醇类燃料汽车

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• 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。
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;
三、醇类燃料的应用实例 • 1.M85甲醇燃料汽车
• 2 .乙醇汽油汽车
• 中国汽车技术研究中心对乙醇汽油进行了大
量的试验研究,选用两种车型(分别采用 1.8L电喷发动机和1.6L电喷发动机)对三种乙 醇汽油进行实验,其掺烧比例分别为:7.7%( E7.7)、10%(E10)、15%(E15),并与燃 用93号汽油的结果进行比较:
(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。
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
,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,
• 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
• 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。
• 将无水或含水很少 • 的甲醇分解成H2及 • CO称为裂解甲醇。
• 甲醇先在蒸发器中 • 变成气体,然后在 • 裂解反应器中被分 • 解为H2及CO,然 • 后经过冷却,与空 • 气混合,进入发动 • 机。
• (4)表面着火法
• 电阻丝加热带所产生的 热量,使不锈钢套燃烧 室内表面的温度高于甲 醇的着火温度,由喷嘴 喷出的甲醇油雾接触到 高温表面后便自行着火 。发动机启动运转一段 时间后,便不再消耗电 能加热表面。
• (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。
宜采用冷型火花塞。

• (6)解决冷起动不利的因素,如:辅助汽油喷射、
电加热、火焰起动装置、热分解燃油、催化分解燃油 、增加点火能量、燃油的雾化、燃油中添加低沸点的 添加剂。
• (7)改善有关零件的抗腐蚀性和抗溶胀性等,尤其 是提高供油管路的金属件、橡胶件和塑料的性能,如 油压调节器的膜片。
• (8)加大燃料箱,以保证必要续驶里程。或采用双 油箱结构。
• (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。
掺烧 纯烧 改质
• 1)掺烧
• 是在汽车上的主要应用方式,
• 掺烧主要是指醇类燃料(甲醇或乙醇)以不同 的体积比例掺入汽油(柴油)中。
掺烧的主要方法有三种 :
• 混合燃料法:常用,甲醇、乙醇与汽油的混合
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燃料分别用MX和EX表示。
• 薰蒸法:
• 双供油系统法 :仅用于柴油机上。
• 一般情况主要针对醇类燃料与汽油的掺烧。
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

• (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。
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
• 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
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。
• 第二类是淀粉质作物,如玉米、高梁、小麦、 红薯和马铃薯等;
• 第三类是纤维素原料,如木材、木屑和谷物秸 杆等。
• 目前主要是利用发酵法生产乙醇,其所用的原 料基本上是属第一、第二类。
• 2.醇类燃料的分类
• (1)按组成成份和性质分类 • 主要是指甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH) • (2)按在汽车上应用分类
• 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。
• 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%。
• (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
• 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面张力及黏度低的特
点,通过不同方式将醇燃料雾化、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
• 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
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
• 3.醇类燃料的柴油机结构改进
• (1)火花塞法 • 1)燃料喷射时间及点火时间: • 2)火花塞的位置及电极长度:
• 采用较长的火花塞 • 使其电极达到B或C位置 •
• (2)电热塞法
• 在燃烧室中 • 安置电热塞 • 是使醇燃料 • 着火,并实 • 现较为稳定
• 燃烧的措施。
• (3)裂解甲醇法
• 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。
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