are analyzed. On this basis, the prospects of its application are put forward.Key words: methanol gasoline; fuel; energy sources目录引言 ..............................................................................错误!未定义书签。
乙醇燃料的特点及使用性能分析
乙醇燃料的特点及使用性能分析技术与研究乙醇燃料的特点及使用性能分析李永平内容提要:乙醇汽油作为清洁替代燃料近几年来得到快速的发展,但是在推广应用的过程中遇到了一些问题,本文通过介绍乙醇汽油作为燃料时的物理化学特点,与普通汽油,柴油的理化特性进行对比,得到乙醇汽油的一些优点和缺点.在此基础上,针对车用乙醇汽油在使用过程中常见的一些问题,分析了问题出现的原因,提出了具体的解决方法.只要认识到车用乙醇汽油在使用中常出现的问题,并掌握一定的解决方法,乙醇汽油就能够更广泛的得到推广和应用.关键词:乙醇汽油辛烷值动力性能近年来,我国汽车工业迅速发展,汽车保有量逐年增加.目前汽车的燃料主要以石油为主,而世界石油资源日益减少,发动机燃料的供应将越来越紧张.因此,使用替代燃料是解决我国石油资源短缺的重要措施.另外,车用汽油,柴油造成的环境污染也日益严重.使用清洁替代燃料是减少汽车排放污染的有效途径.在众多清洁替代燃料中,乙醇燃料由于具有来源广泛,丰富,抗爆性好,与石油燃料的理化性能相近,因而受到更多的重视.但是在车用乙醇燃料的推广使用中,遇到一些问题,影响了乙醇燃料的发展,但通过采取有效的措施,可以解决大部分的困难.1乙醇燃料与汽油,柴油物理化学特性的比较乙醇是一种无色透明,易挥发,易燃的液体.内燃机燃用的石油燃料(汽油,柴油等)是烃类燃料,而醇类是烃基和羟基组成的化合物. 这就从化学性质上决定了醇类可以作为内燃机的代用燃料.从分子组成上来看,乙醇的分子式为CHCH,OH,含有2个碳原子,6个氢原子和1个氧原子;而汽油,柴油则是碳原子为5～12或10～2l的液态烃类混合物,不含氧元素. 乙醇和汽油,柴油在自身的物理化学性质上,有相似的地方,也有不同的地方.乙醇与汽油,柴油的理化性质差异主要表现见表1.(1)从分子结构上看,汽油中不含氧,而乙醇中含氧,更有利于促进燃料的燃烧完全,节省燃料. (2)乙醇含氧量高,使燃料燃烧更加充分,大大改善了尾气排放性能,CO和CH化合物平均减少了30%以上.(3)从密度上看,它们的差别不大,混合燃料的密度相近,(乙醇0.79,汽油在0.72～0.78,柴油在0.83～0.86),混合后分离的倾向小.(4)从沸点看,乙醇沸点(78.4℃)比汽油(40～210~C)低,因此在能使汽油沸腾的条件下,乙醇也能沸腾,这对汽化有利.但它是单一组分,缺少高挥发性的组分,对发动机的起动不利.(5)从凝固点来看,两者都较低,在低温环境温度下都能正常使用.(6)闪点是在试验室状态下测量的燃料接触火源时能够着火的温度,它影响到燃料的运输和存放,使表1乙醇与汽油,柴油的理化性质比较理化性质乙醇汽油柴油分子式CHjCH2OHc5烃类cl._21烃类分子量46含氧量/%54.75OO密度(20℃)/kg?m0.78950.72～0.780.85～0.86 沸点/℃78.440～21O18O～570凝点/℃一II7.5—6O～一56—55～1O闪点(闭)/℃15～14—45～一5865～88粘度(20℃)/mPa?S1.200.28——0.595.0～8.0汽化热/kJ,kg0.8540.51～0.540.25～0.50低热值/MJ?kg..26.77845.9～44.442.5～428着火温度/℃454550～468270～550火焰传播速度/m?s..0.58～0.58着火界限/%5.5～18.01.5～7.6理论空燃化/kg,k8.45I4.7～15.0I4.5～14.6理论混合气热值/MJ?kg2670278O～2786272～279 十六烷值cN85～2545～65辛烷值RON～1108O～98～2O2007-7域弓4硒55技术与研究用过程的安全性,乙醇的闪点远低于柴油的闪点.(7)从汽化潜热看,远大于汽油的汽化热,燃料乙醇的汽化潜热为0.854kJ/kg,汽油为0.31～0.34kJ/kg,燃料乙醇的汽化潜热约是汽油的2.7倍,燃料乙醇汽化时吸收的热量比汽油大得多,这会引起发动机进气温度降低,增加了汽车发动机冷起动的困难.(8)从低热值看,乙醇比汽油约低40%,(乙醇26.778MJ/kg,汽油43.9～44.4MJ/kg)因此,做同样的功,用乙醇汽油耗量要比普通汽油要多.(9)从着火温度看,燃料乙醇约为434*(2,汽油为250～468℃,可见通常情况下乙醇要比汽油更难以点燃,这也增加了使用含醇汽油发动机起动的难度.(10)从理论空燃比看,乙醇比汽油小,(汽油14.7～15:1,柴油14.3～14.6:1,乙醇8.45:1).(11)从抗爆性看,乙醇辛烷值高,(乙醇ll0,汽油最高98),抗爆性强,可采用高压缩比,提高发动机功率,降低耗油量,可抵消因热值低耗油量大的不足.(12)从十六烷值看,乙醇十六烷值低,着火性能差,在柴油机中燃用时比较困难.2汽车使用乙醇燃料的优缺点通过以上对比可以看出燃料乙醇和普通燃料相比各有利弊,但利弊相抵,相比起来还是乙醇的利大于弊.乙醇汽油完全可以在汽车发动机上正常使用.2.1汽车使用乙醇燃料的优点(1)资源丰富.我国生产乙醇的主要原料有含糖作物,含淀粉作物以及纤维类原料,这些都是可再生资源且来源丰富,因而使用乙醇燃料可减少车辆对石油资源的依赖, 56域●粕2007-7有利于我国的能源安全.(2)排放性能好.车用乙醇汽油含氧量达35%,使燃料燃烧更加充分,据国家汽车研究中心所作的发动机台架试验和行车试验结果表明,使用车用乙醇汽油,在不进行发动机改造的前提下,动力性能基本不变,尾气排放的CO和CH化合物平均减少30%以上,有效地降低和减少了有害尾气的排放.(3)动力性能好.乙醇辛烷值高,可采用高压缩比提高发动机的热效率和动力性.加上其蒸发潜热大,可提高发动机的进气量,从而提高发动机的动力性.(4)积炭减少.因车用乙醇汽油的燃烧特l生能有效地消除火花塞, 燃烧室,气门,排气管消声器部位积炭的形成,所以避免了因积炭形成而引起的故障,延长部件使用寿命.(5)使用方便.乙醇常温下为液体,操作容易,储运使用方便.与传统的发动机技术有继承性,特别是使用乙醇汽油混合燃料时,发动机结构变化不大.2.2汽车使用乙醇燃料的缺点(1)经济性差.燃料乙醇生产企业需要降低成本,当汽油价格高于乙醇价格时,车用乙醇汽油的销售困难不大,但是,如果乙醇价格高于汽油价格,推广就很困难.国内乙醇的价格长期高于汽油,现在是靠国家扶持,政府补贴,才使车用乙醇汽油的价格维持不变.因此,燃料乙醇生产企业提高副产品的综合利用水平,降低生产成本,是其健康发展的关键.(2)蒸发潜热大.乙醇的蒸发潜热是汽油的2倍多,蒸发潜热大会使乙醇燃料低温启动和低温运行性能恶化,如果发动机不加装进气预热系统,燃烧全醇燃料时汽车难以启动.但在汽油中混合低比例的醇,由燃烧室壁供给液体醇以蒸发热,蒸发潜热大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.(3)热值低.乙醇的热值只有汽油的61%,要行驶同样里程,所需燃料容积要大.乙醇尽管热值较汽油小得多,但由于含氧量较高,其理论混合气热值与汽油接近.因此,乙醇可以作为汽油机燃料使用,而且其动力性可以接近使用汽油的发动机.(4)易产生气阻.乙醇的沸点只有78~C,在发动机正常工作温度下,很容易产生气阻,使燃料供给量降低甚至中断供油.(5)腐蚀金属.乙醇在燃烧过程中,会产生乙酸,对汽车金属特别是铜有腐蚀作用.有关试验表明, 在汽油中乙醇含量在10%以下时, 对金属基本没有腐蚀,但乙醇含量超过15%时,则必须添加有效的腐蚀抑制剂.(6)与材料的适应性差.乙醇是一种优良的溶剂,易对汽车密封橡胶及其他合成非金属材料产生一定的轻微腐蚀,溶涨,软化或龟裂作用.(7)易分层.燃料乙醇易于吸水,车用乙醇汽油的含水量超过标准指标后,容易发生液相分离,影响使用.车用乙醇汽油的储运周期只有4～5天,因此必须改造,建设专供车用乙醇汽油的储罐,槽车,调和与加油设施.3使用乙醇燃料的常见问题及解决方案3.1油耗增加31.1原因(1)乙醇沸点低,挥发性强,在环境温度高时,车用乙醇汽油的挥发量要比车用无铅汽油的挥发量大.(2)由于驾驶员对乙醇燃料的特性不太了解,措施要点掌握不够, 如点火时间调整得不合适,混合气偏稀等.(3)随着行驶里程数的增加,车用乙醇汽油比普通汽油更易在进气阀门表面及周围形成积炭,且沉积物的生成会随着行驶里程数的增加而增加,如果不及时清洗,会影响进气阀关闭的严密性,导致燃烧不完全,油耗上升.3.1.2解决办法(1)清洁油箱,油路.(2)适当调整点火时间,混合气浓度等.(3)使用清洗型乙醇汽油清洁剂.3.2易产生气阻(主要在天热的情况下)3.2.1原因尽管乙醇燃料在38~C时的饱和蒸气压比汽油低得多(汽油为74～88kPa,乙醇为17kPa),但乙醇燃料的沸点低,在超过其沸点温度的高温下,蒸气压会迅速增大,因此夏季行车时,在长时间,大功率,大负荷高速行驶和在市区内长时间的低速开空调行驶的情况下,都会引起发动机温度偏高,产生气阻现象.3.2.2解决办法(1)降低乙醇汽油组分油的蒸气压数值.(2)检查油箱附件之一蒸汽阀的工作状况,必要时予以疏通维护或更换.3.3起步发顿和加速不良3.3.1原因(1)一般都与油路不畅有关,致使供油不足,因为在使用乙醇燃料后,将原来粘在油箱壁上的胶质颗粒等杂质冲洗掉,堵塞了汽油滤清器或燃油喷嘴.(2)混合气偏稀.3.3.2解决方法(1)检查清理油路,排除故障.(2)调整点火时间.3.4使用中分层现象3.4.1原因乙醇与汽油可以互溶,但抗水性较差,乙醇汽油一旦遇水就会发生相分离,造成油箱上,中,下各部乙醇与汽油的比例不同,使车用乙醇汽油不能正常燃烧,影响使用效果.3.4.2解决方法GB18351-2004车用乙醇汽油》对水分含量有严格的限制,规定车用乙醇汽油水分含量不大于0.20%.因此,只要是正规加油站出售的车用乙醇汽油就不会出现因含水产生分层而带来的麻烦.3.5金属腐蚀现象3.51原因乙醇在燃烧过程中,会产生乙酸,对汽车燃料系统的许多金属都有腐蚀性,可以腐蚀铜,铁,铝,铅, 镁,锌及它们的许多合金,且乙醇含量越高,腐蚀性越大.3.5.2解决方法(1)改变发动机金属材料,使用耐腐蚀的金属制造发动机.(2)在燃料中加防腐蚀添加剂.3.6橡胶材料出现溶胀裂纹现象3.6.1原因乙醇汽油对供油系统的橡胶部件(如油泵的油封,垫圈等)有一定的溶胀作用,可导致后者产生溶胀,软化,龟裂进而失效,对塑料件也有类似的作用.3.62解决方法(1)选择合适的橡胶或塑料材料作为燃料系统部件,如采用氟橡胶,氟硅橡胶,聚硫橡胶,氯丁橡胶等耐乙醇汽油混合燃料的材料代替丁晴橡胶,聚脂树脂等材料. (2)在燃料中加入某些添加剂也可以减轻乙醇汽油对橡胶和塑料材料的溶胀.3.7发动机磨损技术与研究3.71原因(1)乙醇汽油能将气缸和活塞环等部位的润滑油膜洗掉,加重磨损.(2)乙醇汽油燃烧时生成乙酸,能直接腐蚀金属,造成腐蚀磨损,且乙酸还能与润滑油中的抗氧防腐剂(如二烷基二硫代磷酸锌)发生反应而使其失效,从而增大各摩擦部位的腐蚀与磨损.37.2解决方法(1)改变发动机材料(如活塞环镀铬).(2)使用专用的乙醇燃料发动机润滑油(碱度较高,可中和乙醇燃料燃烧产生的乙酸).4结束语车用乙醇汽油在实际使用过程中能显着降低汽车尾气中HC和CO 的排放量,有利于改善环境.虽然也存在一些油耗增加,经济性差等问题.但是在推广使用中,通过采取一定的措施能够解决这些问题,而且推广使用车用乙醇汽油是国家的一项战略性举措,对缓解我国石油资源短缺,减少对进口石油的依赖性,改善大气环境,促进农业生产和消费的良性循环及可持续发展,具有积极意义.i璺岛jj,一嘲……………●¨'●■…¨'●■------_●_●_ 2007-7域弓4锅57。
内燃机原理 各章重点内容
《内燃机原理》各章提纲及重点内容第一章绪论1、内燃机发展。
前期：1673~1680年荷兰物理学家柯.惠更斯(Christian Huygens)首先提出了真空活塞式火药燃烧的高温燃气在气缸中冷却后形成真空而带动活塞作功，在人类历史上第一次把燃气与活塞联系起来，实现了“内燃”1690年法国医生德.巴本(Deni Papin)，采用相当于真空原理用水蒸气作功质的活塞式发动机，成为近代蒸汽机的直接祖先。
1705~1711年英国人纽卡姆(New Comen)制成了矿井用直立气缸密封式活塞、缸|内水冷却的真空式蒸汽机，热效率不到1%。
| 1776年英国人瓦特(Watt) 改良了纽卡姆蒸汽机，发明了水汽分离冷凝器，大大完善了蒸汽机，热效率达3%，开始了蒸汽时代，掀起了第一次工业革命浪潮。
1794年英国人罗伯特.斯却里塔(RobertSteet)提出了燃用松节油或柏油的内燃机原理，首次提出燃料与空气混合的原理。
1799年法国化学家莱蓬(Lebon) 建议采用照明煤气作燃料并用电火花点火。
| 1820年英国人塞歇尔(W . Cecil) 用氢煤气作燃料,使内燃机以60+/ min转动起来。
1833年英国人莱特(WL. Weight)提出“爆发” 发动机，摆脱了真空发动机的影响，直接利用燃烧压力推动活塞作功。
1857年意大利恩.巴尔桑奇(Engenio Bersanti)和马特依西(Matteucci) 制成自由活塞发动机，第一次实现了爆发作功。
1860年法国人兰诺(Lenoir) 研制成功第一台实用的二冲程、无压缩、电火花点火的煤气机。
1862年法国工程师包.德.罗沙(Beau de Rochas)第一次提出了近代发动机等容燃烧的四冲程循环原理。
诞生：1876年Nikolaus August Otto发明了世界第一台四冲程煤气机。
1886年Benz和Daimlet按Otto的四冲程原理，造出第一台车用汽油机。
1886年Benz和Daimler将发明的汽油机用在车.上，发明了第一部汽车。
汽车环保学 第六章内燃机机外净化技术
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空燃比特性
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撞击
拦截
扩散
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三效催化净化技术(TWC)
主要使用贵金属+陶瓷载体, Pt, Rd, Pd 寿命要求80000-160000km, 防中毒很关键!
曲轴箱(crankcase)排放控制
Evaporative emission control
汽油机排气后处理技术 柴油机排气后处理技术 非排气污染物控制技术 车用燃料和排放
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思考题
目前内燃机的代用燃料如CNG、LPG、甲醇、 乙醇、二甲醚等对内燃机的排放有何影响？
稀燃汽油机如何使用催化转换器进行对有害 排放的转化？
非排气污染物的净化是如何进行的？
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催化反响过程
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第二节 柴油机排气后处理技术
1、氧化催化转化器——用于降低SOF〔可溶性 有机物〕、HC和CO。 2、微粒捕集器——用于降低PM排放。 3、NOx复原催化转化器——用于降低NOx排放。
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第二节 柴油机排气后处理技术
一、氧化催化转化器
欧洲和德国的一些柴油轿车上得到应用，但美、日等应用 不普遍。
二、微粒捕集器〔又叫微粒过滤器〕
过滤材料：陶瓷蜂窝载体、陶瓷纤维编织物、金属蜂窝载体、 金属纤维编织物、纸滤芯〔排温小于100～130℃〕等。
捕集机理：撞击、拦截、扩散。
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第二节 柴油机排气后处理技术
三、柴油机NOx复原催化转换器
内燃机与燃料的关系
内燃机与燃料的关系1859年美国人（E.L.Drake）首先在宾夕法尼亚州用机械化方法开采石油。
19世纪60年代，美国人开始懂得用间歇法蒸馏石油而分割其不同馏分。
1862年美国人首次用分流法分离出来的重油代替煤和木炭作为炉用和工业用燃料。
1886年德国人发明了汽油机。
1893年德国人首创柴油机。
至此，内燃机与石油结下了不解之缘。
1913年W.Mburton发明了用用热裂化装置，从重油中生产汽油和柴油。
这一时期，不仅汽车工业获得了长足的发展，而且把汽油机用作飞机的发动机。
1936年出现固定床催化裂化重油的方法。
1939年用烷基化装置制造汽油的方法成功。
1940年又创制了用丁烷异构方法制造汽油。
1949年催化重油的炼油方法开始应用。
与此同时，坦克、装甲车用的加强式发动机的发展，促进了汽油的发展，喷气式飞机的航速不断增加促进了喷气燃料的品质的不断提高，汽油机的压缩比和热效率不断提高，也推动了汽油机性能的不断提高。
至此，50—60年代，汽车和发动机工业以及炼油工业都已达到很高的水平。
1973年中东战争和石油危机以后，发动机各种代用燃料的研究和使用逐步兴起。
另外，由于石油资源日趋减少，同时各国政府对城市汽车排放标准的从严控制，从而促使人们寻找清洁的代用石油燃料的替代燃料。
历史和现实一再证明：燃料的发展促使了发动机的发展，而发动机的发展反过来推动了各种燃料的发展。
另一方面，发动机与燃料又存在着相互制约的关系。
较高的压缩比一直以来都是提高发动机功率的有效手段，但高压缩比的同时会引起爆燃现象。
这就要求燃料具有较高的辛烷值，实验表明为了获取辛烷值较高的汽油，在炼制过程中往往需要消耗比增加相应压缩比带来的能量还要多。
基于燃料与发动机之间的这种特殊关系，可见，要研究和发展内燃机工业，必须同时重视内燃机燃料的研究。
汽油，柴油作为传统的燃料有着自身无可替代的优势，但从资源合理利用和环境角度考虑，代用燃料也需要受到我们的关注。
(完整版)内燃机原理课后习题与答案
第一章发动机的性能1.简述发动机的实际工作循环过程。
1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。
此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。
2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。
压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。
3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。
作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。
4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。
（5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。
3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。
提高工质的绝热指数κ可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。
⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。
⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。
⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。
⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。
⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。
4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。
它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。
5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。
主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。
九年级物理下册《燃料的利用和环境保护》知识点整理
九年级物理下册《燃料的利用和环境保护》知识点整理一、燃料的热值想想议议人类从什么时候起开始使用火?2日常生活中常用的燃料有哪些?并从固、液、气三态给它们归类3燃料燃烧时，能量是怎样转化的?4根据你的经验，相同质量的不同燃料，燃烧时放出的热量相同吗?分析与结论二、燃料燃烧时能的转化现代社会中，人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的内能燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能，也就是常说的释放能量2燃料热值的意义燃料的种类很多，由于燃料的成份不同，相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出热量不同，在物理学中就用燃料的热值来表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小也就是我们俗语中的：燃料顶烧不顶烧3定义g的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值由定义可知热值的单位是“/g”4热值的物理意义表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少如木炭的热值为34×107/g，它表示：1g的木炭完全燃烧时所放出的热量是34×107同种燃料的热值相同，不同燃料的热值不同放出热量的计算如果用表示完全燃烧燃料的质量，用q表示该种燃料的热值，用Q放表示燃料完全燃烧时所放出的热量，则：Q放=·q 其中：的单位是g,q的单位是/g，Q放的单位是注意正确理解燃料的热值：理解热值的物理意义是本节的重点。
对于热值的定义，我们要抓住其中的三个关键词：1g;某种燃料;完全燃烧“1g”出热值是针对一定质量的燃料而言的，这一定质量是1g如果燃烧的不是1g的燃料。
那么，完全燃烧时放出的热量值与热值的大小便不同“某种燃料”是说明热值与燃料的种类有关确定的燃料才有确定的热值，不同的燃料有不同的热值，由此可见，热值反映了燃料的燃烧特性。
热值大，反映1g的这种燃料完全燃烧时放出的热量多，或者说，化学能转化成的内能多“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽1g的某种燃料，只有在完全燃烧时放出的热量才是这种燃料的热值，如果没有完全燃烧放出的热量就比热值小热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能的本领的大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃烧的形态、质量、体积是否完全燃烧均没有关系三、燃料的有效利用影响燃料有效利用的因素一是燃料不可能完全燃烧;二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用2炉子的效率炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比叫做炉子的效率现代化大型锅炉的效率可达90%以上，一般小型锅炉的效率不足60%3提高燃料利用率的方法提高燃料的利用率是节约能源的重要措施把固体燃料磨成粉末吹进炉膛燃烧，加大送风量，可使燃料燃烧得更充分，加大受热面积，可减小烟气带走的热量，这些都是提高炉子的效率和燃料利用率的具体措施四、补充知识：热机效率热机能量的损失燃料未能完全燃烧由于燃料的优劣，内燃机汽缸与活塞的密封程度等原因，热机不可能将燃料完全燃烧，这必将有一部分能量损失不过，这里损失的能量很小2废气带走很大一部分能量四冲程内燃机的一个工作循环中用气冲程将汽缸中的废气排放掉，但此时废气的温度仍很高，内能较大3一部分能量消耗在散热上热机大部分是由金属组成，金属是热的良导体，传递了部分燃料燃烧所释放的热量，所以散热也是能量损失的一个方面4克服摩擦做功活塞和曲轴在运动时要克服摩擦做功，这部分能量也要靠燃料燃烧的内能来提供热机的效率定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧所释放的能量之比2公式：η=\×100%注意由于热机在工作过程中，总有能量损失，所以热机的效率总小于1，汽油机的效率为20%～30%，柴油机的效率为30%～4%柴油机的效率比汽油机的效率高，这主要是因为柴油机的构造和工作过程与汽油机有所不同，柴油机在压缩冲程中的压缩比比汽油机更大提高热机效率的主要途径使燃料充分燃烧2尽量减少各种热损失3在热机的设计和制造上，采用先进的技术4使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整运动零之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的功五、环境污染废气污染热机燃料在燃烧过程中能放出一定量的有毒气体和粉尘，这些气体和粉尘都会污染空气，有害于人类的健康和动植物的正常生长，产生的酸雨有害于农、林、渔业导致城市空气污染的主要原因是各种车辆排放的废气;导致环境污染的主要原因是燃料燃烧后的废气、废渣以及各种废液的排放2噪声污染热机以及热机带动的机器产生的噪声是环境污染的又一方面五、环境保护措施改进燃烧设备，消除烟尘2提高燃料的综合利用，采取集中供热在北方的取暖设备中，就是采用锅炉烧的水蒸气供给各家各户的散热管，这样就减少了大气污染;在城市中使用管道煤气和液化气，提高了燃料的利用率，也改善了环境3充分开发利用污染少和无污染的能源如人们正在想办法利用太阳能4在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。
内燃机使用的燃料
内燃机燃烧学
解决上述问题的研究主要包括以下几个方面： 改变喷油器结构及工作时温度条件、在燃油中加 添加剂、植物油脱胶及脂化处理等。 近来，世界粮食短缺，粮油价格上涨，也引起 了人们对生物燃料的批评，认为生物燃料在与人 争粮食，生物燃料的推广使用引起了一些争议。
内燃机燃烧学
第二章 燃料与燃烧
第一节 内燃机中使用的燃料
燃料
液体燃料
气体燃料
汽油
柴油
醇类
生物燃料
CNG
LPG
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（一） 气体燃料
1、成分
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压缩天然气（CNG)主要成分是甲烷，还有少量 的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等成分，一般以20MP 压力储存在特质的钢瓶内。 液化石油气(LPG)的主要成分是乙烷丙烷和丁烷， 还含有少量的乙烯丙烯和丁烯, 液化石油气一般 在高压下(约2.8MP)贮藏在钢瓶内，在大气条件下 即成为气体，对商业用LPG在38℃时的最高蒸气压 力为208kpa。
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（三） 清洁燃料
根据我国国家发改委于2007年底发布的《产业 结构调整指导目录（2007年本）》，发改委鼓励 的新能源汽车应用的清洁燃料类型有：压缩天然 气、氢燃料、生物燃料、合成燃料、二甲醚类等 替代燃。
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一、醇类燃料 甲醇（CH3OH）或者乙醇(C2H5OH) 甲醇又名木酒精，乙醇又名酒精。
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研究法的试验条件是；进气温度为51.70℃，转速n ＝600r/min，点火提前角13°CA。 马达法的试验条件是：进气温度为148.92℃，转速 n=900 r/min，点火提前角19-26°CA。
研究法辛烷值比较适合于中、低转速时应用； 马达法辛烷值适合中、高转速时应用。 两种辛烷值的数值差称为敏感度（Sensitivity)， 它与燃料的化学组成有关。
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第六章内燃机的代用燃料
6-1发展代用燃料内燃机的重要性
一、石油资源的匮乏：储采比
二、全球环境的恶化：环境保护，清洁燃烧
三、我国面临的严峻形势
6-2内燃机的代用燃料
一、液体代用燃料
（一）醇类燃料
1、概述
种类：甲醇（CH3OH），乙醇（C2H5OH）
来源：甲醇：天然气、煤、生物提取；乙醇：含糖或淀粉的农作物发酵
发展：瑞典，美国，德国，日本，我国等
2、醇类燃料的物化特性和使用特性
1）醇类燃料的低热值比汽油低，燃烧理论空气量少
2）醇类燃料的蒸发潜热比汽油大得多，在燃料蒸发时温降大
3）醇类燃料的辛烷值高，十六烷值低
3、醇类燃料在汽油中的溶解度和助溶剂
醇类燃料和汽油的混合
单一燃料为主时互溶温度低
添加高碳醇、苯、丙酮等助溶剂
乙醇溶于汽油和柴油的临界温度和含水率有关
4、醇类燃料在发动机上的试验结果
（1）点燃式发动机
醇含量较低：功率略有提高，能耗略有降低，排放不同程度下降
醇含量较高：排放改善效果明显，但有未燃醇和醛等有害排放
（2）压燃式发动机：十六烷值低，采用助燃措施
5、醇类燃料的优缺点
（1）甲醇：
优点：生产成本低；液体燃料，运输基础设施投入少；清洁代用燃料
缺点：有毒；排气中醇、醛需进行排气后处理；对有色金属、橡胶都有腐蚀作用，对燃油系统在结构上和材料上采取措施
（2）乙醇
优点：辛烷值高，无毒，对环境无危害；含氧燃料，实现无烟排放，排放明显下降；可用于汽油机或柴油机
缺点：生产成本高：粮食，能源作物
（二）二甲醚（DME）
化学组成：CH3OCH3
优点：广泛的可获得性；超清洁：不采用复杂的后处理装置即可达欧III标准；生产成本得到降低
（三）煤制油
将煤炭通过化工过程变成油品：1、直接液化：高压加氢；2、间接液化：气化成合成气，合成液体燃料
个人观点：能源浪费，得不偿失
（四）生物柴油
非化石的可再生能源；30多种；粘度高，低温流动性差；纯生物油，植物油和柴油的混合油；废油
二、气体代用燃料
1、起源：最早采用煤气
种类：天然气，液化石油气，沼气，煤气，氢气
压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）
单一燃料，两用燃料，混合燃料；保有数量
2、液化石油气
成分：丙烷，丁烷
特点：汽化温度低；燃烧特性与汽油相当；辛烷值高，可采用较高压缩比3、天然气
成分：甲烷；储存方式：压缩气体，液态
特点：排放性、经济性好；辛烷值高，可采用高压缩比；CNG能量密度较小（三）氢气
三、电能
（一）电动汽车
无常规排放；电池、电能
问题：开发高能量密度、低成本、长寿命蓄电池
里程、加速性能
（二）混合动力汽车（HEV）
特点：将热机、能量储存、发电机、电动机、机械驱动装置、车轮有机结合有动力源
高负荷：高效率内燃机
低负荷：电动机
日本丰田公司：Prius
(三)燃料电池汽车
氢气和氧气发生电化学反应
排出水蒸气
氢气：来自天然气、甲醇、生物质、太阳能、化工厂的伴生气等
困难：燃料储存，生产成本高，燃料电池的尺寸大，需要高性能的质子交换膜、复杂的控制系统。