新型燃料汽車調(diào)查與分析畢業(yè)論文

1、蘇州工業(yè)職業(yè)技術學院蘇州工業(yè)職業(yè)技術學院 畢業(yè)實踐任務書畢業(yè)實踐任務書 系系 名名 稱稱 汽車工程學院汽車工程學院 專業(yè)及班級專業(yè)及班級 汽制汽制 4 班班 學生姓名學生姓名 學學 號號 13 畢業(yè)論文題目畢業(yè)論文題目 新型燃料汽車調(diào)查與分析新型燃料汽車調(diào)查與分析 指導教師（簽字）指導教師（簽字） 教研室主任（簽字）教研室主任（簽字） 系主任（簽字）系主任（簽字） 2013 年年 12 月月 19 日日 課課 題題 簡簡 介介 新型燃料汽車的調(diào)查與分析 課課 題題 任任 務務 及及 要要 求求 1. 課題任務： 撰寫一篇以新型燃料汽車調(diào)查與分析的論文。 撰寫相關資料文獻的檢索綜述。 2. 課題

2、要求： 如實撰寫，可引用，但切勿抄襲。 進進 程程 安安 排排 一 學習、查閱資料、熟悉任務要求、確定方案。 （12 月 10） 二 分析任務功能和結構，分析任務的數(shù)據(jù)要求，開發(fā)任務內(nèi)容。 （12 至 12 日） 三 設想并選擇合理的方案，功能分解，設計論文結構。 （12 月 13 日 12 月 15 日） 四 進行任務設計，實現(xiàn)任務的功能要求。 （12 月 15 日至 12 月 18 日) 五 撰寫畢業(yè)論文，提交畢業(yè)論文初稿，并根據(jù)老師的意見和建議進行修改。 （12 月 18 日至 12 月 23 日） 六 提交畢業(yè)論文的最終稿，準備畢業(yè)設計答辯。 （1 月 8 日 1 月 14） 參參 考

3、考 資資 料料 1 曹靜.氫能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢j.汽車的研究與開發(fā)，2005 12：1-3. 2 吳冠京.車用清潔燃料.石油工業(yè)出版社，2008. 3 國家發(fā)改委課題組我國發(fā)展經(jīng)濟型汽車的前景及措施研究r. 2005,2:3- 6. 4 劉世友.燃料電池的開發(fā)與展望.新能源，2008，21（2）：39-41. 5 陳進富.汽車替代燃料及其發(fā)展前景.現(xiàn)代化工，2006，16（95）：13-16. 6 宋文生，李磊，王字新燃料電池汽車氫源j汽車工程，2003，(25) 4：417 7 陳禮璠，杜愛民等.汽車節(jié)能技術.人民交通出版社，2005. 8 孫孝仁.21 世紀世界能源發(fā)展前景j.中國能

4、源.2008， （2）：19-20. 湖南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)實踐開題報告書湖南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)實踐開題報告書 系系 別：別：汽車工程學院汽車工程學院 專業(yè)：專業(yè)： 汽車制造與裝配技術汽車制造與裝配技術 學生姓名學生姓名 米先帆米先帆 班班 級級 汽制汽制 4 4 班班 學學 號號 1313 論文名稱論文名稱新型燃料汽車的調(diào)查與分析新型燃料汽車的調(diào)查與分析 課題課題 準備準備 情況情況 十一五”規(guī)劃綱要中提出了新型燃料汽車的概念，即使用傳統(tǒng)柴油、汽油以 外的燃料，以內(nèi)燃機為動力的汽車。新型燃料主要包括燃氣（天然氣、液化石油 氣） 、醇醚類燃料（乙醇、二甲醚等） 、合成油、生物柴油、氫能等。

5、 隨著我國汽車工業(yè)快速發(fā)展，環(huán)境污染與能源緊缺這兩個重要的問題將愈顯 嚴峻。解決這些問題的有效途徑是： 1 ，采取政策與技術措施大幅度節(jié)約燃料消 耗； 2 ，開發(fā)應用各種清潔替代燃料。設想到 2020 年，經(jīng)過大家努力，全國汽 車燃料消耗比預測值節(jié)約 20 左右，替代燃料（尤其是可再生的替代燃料）比 例也達到 20 左右，能源緊缺與環(huán)境污染問題將會得到有效緩解。 從中國的情況來說，像之前講到北京、上海的污染情況已經(jīng)令人擔心。新型 燃料汽車能夠提供一種解決辦法。另外，通過使用這種汽車也讓中國的決策者和 老百姓更了解這個汽車的性能，讓他們能夠接受新型燃料汽車汽車。廠家也應該 了解一下發(fā)展中國家的情

6、況，發(fā)展中國家的使用者也可以更好了解新型燃料汽車 的性能和好處，應該說如果從根本上解決技術問題，新型燃料汽車在中國乃至世 界是具有良好的前景的。 思路思路 和和 方法方法 首先對論文題目進行了認真的分析和研究，初步擬定解決方案，本次論文題 目為新型燃料汽車的調(diào)查與分析。 同時要積極地搜索各種資料，以及多向指導老師請教來拓展自己的知識視野， 遇到設計難題和自己無法解決的問題時要及時與同學和指導教師探討，選出最佳 方案，順利的來完成論文。 擬重點解擬重點解 決的問題決的問題 1.幾大新型燃料、新型能源的優(yōu)缺點比較 2.新型燃料的綜合分析 3.氣體燃料的種類及性質(zhì) 4.開發(fā)清潔燃料汽車的意義 計劃進

7、度計劃進度 一 學習、查閱資料、熟悉任務要求、確定方案。 （12 月 10） 二 分析任務的功能和結構，分析任務的數(shù)據(jù)要求，開發(fā)任務內(nèi)容。 （12 至 12 日） 三 設想并選擇合理的方案，功能分解，設計論文結構。 （12 月 13 日 12 月 15 日） 四 進行任務設計，實現(xiàn)任務的功能要求。 （12 月 15 日至 12 月 18 日) 五 撰寫畢業(yè)論文，提交畢業(yè)論文初稿，并根據(jù)老師的意見和建議進行修改。 （12 月 18 日至 12 月 23 日） 六 提交畢業(yè)論文的最終稿，準備畢業(yè)設計答辯。 （1 月 8 日 1 月 14） 指導教師指導教師 意意 見見 簽名： 年 月 日 湖南工業(yè)

8、職業(yè)技術學院畢業(yè)實踐考核表湖南工業(yè)職業(yè)技術學院畢業(yè)實踐考核表 系別：系別： 汽車工程學院汽車工程學院 專業(yè)：專業(yè)： 汽車制造與裝配技術汽車制造與裝配技術 學學 生生 姓姓 名名米先帆米先帆班級班級汽制汽制 4 4 班班學號學號 1313 論文名稱論文名稱新型燃料汽車調(diào)查與分析新型燃料汽車調(diào)查與分析 評語評語評分評分 課題完成課題完成 情況及自情況及自 我我 評評 價價 簽名簽名 年年 月月 日日 評語評語評分評分 指指 導導 教教 師師 評評 價價 簽名簽名 年年 月月 日日 評語評語評分評分 評評 閱閱 教教 師師 評評 價價 簽名簽名 年年 月月 日日 評語評語評分評分 答答 辯辯 小小

9、組組 評評 價價 組長簽名組長簽名 年年 月月 日日 畢業(yè)實踐畢業(yè)實踐 評評 審審 組組 組長簽名組長簽名 年年 月月 日日 目 錄 摘 要 .1 關鍵詞 .1 一、新型燃料的簡介 .2 （一）幾大新型燃料、新型能源優(yōu)缺點的比較 .2 （二）新型燃料的綜合分析 .4 二、氣體燃料車的應用 .5 （一）氣體燃料的種類及性質(zhì) .5 1 作為燃料燃燒能產(chǎn)生熱能的氣體燃料可分為 4 大類.5 2 氣體燃料的性質(zhì).6 （二）專用氣體燃料汽車 .7 1 氣體燃料汽車的概況.7 2 氣體燃料汽車的布置.7 3 改善氣體燃料發(fā)動機性能的若干措施.7 4 汽油機汽車的改裝.7 5 柴油機改用氣體燃料的方法.7

10、（三）雙燃料汽車及同時使用兩種燃料汽車 .7 1 雙燃料汽車的兩種含義.7 2 影響雙燃料汽車性能的因素.7 3 提高雙燃料汽車性能的措施.8 4 同時使用兩種燃料的汽車.8 三、清潔燃料汽車及醇類燃料的應用 .8 （一）總論 .8 1 開發(fā)清潔燃料汽車的意義.8 2 對清潔燃料的要求及基本比較.9 3 清潔燃料汽車的性能.10 （二）醇燃料的生產(chǎn)及性質(zhì) .10 （三）汽車使用醇燃料的技術 .10 （四）醇燃料汽車供給系及性能 .11 1 醇燃料汽車的供油系.11 2 奧托循環(huán)醇燃料發(fā)動機的性能.12 （五）靈活燃料汽車 .12 1 靈活燃料汽車的構成及動力性能.12 2 靈活燃料汽車的排放及

11、水平.12 （六）醇燃料汽車的發(fā)展與研究 .12 四、結束語 .14 參考文獻 .15 新型燃料汽車的調(diào)查與分析新型燃料汽車的調(diào)查與分析 摘 要：汽車發(fā)展至今，可以說它已經(jīng)成為了千家萬戶的必備工具，但是隨著汽車數(shù)量的 瘋狂上升，空氣污染問題也日益加重，環(huán)保問題曾幾次在全球范圍的多國研討會中被提及，許多 國家都紛紛表示環(huán)保問題已經(jīng)成為全球最為關注的首要問題。為了環(huán)保這個迫在眉睫待解決的問 題，許多汽車廠商紛紛打出新能源，綠色環(huán)保的汽車牌，希望通過新能源的引入，獲得更多消費 者的青睞，獲得國家的大力支持，各式各樣的新能源種類頻頻出現(xiàn)：混合動力車、燃料電池車、 電動車、氫動力車等等.正在減少環(huán)境污染

12、和能源消耗多元化的影響下,為充分利用汽車新型燃料 資源,提高能源綜合利用效益,新型燃料之中的天然氣作為一種優(yōu)質(zhì)、價廉和清潔的汽車燃料已得 到廣泛應用。本文根據(jù)新型燃料的特性,結合當前中國汽車技術狀況和壓縮天然氣裝置的技術水平,研 究新型燃料在汽油和柴油發(fā)動機上的應用。 關鍵詞：汽車技術狀況；汽車新型燃料；新型燃料生產(chǎn)；能源綜合利用；發(fā)展前景； 能源是經(jīng)濟發(fā)展的基礎，沒有能源工業(yè)的發(fā)展就沒有現(xiàn)代文明。人類為了更有效 地利用能源一直在進行著不懈的努力。歷史上利用能源的方式有過多次革命性的變革， 從原始的蒸汽機到汽輪機、高壓汽輪機、內(nèi)燃機、燃氣輪機，每一次能源利用方式的 變革都極大地推進了現(xiàn)代文明的

13、發(fā)展。進入21世紀，環(huán)境與發(fā)展問題受到國際社會的 普遍關注，石油資源的日益短缺以及燃燒油品對環(huán)境造成的污染已成為許多國家調(diào)整 能源政策的出發(fā)點，不少國家將液化石油氣以及新型汽車燃料作為未來汽車的代用燃 料。常規(guī)車用燃料(汽油、柴油)主要來自石油,石油是不可再生的資源。進入新世紀, 對汽車的尾氣排放提出了更高的限制要求,從而對汽、柴油質(zhì)量也提出了越來越高的 質(zhì)量標準,在車用燃料環(huán)保、節(jié)能、高效的推動下,一些新型汽車代用燃料應運而生, 研發(fā)和應用新型汽車燃料已成為發(fā)展的唯一趨勢。 一、新型燃料的簡介 （一）幾大新型燃料、新型能源優(yōu)缺點的比較 近年來，國民經(jīng)濟及交通運輸業(yè)的飛速發(fā)展對能源的需求也日益

14、增長。而另一方 面世界石油資源日趨減少石油燃料短缺。同時隨著我國內(nèi)燃機保有量的穩(wěn)定增長內(nèi)燃 機排放所帶來的大氣污染也日益嚴重,能導致溫室效應的 co2也逐年增加。因此尋找一 種清潔的汽車代用燃料已成為許多相關科技工作者的研究目標。 （1）乙醇：乙醇作為一種醇類燃料，具有和其他醇類顏料共有的優(yōu)點： 1.醇類中含有氧基，碳氫比低，可實現(xiàn)無煙燃燒，污染輕微，燃燒干凈，能顯著 降低 co 的排放，在高緯度地區(qū)尤其有競爭力，因此酒精汽油也叫“環(huán)保汽油” ； 2.醇燃料的辛烷值高，可通過提高壓縮比來提高熱效率； 3.醇的氣化潛熱大、蒸汽壓力低，能降低缸內(nèi)溫度，減少發(fā)動機熱負荷，降低 nox，減少壓縮負功，

15、并可提高充氣系數(shù)； 4.醇的冰點比汽油低得多，故無需擔心在環(huán)境溫度比較低時，像汽油那樣在化油 器中容易結冰，影響化油器正常工作； 5.醇類的著火極限、燃燒速度快，在稀混合氣時仍能保持較高的火焰?zhèn)鞑ニ俣龋?這就使得選擇運轉(zhuǎn)工況時有較大的自由度，有利于凈化空氣及降低油耗。 （2）dme（二甲醚）：目前日本研究機構開發(fā)的一種稱為 dme(二甲醚),被認為是 有希望代替汽油與液化天然氣(lpg)的新型燃料。它最大的特點是在燃燒時絕不會產(chǎn) 生任何黑煙，由于其成份不含硫所以也不會產(chǎn)生硫化物(sox） ，氮氧化物(nox)的生成 量也比汽油和液化石油氣要少。dme 生產(chǎn)分為兩類,一類是甲醇脫水法，在天然氣中

16、混 入氧和水蒸氣,高溫加熱合成甲醇,再將其脫水生成 dme。另一類為直接合成法，將煤 炭等原料從合成甲醇到脫水所有的反應均在同一容器中進行,從技術角度來看生產(chǎn)技 術已近成熟。dme 與汽油相比,十六辛烷值(自燃性)高,燃料可以充分燃燒,因此不容易 產(chǎn)生氮氧化物。 （3）甲醇汽油：甲醇是有機可燃化合物，可由天然氣或煤炭經(jīng)合成氣采用銅基 催化劑制備。其性質(zhì)很適合于單獨作為汽車燃料或按一定比例與汽油摻和作汽車燃料。 甲醇汽油的穩(wěn)定性主要取決于混合液中的水分。當水分達到一定含量時甲醇會從 基礎汽油中分離,因此,使用甲醇汽油應嚴格控制水分。甲醇汽油對銅、鉛、鉍、鎳、 鋅等合金不產(chǎn)生腐蝕，相反,在混合燃料

17、中(乙醇汽油)摻入一定量的甲醇時,可抑制其 他醇類的腐蝕。在醇燃料中含有低于0.2%的水能防止腐蝕,而大于0.3%會發(fā)生相分離, 下層的水醇相形成電解質(zhì)對某些金屬產(chǎn)生電化學腐蝕。為此,在化油器或電噴系統(tǒng)可 采用鍍鉻、鍍鎳處理。關于甲醇汽油使用的安全性，汽車的進氣管溫度一般存 365400之間,甲醇的自燃點為470,不同比例甲醇汽油的自燃點隨加入甲醇的 比例升高而升高,其使用溫度均在自燃點以下,故有很大的安全系數(shù)。 （4）壓縮天然氣：壓縮天然氣是一種燃燒充分、無硫、絕對安全和有利環(huán)境的 燃料。改用壓縮天然氣的主要問題是儲氣罐太大太重,占了后背箱的三分之一。重量 過重加速后輪胎磨損和破裂;主要好處

18、是壓縮天然氣比汽油便宜得多，一立方米氣(相 當于一升油的能量）比一升汽油要便宜一半,經(jīng)濟性較好。因此也受到出租車的青睞, 目前改用壓縮天然氣的車中,出租車占85。此外,改氣可以減少石油的消耗。 （5）液態(tài)輕烴：使用液態(tài)輕烴燃料與使用天然氣、液化石油氣相比，具有較高 熱值，對人體沒有毒害，對環(huán)境幾乎達到零污染；運輸、貯存、加注和車載都方便， 尾氣排放污染物大幅下降、價格便宜和輕烴加油站建站費用低等優(yōu)點，是很好的汽車 代用燃料。 輕烴的原料來源十分廣泛，主要來源于油田、氣田、天然氣凈化廠等生產(chǎn)過程中 的伴生氣凝析液和煉油廠、溶劑油廠、石油化工廠、乙烯工廠的副產(chǎn)品,如煉油廠生 產(chǎn)的拔頭油、輕石腦油、

19、溶劑油廠生產(chǎn)的石油醚，油(氣)田生產(chǎn)的穩(wěn)定輕烴、天然氣 凈化廠生產(chǎn)的“塔底油”等,上述原料都能作為輕烴原料。 （6）新型鈉燃料電池：汽車燃料箱裝入的燃料為鈉硼氫化物(nabh),可在常規(guī)條 件下儲藏和攜帶。通過安裝在車上的催化器裝置,使 nabh 溶液在行車過程中不間斷的 產(chǎn)生氫(燃料)而提供給燃料電池。失去氫的糊狀物質(zhì)（已變化為 nabo)被車的收集器 所保存,在汽車燃料箱重新加注鈉燃料時,由電泵從收集器里吸出 nabo，排入燃料加注 站的化學反應設備中重新吸收氫而成為鈉硼氫作燃料，這種鈉燃料電池具有技術優(yōu)越 性,不僅技術障礙少,而且也利于在社會推廣燃料電池汽車。 （7）太陽能電池：目前，太

20、陽能電池的主流是通過加工硅結晶來生產(chǎn)的“結晶 硅系列” 。由于能夠使用半導體加工技術，因此主要以電機制造商為中心進行開發(fā)。 而本田的太陽能電池主要通過層疊銅、銦、鉀、硒等化合物薄膜來制造。與結晶硅系 列產(chǎn)品相比，能夠使用更少的材料制作太陽電池。因此，結晶硅系列最薄的厚度也有 200微米(微米為100萬分之1米)左右，而本田的產(chǎn)品成功地縮小到3微米。這樣，生產(chǎn) 時的能耗就減少到原來的1/6左右。 目前面臨的問題是:將光能轉(zhuǎn)換成電能時的轉(zhuǎn)換效率非常低。要想獲得相同的電 力,必須有較大的面積。而且,由于批量生產(chǎn)的制造技術難度大,因此,太陽能電池制造 商雖然認可 cigs 的低發(fā)電成本及低能耗,但認為

21、在一段時間內(nèi)結晶硅系列仍將主導太 陽能電池市場。 （二）新型燃料的綜合分析 從以上汽車新型燃料中我們可以看出，清潔的汽車代用燃料中電池燃料應為首選， 我國也曾在“純電動車”開發(fā)方面下功夫，雖有較大發(fā)展，但由于電池問題沒有解決,沒 有什么大的突破。如鉛酸電池,雖然廉價安全可靠，但能量低、重量高、體積大、續(xù) 行里程短,還需要建設地面充電檢測等設施，難于為地方政府、企業(yè)、用戶所接受;而 鎳氫、鋰離子、特別是燃料電池,雖然極具前途，但均很昂貴,且建設投入均很大,我 國只能少量試點，集中進行。內(nèi)燃機與電動機雙驅(qū)動的混合動力技術,將成為一段時 間內(nèi)清潔燃料汽車商業(yè)化的主導。 其中雙燃料汽車保留汽油、柴油的

22、供油系統(tǒng)，外加一套供氣系統(tǒng)，技術較為成熟； 專用氣體燃料汽車可以充分發(fā)揮天然氣理化性能特點，價格低，污染少，是最清潔的 汽車。 車用乙醇汽油是指在汽油組分油中，按體積比加入一定比例（我國規(guī)定比例是10%） 的變性燃料乙醇調(diào)配而成的一種新型清潔車用燃料。首次使用，應對油箱清潔性、無 水性加以確認。因此建議，行駛3萬公里以上車輛，在第一次使用車用乙醇汽油時， 最好對油箱進行徹底的清洗，排除油箱底部可能沉積的水及雜質(zhì)。因為車用乙醇汽油 由于含有一定量的變性燃料乙醇，易溶于水。不同于汽油，汽油可以與水分離，水分 沉積在油箱底部。而乙醇汽油中的變性燃料乙醇與油箱中沉積水互溶，造成油質(zhì)含水， 使之產(chǎn)生不易

23、點燃現(xiàn)象，影響發(fā)動機的正常工作，甚至加入后發(fā)動機無法啟動。 同 時，車用乙醇汽油具有較強的清洗作用。在使用初期，會把原來使用普通汽油時可能 形成的污垢等雜質(zhì)清洗下來，由油管吸入供油系統(tǒng)造成汽油濾芯或化油器霧化噴嘴、 電噴車的噴嘴被雜質(zhì)堵塞。因此，在使用車用乙醇汽油之前，應對油路系統(tǒng)進行一次 檢查清理，除去污垢。清洗作業(yè)應當在具有二類以上資質(zhì)的汽油車維修企業(yè)，嚴格按 照規(guī)范進行。重點對油箱、燃油濾清器、油泵、化油器、噴嘴油、油路及油路濾網(wǎng)等 逐項進行清洗。 二、氣體燃料車的應用 從減少汽車尾氣中有害排放物、保護環(huán)境以及尋求清潔燃料的角度出發(fā)，使用天 然氣、液化石油氣及氫燃料的汽車受到普遍的關注。

24、本章所介紹的氣體燃料汽車，主 要是指以天然氣及石油氣為燃料以及既能使用氣體燃料又能使用液體燃料的雙燃料汽 車。研究開發(fā)、生產(chǎn)氣體燃料汽車，首先要深入了解氣體燃料及該種汽車的特性，使 氣體燃料汽車具備優(yōu)良性能，還必須解決一些技術問題。 （一）氣體燃料的種類及性質(zhì) 1、作為燃料燃燒能產(chǎn)生熱能的氣體燃料可分為4大類 （1）單組分氣體燃料 烴化合物中較輕部分以氣態(tài)或蒸氣狀態(tài)存在，如甲烷(ch4)、丙烷(c3h8)、丁烷 (c4h10)、乙炔(c2h2)等。 （2）天然的礦物質(zhì)氣體燃料 在汽車上常用的有天然氣(natural gas)，以氣態(tài)存在。按儲存狀態(tài)分壓縮天然 氣(cng)及液化天然氣(lng)

25、。由石油礦藏中伴生的為石油氣(petroleum gas)，以液 態(tài)存在叫液化石油氣(lpg)。煤礦中的可燃氣叫煤氣。在一些文獻中，常將這些可燃 氣統(tǒng)稱為煤氣(gas)。 （3）生物質(zhì)氣體燃料 這是用可再生的生物質(zhì)原料或廢棄物生產(chǎn)出的氣體燃料。如將生物質(zhì)在低于 430的溫度下進行處理，生產(chǎn)出以甲烷為主并含有 co2及 h2的可燃混合體，其熱值 約為26mjm3，這種混合氣也叫熱解煤氣。又如將農(nóng)作物廢料、垃圾、糞便及污泥等 在常溫下進行隔絕空氣的厭氧處理，則可生產(chǎn)出含甲烷等的沼氣。 （4）工業(yè)生產(chǎn)及加工出的氣體燃料 生產(chǎn)氣體燃料的基本原料有煤、焦炭、重油及木材等生物質(zhì)。在一些工業(yè)生產(chǎn)中 常伴生出

26、一些氣體燃料。屬于這類氣體燃料的如焦爐煤氣、藍色水煤氣、發(fā)生爐煤氣 及高爐煤氣等。 另外，為了獲得較高的燃燒效率及低排放，也有人為地將某種液體燃料變成氣態(tài) 后再使用。例如將甲醇先在蒸發(fā)器中變成氣體，然后送入用鉑、銠或者銅等作為催化 劑的裂解反應器，在約500的溫度下，將甲醇裂解為 h2及 co。裂解甲醇氣的熱值比 液體甲醇高20，抗爆燃性好，熱效率高，由于其成分是 h2及 co，因此內(nèi)燃機使用 時排放較低。但是整個裝置較復雜，目前在汽車上未能推廣應用。 以上所述氣體燃料的熱能差異較大，按沃伯(wobbe)數(shù)分類，則如表4-1中所列。 如高爐氣、發(fā)生爐氣及藍色水煤氣的 wobbe 數(shù)只有16mj

27、m3，屬于低能燃料。盡管從 理論上分析，上述氣體燃料都可用作汽車燃料，但是綜合評價及對汽車適應性較好的 目前還只有天然氣、液化石油氣及氫氣。天然氣及石油氣中的主要成分是甲烷及丙烷， 所以在進行氣體燃料汽車性能試驗、分析、研究時，也有將甲烷、丙烷作為燃料的。 2、氣體燃料的性質(zhì) （1）一般特性，在常溫常壓下大都為氣態(tài)，有些氣體燃料在常溫及一定壓力下 可變?yōu)橐簯B(tài)，大多數(shù)在低溫、高壓下變成液壓。氣體燃料的氣相液相體積比值都比較 高。例如在15及一個大氣壓下，丙烷的這一比值為273。除了單成分氣體燃料外， 大多數(shù)氣體燃料由多種單組分組成，其構成及各自的比例隨產(chǎn)地及產(chǎn)出時間的不同而 不同?？扇細怏w燃料的

28、密度如果比空氣大，則從容器中泄漏出來后，會貼近地表面流 動，不易擴散，形成火災后的危險較大；如果比空氣輕，則易擴散到上空，形成火災 的危險較小。丙烷及丁烷相對空氣的密度分別為125及19，它們較易沉積在各處 縫隙中及地面上。液化石油氣的體積膨脹系數(shù)較大，向油箱充油時只能充滿90的空 間。 （2）天然氣及石油氣的特性，天然氣以氣態(tài)單獨存在或者與原油伴生。從煤礦 的排氣中，也可提取部分天然氣，但是由于它是由有機物沉積演變而成，其中含有較 多的高碳分子烴類、惰性氮、二氧化碳及硫化氫。天然氣的主要成分為甲烷，含量變 化范圍為8099，其它含有乙烷、丙烷及丁烷等，或者統(tǒng)稱為非甲烷成分，還含 有少量的惰性

29、氣氮及二氧化碳等。 不同產(chǎn)地的天然氣及石油氣的成分差異甚大，例如意大利有些地區(qū)天然氣中甲烷 含量高達995；科威特的一種天然氣則含有278高分子烴類的凝縮物；荷蘭的 一種天然氣含143的 n2，其熱值只有29mjm3；新西蘭及荷蘭的一種天然氣則分 別含有44的 co2及15的 h2s。 我國出產(chǎn)的一種天然氣的組成及含量如下： ch4094，c2h60012，c3h80008，c4h100004，c5h120002，h2 0033，n20001。從燃燒完善、有害排放物低的角度考慮，低碳、輕質(zhì)烴分子即 ch4含量較多則品質(zhì)較好。 天然氣在使用前通常不經(jīng)過處理，或者進行簡單的處理，例如在井口將高碳氫

30、化 合物凝縮液及水分分離掉；用堿洗滌或吸收法將二氧化碳及硫化氫除去。處理與否及 怎樣處理需根據(jù)天然氣組成及質(zhì)量要求而定。無需處理或處理方法簡單使天然氣成本 價格較低，也是用作汽車燃料的有利因素之一。 石油氣一方面是隨著原油伴生的；另一方面天然氣中含有較多碳分子稍多的烴類 凝縮液時，則將這種凝縮液單獨提出，也叫液化石油氣，其主要成分是丙烷、丁烷以 及少量的乙烷、乙稀及從 c5到 c12的直鏈烷烴等。將純度在95以上的丙烷及丁烷混 合在一起也常稱之為石油。 （二）專用氣體燃料汽車 1、氣體燃料汽車的概況：高壓天然氣汽車（cngv） 、液化天然氣汽車（lngv） 、 液化石油氣汽車（pgv） 、氫燃

31、料汽車（hv）. 2、氣體燃料汽車的布置：（1）天然氣汽車。 （2）天然氣增壓發(fā)動機汽車。 （3） 液化石油氣汽車。 3、改善氣體燃料發(fā)動機性能的若干措施：（1）提高容積效率、提高壓縮比、調(diào) 整最佳點火提前角及配氣相位。 （2）采用慣性增壓、廢氣渦輪增壓及廢氣再循環(huán)。 （3）設計選配良好的燃燒室及氣流運動。 （4）采用合適的混合器、混合氣空燃比及 基控制。 （5）組織稀混合氣快速燃燒及排氣后處理。 4、汽油機汽車的改裝：汽油機汽車改裝工作首先要用供氣體燃料及空氣混合用 的混合器代替化油器。甲烷在空氣中的燃燒速度慢，因此汽油機改用氣體燃料后，要 加大點火提前角，以便能及時地結束燃燒過程，使其具有

32、較高的熱效率，火花塞的間 隙可以取得小一些。 5、柴油機改用氣體燃料的方法：就是將火花塞裝在原噴油嘴處，利用凸輪軸或 驅(qū)動高壓油泵的齒輪等驅(qū)動點火分配器。 一般來說，汽車改用天然氣或石油氣后，co、co2、碳煙微粒及 nmhc 甲烷以外的 未燃烴要比改裝前較低，而 nox 排放則可能增加或減少，總的未燃烴（thc）量要增 加，其主要是因為甲烷難以轉(zhuǎn)化。 （三）雙燃料汽車及同時使用兩種燃料汽車 1、雙燃料汽車的兩種含義：（1）是在同一輛汽車上可以切換使用兩種不同的燃 料，氣體或液體的燃料。 （2）是在同一輛汽車上同時使用兩種燃料，甚至使用兩種以 上燃料。 2、影響雙燃料汽車性能的因素：（1） 燃

33、氣的組分及品質(zhì)，燃氣所含的組分及 比例不同必然影響其混合氣熱值及辛烷值。 （2）容積效率。 （3）壓縮比。 （4）氣門正 時。 （5）蒸發(fā)減壓器的溫度。6混合氣的空燃比。 3、提高雙燃料汽車性能的措施：（1）提高壓縮比。 （2）控制可燃氣的組分及質(zhì) 量。 （3）提高容積效率。 （4）混合氣空燃比的調(diào)整。 （5）燃燒室的改進。 4、同時使用兩種燃料的汽車 多數(shù)同時使用雙燃料的汽車是在原柴油機基礎上改動而成的。其原因在于：柴油 機熱效率高，轉(zhuǎn)矩特性好，沒有汽油機的節(jié)氣門的氣流影響，容易實現(xiàn)增壓以及應用 廣泛等。 在柴油機中摻氫。 （1）摻氫可以提高功率。 （2）摻氫可以提高熱效率。 （3）摻氫 對

34、排放的影響：柴油機摻氫后，中低負荷時 nox 排放濃度有所降低，而在高負荷時相 反，其高負荷時，滯燃期縮短，燃燒始點提前，燃燒速度加快。 三、清潔燃料汽車及醇類燃料的應用 從20世紀70年代出現(xiàn)石油危機以來，一些國家很重視汽車代用燃料的研究及應用， 而后石油價格下跌，但是降低汽車排放、保護環(huán)境的要求促使各國繼續(xù)燃料的研究。 有助于降低汽車排放的代用燃料較多，如醇燃料、二甲基醚、氣體燃料、氫氣及生物 燃料等。 當前開發(fā)及應用代用燃料首先是為了降低排放，同時擴大汽車燃料供應的品種及 未來的需要，所以也稱之為清潔燃料。 （一）總論 1、開發(fā)清潔燃料汽車的意義：清潔燃料的研究、開發(fā)及其應用的規(guī)模日益擴

35、大， 這是基于以下考慮： (1)各國能源情況不一，為了減少對進口石油的依賴，需要充分運用本國資源， 或者使汽車燃料多樣化； (2)現(xiàn)有汽車使用汽油及柴油時，尾氣中有害排放物高，尤其是能形成臭氧及光 化學煙霧的氮氧化物及有機烴類物質(zhì)，具有致癌潛在可能的有機烴類及能形成溫室效 應的二氧化碳及甲醛等，對大氣、人類健康及生態(tài)環(huán)境等的威脅很大，所以必須開發(fā)、 應用清潔燃料降低汽車有害排放物； (3)從長遠著想，一方面石油也是重要的化工原料，另一方面礦藏石油資源終究 會日益減少，所以需要為汽車等移動工具尋找新的能源； (4)石油是戰(zhàn)略物資，汽車能使用多種燃料，可以提高國防實力。 總之，開發(fā)能代替石油的清潔

36、燃料，具有現(xiàn)實及長遠的戰(zhàn)略意義。 一些國家制 定和執(zhí)行了許多有關保護環(huán)境、開發(fā)研究清潔燃料汽車的法律、法規(guī)及計劃。以美國 為例，據(jù)不完全統(tǒng)計，從20世紀80年代到1993年止，美國聯(lián)邦政府制定的法規(guī)有： 1988年的汽車代用燃料法規(guī)； 1990午清潔空氣修正法； 1991年發(fā)布的12759號行政命令； 1992年能源政策法規(guī)等。 加利福尼亞州制定的法規(guī)有： 1988年清潔空氣法規(guī)； 1990年空氣質(zhì)量管理計劃及標準； 有關清潔燃料及清潔燃料汽車銷售的規(guī)定； 1991年南海岸空氣質(zhì)量管理計劃以及有關清潔燃料汽車零部件材料的規(guī)定； 關于汽車過渡低排放、低排放、超低排放以及零排放法規(guī)、各種清潔燃料汽

37、車 使用及示范計劃等。 我國從20世紀80年代開始，在當時國家科委、國家計委等部門組織領導下，許多 高等院校、研究部門及工廠企業(yè)先后進行了甲醇、乙醇、生物燃料及氫氣等清潔燃料 的試驗研究，局部地區(qū)還組織車隊進行醇燃料及汽油等混合燃料的使用試驗，稍后又 進行了石油汽、天然氣的試驗研究及示范使用。 為了實現(xiàn)汽車零排放的目的，也積極研究開發(fā)電動汽車。當前，醇燃料及天然氣、 石油氣汽車已在一些國家使用、改進及推廣。少數(shù)國家也在部分使用電動汽車，以便 積累經(jīng)驗，研究改進。氫及生物燃料汽車尚在試驗研究中。 2、對清潔燃料的要求及基本比較 能成為商品化的、汽車用的清潔燃料需滿足以下要求。 (1)資源豐富，價

38、格適宜。在汽油、柴油供應還充裕的情況下，在汽車初始價格、 汽車性能、燃料成本、使用維修費用等綜合經(jīng)濟效益方面，能與汽油、柴油競爭。 (2)清潔燃料汽車的排放在整體上比汽油機及柴油機的排放低，或者有進一步降 低的可能，能滿足日益嚴格的排放法規(guī)的要求。 (3)用戶能方便地獲得燃料，變動不大就能使用現(xiàn)有供油網(wǎng)點，或者建設加油站、 零配件供應及維修等基礎設施的投資規(guī)模是可行的。 (4)能滿足車輛起動、行駛及加速性能等方面的要求。 (5)能量密度較高,儲存運輸較方便,毒性及安全防火方面的性質(zhì)是能接受的。 (6)設計、生產(chǎn)及使用該種清潔燃料汽車的技術比較成熟，汽車的工作可靠性及 使用壽命良好。 (7)現(xiàn)有

39、汽車及相關零部件生產(chǎn)廠家能夠適應在改動生產(chǎn)線及投資方面的要求。 要能全面地、良好地滿足上述要求是困難的，然而基本上滿足上述要求，并有進 一步改善、提高的可能性卻是應該具有的。 3、清潔燃料汽車的性能 （1）汽車的動力性能及比油耗。 （2）清潔燃料汽車的排放性能。 （3）燃料的儲 存性能。 （二）醇燃料的生產(chǎn)及性質(zhì) 醇燃料：指甲醇（ch3oh）及乙醇（c2h5oh）也包括丙醇、丁醇及異構物。 （1）醇燃料生產(chǎn)的簡介 甲醇（木精） ，生產(chǎn)甲醇的原料有煤、木柴、天然石油 氣，有選擇的城市垃圾及近幾年正在研究中的海藻，凡是可以得到 co 及 h2的原料都 可以合成甲醇。乙醇（酒精） ，生產(chǎn)原料有單糖類

40、（甘蔗，甜菜） ，淀粉類植物（玉米、 薯類、大麥） ，化工原料乙烯及纖維類。 （2）醇燃料的性質(zhì)。甲醇是一種質(zhì)輕、無色、略帶嗅味、低污染的可燃液體， 與水能無限混溶。甲醇是一種溶劑，在燃燒油系中對某些零件表面及金屬有溶蝕作用， 對一些橡膠件有脹大作用。甲醇有一定的毒性。甲醇燃燒時不易看到火焰，并且有較 寬的著火界限，閃電較高，因此注意防火及爆炸危險。 （3）影響汽車發(fā)動機性能的醇燃料的主要性質(zhì)：1）化學成分及燃燒產(chǎn)物。2） 熱值。3）沸點及蒸汽壓。4）辛烷值。5）著火性能。6）汽化潛熱。7）自燃及閃點 溫度。8）著火界限。9）火焰?zhèn)鞑ニ俣取?（3）汽車使用醇燃料的技術 醇類燃料汽車【metha

41、nol and alcohol-powered automobile】利用醇類燃料做 能源驅(qū)動的汽車。醇類燃料是指甲醇（ch3oh）和乙醇（c2h5oh） ，都屬于含氧燃料。 與汽油相比，醇類燃料具有較高的輸出效率，能耗梁折合油耗量較低，由于燃燒充分， 有害氣體排放較少，屬于清潔能源。甲醇主要從煤和石油中提煉，若形成規(guī)模生產(chǎn)， 成本不高于汽油；乙醇一般利用谷物和野生植物生產(chǎn)，成本較低。目前西方一些國家 看是使用醇類燃料與汽油摻混使用，摻混比例在515以下時可不更改發(fā)動機結 構，已經(jīng)正式投放市場。更大比例摻混燃料處于研究試驗階段。作為醇類燃料的推廣， 主要困難是甲醇產(chǎn)量較低，成本稍高；甲醇有毒，

42、公眾不易接受；冷啟動困難，具有 較強腐蝕性等。隨著技術的進步，醇類燃料將有很大的發(fā)展使用空間。 甲醇是一種可以清潔燃燒的液態(tài)可替代燃料。其分子式為 ch3oh。生產(chǎn)甲醇的原 料通常為天然氣，但煤或者生物質(zhì)，比如甘蔗渣等，也能夠用來生產(chǎn)甲醇。甲醇長期 以來一直被用作生產(chǎn)塑料，夾板和油漆的有機溶劑。同時，甲醇也被用在擋風玻璃清 洗液和防凍液中。 作為一種交通燃料，甲醇的優(yōu)點在于，它適于高效發(fā)動機和高的壓縮比。甲醇汽 油混合（即85%的甲醇和15%的無鉛汽油混合物）的辛烷值為102，優(yōu)質(zhì)無鉛汽油的辛 烷值為92，而普通無鉛汽油為87。同時，m85燃燒排放的致癌物質(zhì)（例如，乙醛，苯 和1，3丁二烯）與

43、汽油相比減少了50%。 但是，純甲醇燃料存在顯著的缺點。首先，甲醇的熱值只有汽油的一半，所以在 很大程度上限制了車輛的行駛距離。其次，根據(jù)甲醇的蒸發(fā)和燃燒特性，純甲醇在固 定的沸點64（無沸騰范圍）沸騰，蒸發(fā)潛熱比較高，為1178千焦耳/公斤，而汽油 僅為330420千焦耳/公斤。甲醇在絕熱122條件下會變涼，導致冷啟動問題，如結 冰。另外，甲醇燃燒時火焰看不見，這是一個很大的安全問題，添加15汽油會使火 焰光芒閃爍。甲醇汽油混合還表現(xiàn)出反常的高蒸汽壓，導致烴類的揮發(fā)。 代用（清潔）燃料及電動汽車的基本比較 基本 燃料 資源情況目前使用類型優(yōu) 點缺點及存在的問題 天 然 氣 陸地及海 洋礦產(chǎn)、

44、資源 豐富 壓縮天然氣 及雙燃料汽車 辛烷值高、燃料 成本低、非甲烷有機 及 co 排放低、形成臭 氧的可能性小、無蒸 發(fā)排放 儲運不便、汽車改動較 大、加速性及續(xù)駛里程有待 提高、缸外混合時發(fā)動機性 能欠佳，需投資建基礎設施 石 油 氣 石油礦藏 伴生氣、資源 豐富 液壓石油氣 及雙燃料汽車 基本和天然氣一 樣，稍有差異 基本和天然氣一樣，稍 有差異 甲 醇 可由煤、 天然氣、原油 殘渣、木材、 生物質(zhì)、有選 擇的垃圾、海 藻等生產(chǎn) 摻燒 （m5、m15等） 、 m100醇燃料汽車、 靈活燃料汽車 （ffv） （m0m100） 資源廣泛，是可 再生能源，車輛性能 好、比能耗較低， nox、c

45、o 及形成臭氧排 放低，使用技術成熟 目前燃料及汽車改裝費 用高，容積油耗高，純醇汽 車冷啟動及低負荷性能有待 提高，需進一步降低未燃醇 排放，需投資擴大醇生產(chǎn)及 基建 （四）醇燃料汽車供給系及性能 汽油機使用醇燃料時雖然可以使用化油器或裝置，使醇與空氣形成混合氣，然而 現(xiàn)代原汽油機改用醇燃料時，大部分是用噴油器向進氣道或缸內(nèi)噴醇燃料，柴油機使 用醇燃料時還是用原高壓油泵及噴油器向缸內(nèi)供給醇燃料。 1、醇燃料汽車的供油系 （1）供油的零部件：醇燃料汽車供給系的主要部件是油泵、噴油器、郵箱及過 濾器。 （2）燃油過濾器的堵塞及燃油系零件的銹蝕。 2、奧托循環(huán)醇燃料發(fā)動機的性能 將在汽油機基礎上改用醇燃料的發(fā)動機稱之奧托循環(huán)醇燃料發(fā)動機。 （5）靈活燃料汽車 靈活燃料汽車（）主要是指使用純醇燃料以及不同比例的汽油及醇燃料 的混合燃料汽車。含有甲醇或乙醇及汽油的混合燃料（或 ）的綜合性能較好。 1、靈活燃料汽車的構成及動力性能 （1）靈活燃料汽車的構成：靈活燃料汽車的核心部分是電控噴射系統(tǒng)及醇汽