第四章车用替代燃料
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5）腐蚀性大
醇类燃料的化学活性较强，对铜、铝等金属具有较 强的腐蚀能力，对橡胶和塑料等非金属材料也具有较大 的溶胀作用。
6）易产生气阻
醇类燃料的沸点低，有助于形成燃料与空气的 混合气。但温度高时，容易在燃油供给系统产生气 阻现象，严重时会使供油中断，发动机熄火。
7）贮存和使用方便
醇类燃料在常温下为液体状态，和传统燃料的 汽油、柴油相似，所以其储存和使用比较方便。
乳化燃料
汽车发动机在工作时，不仅消耗石油燃料，同时还 排放出有害物质，污染环境。若采用乳化燃料．不仅能 减少排气中的氮氧化合物（NOx）等有害成分．降低烟 度，减少污染，而且还能有效地降低燃油消耗、使用乳 化燃料是节能和降低污染的良好措施之一。
乳化燃料就是把燃料和水在乳化剂的作用下使其乳 化且使乳化液稳定。
8）排放污染低
醇类燃料的蒸发潜热大，甲醇的蒸发潜热约为汽油的3.7倍，乙醇 的蒸发潜热约为汽油的2.9倍，所以使用醇类燃料的燃烧温度较低，对 NOx的生成有抑制作用；醇类燃料分子中没有CC键结构，燃烧中不会有 多环芳香烃通过缩合形成碳烟粒子的现象。
乙醇燃料的生产
ຫໍສະໝຸດ Baidu发酵法
1）发酵法生产乙醇的原料
❖ 含糖作物和副产物，如甘蔗、甜菜、甜高粱； ❖ 淀粉质作物，如玉米、高粱、小麦、红薯、马
醇类燃料的辛烷值高，是良好的汽油机替代燃料。
但由于其着火性差，十六烷值比柴油低好多，所以在 柴油机上使用比较困难。汽油机中应用醇类燃料主要 有两种方法：掺醇燃烧和纯醇燃烧。
1 掺醇燃烧 是指把乙醇以不同比例掺入汽油中。用E （Ethanol）表示。 （1）掺醇汽油的优点 1）抗爆性好。 2）排放尾气中NOx、烃类及CO含量低。
3）着火极限宽
可燃混合气的着火极限是指混合气可以着火的最低浓度与 最高浓度之问的范围．浓度是以空气中可燃气的容积百分比表示。
醇类燃料的着火极限比汽油宽得多，可实现稀薄燃烧，能 有效降低发动机在部分负荷时的能量消耗与排放污染。
4）热值低
一般醇类代用燃料的热值比石油类燃料热值低，但由于醇 类含氧．混合燃料燃烧时所需的理论空气量少，且燃料的有效输 出功率不仅取决于燃料的热值，还与可燃混合气的热值有关，甲 醇汽油在理论空燃比下形成的混合气的热值大体上与汽油燃料在 相同条件下一样。所以，只要供给质量合适的混合气，并不会影 响发动机功率的输出变化。
一、乳化燃料节能降污的原理
（1）微爆理论：此理论认为，乳化燃料中含有油 包水型分子基团，在乳化燃料受热汽化形成可燃 混合气的过程中，由于水的沸点低于油，所以油 包水型分子基团中的水会先于油蒸发，汽化压力 冲破油膜的阻力使油滴发生爆炸，爆炸的结果是 使油滴变得更加细小，与空气混合得更加均匀。
醇类燃料的特点 1）辛烷值高 汽油发动机燃料的抗爆性是非常重要的性能之一。
而醇类燃料的辛烷值比汽油高。但值得注意的是他们的 灵敏度数值却很大，这点在使用中应特别注意。
灵敏度是利用研究法测定的辛烷值与利用马达法测定的辛烷值之差值， 即灵敏度=RON-MON。灵敏度反映的是汽油机燃料的抗爆性能随汽油机运转 工况（如转速提高等）激烈程度增加而降低的情况。对汽油机来说，灵敏度越 小越好。醇类燃料的灵敏度大，说明它们在低速时的抗爆性能比中、高速时要 好。
4）掺醇汽油的低温启动性差，高温时易发生气阻。
2 纯醇燃烧
纯醇燃烧是指单纯燃烧甲醇或乙醇燃料。从弥补石油 资源短缺的角度来说，纯醇燃料用于发动机燃烧比掺醇燃 烧，尤其是低比例掺醇燃烧更具有实际意义。因此，对纯 醇燃料的使用也进行了许多研究工作。
需要对发动机进行较大改动，包括：调整供油系统、 加大油泵供油量、加装进气预热装置和改善零部件的抗腐 蚀性能等。
2）蒸发潜热大
是指在常压沸点下，单位质量的纯物质由液体状态变为气 体状态需吸收的热量或由气体状态变为液体状态需放出的热量。
醇类燃料蒸发潜热大会使形成的混合气浓度较低，从而使 发动机起动困难。因此，燃烧醇类燃料的发动机需加装进气预热 系统。
甲醇燃料汽化潜热大可以降低迸气温度，从而提高充气效 率。还有汽化潜热大，可改善燃烧后发动机内部冷却条件，因而 改善发动机的动力性。
第三章 车用替代燃料
在石油资源日益减少、环境污染日益严重的双重作 用下，开发和寻找污染较少、经济便宜的替代燃料已成 为当务之急。车用替代燃料的双重标准主要包括：
1）资源必须丰富。 2）价格应比较便宜，以便于大范围推广。 3）能量密度大，热值高，携带较少的数量时就能 使汽车有足够的续驶里程。 4）毒性低，环境污染小。 5）安全性好，易于输送、贮存和使用。 6）对内燃机的可靠性无不良影响。 根据如上选择标准，有广阔发展前景的替代燃料 主要有醇类燃料、乳化燃料、天然气、液化石油气、氢 气等。
石油主要代用燃料
醇类燃料
甲醇可从煤炭及天然气中提炼，或采用生物材料生产，工艺成熟。
乙 醇 生 产 原 料 是 植 物 ， 如 巴 西 用 甘 蔗 生 产 乙 醇 。 目 前 使 用 的 乙 醇 燃 料 主 要 有 E85 （85%乙醇和15%汽油）和E95。我国使用的乙醇燃料主要是E90（ 10%乙醇和90%汽 油）。 乙醇还用作为汽油添加剂，提高抗爆性，汽油中加入约10%的乙醇或乙基叔 丁醚（ETBE）。比汽油减少30%的烟雾。
醇类燃料的蒸发潜热高，使掺醇汽油形成的混合气燃烧温度低，因而排放尾气 中NOx含量低；醇类燃料含氧，且C/H值较汽油小，使掺醇汽油形成的混合气燃烧也 较完全，因而尾气中烃类与CO含量也相应低。
3）价格低
（2）掺醇汽油的缺点
1）醇类燃料与汽油的互溶性较差。在很大比例范围 内必须借助助溶剂。
2）掺醇汽油易出现分层现象。 3）掺醇汽油对发动机的金属、橡胶和塑料等材料具 有一定腐蚀性。
铃薯； ❖ 纤维素原料，如木材、木屑、秸秆。(我国废弃
生物质资源量约相当于每年2-4亿吨标准煤)
目前，发酵法生产乙醇的原料基本上属于前两 类。目前应大力发展和完善秸秆为原料的乙醇 生产工艺。
生产工艺
淀粉或 糖化酶 纤维素
酒化酶
糖
酒精
C6H12O6
葡萄糖
酒化酶 2C2H5OH＋2CO2
60-72h
醇类燃烧的应用
醇类燃料的化学活性较强，对铜、铝等金属具有较 强的腐蚀能力，对橡胶和塑料等非金属材料也具有较大 的溶胀作用。
6）易产生气阻
醇类燃料的沸点低，有助于形成燃料与空气的 混合气。但温度高时，容易在燃油供给系统产生气 阻现象，严重时会使供油中断，发动机熄火。
7）贮存和使用方便
醇类燃料在常温下为液体状态，和传统燃料的 汽油、柴油相似，所以其储存和使用比较方便。
乳化燃料
汽车发动机在工作时，不仅消耗石油燃料，同时还 排放出有害物质，污染环境。若采用乳化燃料．不仅能 减少排气中的氮氧化合物（NOx）等有害成分．降低烟 度，减少污染，而且还能有效地降低燃油消耗、使用乳 化燃料是节能和降低污染的良好措施之一。
乳化燃料就是把燃料和水在乳化剂的作用下使其乳 化且使乳化液稳定。
8）排放污染低
醇类燃料的蒸发潜热大，甲醇的蒸发潜热约为汽油的3.7倍，乙醇 的蒸发潜热约为汽油的2.9倍，所以使用醇类燃料的燃烧温度较低，对 NOx的生成有抑制作用；醇类燃料分子中没有CC键结构，燃烧中不会有 多环芳香烃通过缩合形成碳烟粒子的现象。
乙醇燃料的生产
ຫໍສະໝຸດ Baidu发酵法
1）发酵法生产乙醇的原料
❖ 含糖作物和副产物，如甘蔗、甜菜、甜高粱； ❖ 淀粉质作物，如玉米、高粱、小麦、红薯、马
醇类燃料的辛烷值高，是良好的汽油机替代燃料。
但由于其着火性差，十六烷值比柴油低好多，所以在 柴油机上使用比较困难。汽油机中应用醇类燃料主要 有两种方法：掺醇燃烧和纯醇燃烧。
1 掺醇燃烧 是指把乙醇以不同比例掺入汽油中。用E （Ethanol）表示。 （1）掺醇汽油的优点 1）抗爆性好。 2）排放尾气中NOx、烃类及CO含量低。
3）着火极限宽
可燃混合气的着火极限是指混合气可以着火的最低浓度与 最高浓度之问的范围．浓度是以空气中可燃气的容积百分比表示。
醇类燃料的着火极限比汽油宽得多，可实现稀薄燃烧，能 有效降低发动机在部分负荷时的能量消耗与排放污染。
4）热值低
一般醇类代用燃料的热值比石油类燃料热值低，但由于醇 类含氧．混合燃料燃烧时所需的理论空气量少，且燃料的有效输 出功率不仅取决于燃料的热值，还与可燃混合气的热值有关，甲 醇汽油在理论空燃比下形成的混合气的热值大体上与汽油燃料在 相同条件下一样。所以，只要供给质量合适的混合气，并不会影 响发动机功率的输出变化。
一、乳化燃料节能降污的原理
（1）微爆理论：此理论认为，乳化燃料中含有油 包水型分子基团，在乳化燃料受热汽化形成可燃 混合气的过程中，由于水的沸点低于油，所以油 包水型分子基团中的水会先于油蒸发，汽化压力 冲破油膜的阻力使油滴发生爆炸，爆炸的结果是 使油滴变得更加细小，与空气混合得更加均匀。
醇类燃料的特点 1）辛烷值高 汽油发动机燃料的抗爆性是非常重要的性能之一。
而醇类燃料的辛烷值比汽油高。但值得注意的是他们的 灵敏度数值却很大，这点在使用中应特别注意。
灵敏度是利用研究法测定的辛烷值与利用马达法测定的辛烷值之差值， 即灵敏度=RON-MON。灵敏度反映的是汽油机燃料的抗爆性能随汽油机运转 工况（如转速提高等）激烈程度增加而降低的情况。对汽油机来说，灵敏度越 小越好。醇类燃料的灵敏度大，说明它们在低速时的抗爆性能比中、高速时要 好。
4）掺醇汽油的低温启动性差，高温时易发生气阻。
2 纯醇燃烧
纯醇燃烧是指单纯燃烧甲醇或乙醇燃料。从弥补石油 资源短缺的角度来说，纯醇燃料用于发动机燃烧比掺醇燃 烧，尤其是低比例掺醇燃烧更具有实际意义。因此，对纯 醇燃料的使用也进行了许多研究工作。
需要对发动机进行较大改动，包括：调整供油系统、 加大油泵供油量、加装进气预热装置和改善零部件的抗腐 蚀性能等。
2）蒸发潜热大
是指在常压沸点下，单位质量的纯物质由液体状态变为气 体状态需吸收的热量或由气体状态变为液体状态需放出的热量。
醇类燃料蒸发潜热大会使形成的混合气浓度较低，从而使 发动机起动困难。因此，燃烧醇类燃料的发动机需加装进气预热 系统。
甲醇燃料汽化潜热大可以降低迸气温度，从而提高充气效 率。还有汽化潜热大，可改善燃烧后发动机内部冷却条件，因而 改善发动机的动力性。
第三章 车用替代燃料
在石油资源日益减少、环境污染日益严重的双重作 用下，开发和寻找污染较少、经济便宜的替代燃料已成 为当务之急。车用替代燃料的双重标准主要包括：
1）资源必须丰富。 2）价格应比较便宜，以便于大范围推广。 3）能量密度大，热值高，携带较少的数量时就能 使汽车有足够的续驶里程。 4）毒性低，环境污染小。 5）安全性好，易于输送、贮存和使用。 6）对内燃机的可靠性无不良影响。 根据如上选择标准，有广阔发展前景的替代燃料 主要有醇类燃料、乳化燃料、天然气、液化石油气、氢 气等。
石油主要代用燃料
醇类燃料
甲醇可从煤炭及天然气中提炼，或采用生物材料生产，工艺成熟。
乙 醇 生 产 原 料 是 植 物 ， 如 巴 西 用 甘 蔗 生 产 乙 醇 。 目 前 使 用 的 乙 醇 燃 料 主 要 有 E85 （85%乙醇和15%汽油）和E95。我国使用的乙醇燃料主要是E90（ 10%乙醇和90%汽 油）。 乙醇还用作为汽油添加剂，提高抗爆性，汽油中加入约10%的乙醇或乙基叔 丁醚（ETBE）。比汽油减少30%的烟雾。
醇类燃料的蒸发潜热高，使掺醇汽油形成的混合气燃烧温度低，因而排放尾气 中NOx含量低；醇类燃料含氧，且C/H值较汽油小，使掺醇汽油形成的混合气燃烧也 较完全，因而尾气中烃类与CO含量也相应低。
3）价格低
（2）掺醇汽油的缺点
1）醇类燃料与汽油的互溶性较差。在很大比例范围 内必须借助助溶剂。
2）掺醇汽油易出现分层现象。 3）掺醇汽油对发动机的金属、橡胶和塑料等材料具 有一定腐蚀性。
铃薯； ❖ 纤维素原料，如木材、木屑、秸秆。(我国废弃
生物质资源量约相当于每年2-4亿吨标准煤)
目前，发酵法生产乙醇的原料基本上属于前两 类。目前应大力发展和完善秸秆为原料的乙醇 生产工艺。
生产工艺
淀粉或 糖化酶 纤维素
酒化酶
糖
酒精
C6H12O6
葡萄糖
酒化酶 2C2H5OH＋2CO2
60-72h
醇类燃烧的应用