第六章 内燃机的代用燃料

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