第四章 车用替代燃料
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车用替代燃料现状及应用分析
又 要 降低 排放 的双重 压 力 。 同时 ． 目前车 用 主要 燃 料石 油 又 是不 可 再 生资 源 ， 车燃 料 不足 将 是不 可 回 避 的问题 。 汽 故研 究 与 开发 替 代 燃料 非 常必 要 。 替代 燃 料 是 指 传统 发 动 机 燃 料 （ 如汽 油 和 柴 油 ） 的替 代 品 。 《 国能 源政 策 法规 》 替 代燃 料 定 义为 甲醇 、 自然 乙醇 、 它 美 将 非 其 酒 精燃 料 或 至 少 ８ ％ 的这 些 燃 料 与 汽 油 或 柴 油 的 混 合 燃 料 ， ５
困难 。 速性 能 下 降 。 加 ２１ 天 然 气 （ Ｇ） ．２ ． Ｎ 汽车 用天 然 气 的 主要 成分 是 烷烃 （ 甲烷 、 乙烷 、 烷 、 烷 及 丙 丁
图 ２ Ｌ Ｇ供 气 系统 构 成 示 意 图 Ｎ
２ 醚 类 燃料 ． ２
少量 其它 物质 ）主要 有 压 缩 天 然 气 （ Ｎ 和 液 化 天然 气 （Ｎ 。 Ｃ Ｇ） Ｌ Ｇ）
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１ 源 环境 ５ 李
郭猛 超
张亚 军
胡
伟
（ 军事 交通 学院汽车 工程 系 天 津
摘要
３０ ６ ） ０ １ １
介 绍 替 代 燃 料 的 定 义 、 类 、 点 及 现 状 ； 析 车 用 天 然 气 的 理 化 特 性 和 排 放 特 性 ， 出近 期 天 然 气是 国 内 车 用 替 种 特 分 指
液 化 石油 气 （ Ｐ 是 以 ３个 或 ４ 碳 原 子 的 烃 类 （ 丙烷 、 Ｌ Ｇ） 个 如 丁烷 、 烯 、 烯 ） 主的混 合 物 。 温常 压 下 是无 毒 、 色 、 味 丙 丁 为 常 无 无
的 气体 ， 有 辛 烷值 高 、 具 抗爆 性 能 好 、 值 高 、 全 可靠 ， 运 方 热 安 贮
替代燃料在汽车上的应用与发展
02
替代燃料种类及其性质
生物质燃料
01
02
03
生物质燃料的来源
生物质燃料是由植物和动 物废弃物、木材废料等可 再生资源生产的燃料。
生物质燃料的种类
生物质燃料包括生物柴油 、生物气体和生物乙醇等 。
生物质燃料的优点
生物质燃料具有可再生、 低碳排放和减少对化石燃 料的依赖等优点。
氢气燃料
氢气燃料的来源
05
替代燃料在汽车上的发展前景 与趋势
生物质燃料汽车发展前景与趋势
生物质燃料来源广泛
生物质燃料可来源于农业废弃物、林业废弃物、城市垃圾 等，为生物质燃料汽车提供了充足和可靠的能源。
技术逐渐成熟
生物质燃料的生产和使用技术逐渐成熟，生物质燃料汽车 的效率和性能也在不断提高。
环保优势明显
生物质燃料燃烧产生的二氧化碳可被生物质生长吸收，实 现二氧化碳零排放，对环境影响较小。
02
电力燃料具有零排放、可再生能源和减少对化石燃料的依赖等
优点。
电力燃料的发展挑战
03
电力燃料的储存和配送等方面存在技术和成本挑战，同时电动
汽车的充电基础设施也需要进一步完善。
03
替代燃料在汽车上的应用现状
生物质燃料汽车应用现状
1 2 3
生物质燃料的多元性
生物质燃料具有多元化的原料来源，包括生物质 、废弃物等，这使得生物质燃料在汽车应用上具 有广泛性。
排放控制
由于生物质燃料燃烧产生的排放物不同，需要开发新的排放控制技术以符合环保标准。
氢气燃料汽车技术挑战与解决方案
氢气储存与输送
氢气的高能量密度和易燃易爆的性质带来了储存和输送的难题，需 要研发高效的储氢技术和安全输送系统。
高效清洁安全的车用替代能源——车用甲醇燃料
ｄｒｉｖｅｎ ｃａｒ ｍ ａｄｅ ｂｙ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｃｏｋｉｎｇ ＆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ． ｆｕｌｌｙ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓ ｔｈｅ ｍ ｏｓｔ ｒｅａｌｉｓｔｉｃ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｅｎｅｒｇｙ ｆｏｒ ｃａｒ— — ｍｅｔｈａｎＯＩ． １ｎ ｏｒｄｅｒ ｌｏ ｃｏｍ ｐｌｅｔｅｌｙ ｒｅａｌｉｚｅ ｍ ｅｔｈａｎｏｌ ｄｒｉｖｅｎ ｐｏｗｅｒ，ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃａｒ ａｎｄ ｆｕｅｌ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓｏｌｖｅｄ．
关键 词 ：车 用 甲醇燃 料 甲醇汽 油 替代 能 源 清 洁能 源
Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｃｌｅａｎ Ｓａｆｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ ｆｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ — ＭｅｔｈａｎｏＩ ＦｕｅＩ
Ｚｈａｎｇ ｙｏｕ ｇｕｏ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒ ｉｓ ｔｈｅ ｍ ｏｓｔ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｔｏｏＩ ｆｏｒ ｔｒａｆｆｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｍ ａｉｎ ｐｏｗｅｒ ｉｓ ｆｒ０ｍ ｌｉｑｕｉｄ ｆｕｅｌ ｌｉｋｅ ｇａｓｏｌｉｎｅ ａｎｄ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ．Ｗ ｈｉｌｅ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｗｉｄｅ ｓｏｕｒｃｅｓ，ｈｉｇｈ ｏｕｔｐｕｔ， ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ， ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍ ｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｐａｒｋ ｉｇｎｉｔｅｄ ｅｎｇｉｎｅ，
为 １．６，发动机实际燃烧效 率 提高 ２５％以上。
表 ２ Ｍ’ＯＯ甲醇的汽车动力性能及油耗指标
此 外 ，甲醇 的着火 燃 烧 浓 度界 限 比汽 油 的相 应 范 围宽 得 多，所 以 比汽 油 更容 易产生稀薄燃烧，而 稀薄 燃烧 是 一 种 节能 燃 烧 和 完全 燃烧 的形 式 ，它 有 利 于热效 率 的提 高 ，而 且 ， 压缩 比愈高，负荷愈大，愈 容 易稀 燃 。 甲醇 的燃 烧 速 度 和火 焰传 播 速 度 比汽 油 快，所 以燃烧 的定容性较 好 ，燃 烧 持 续 期 短 ，过 后 燃烧程度小 ，使用 甲醇燃 料 只要 调 整好 最 佳 的点 火 提 前 角 ，就可 获 得 更高 的
关键 词 ：车 用 甲醇燃 料 甲醇汽 油 替代 能 源 清 洁能 源
Ｈｉｇｈｌｙ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｃｌｅａｎ Ｓａｆｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ ｆｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ — ＭｅｔｈａｎｏＩ ＦｕｅＩ
Ｚｈａｎｇ ｙｏｕ ｇｕｏ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒ ｉｓ ｔｈｅ ｍ ｏｓｔ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｔｏｏＩ ｆｏｒ ｔｒａｆｆｉｃ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｔｓ ｍ ａｉｎ ｐｏｗｅｒ ｉｓ ｆｒ０ｍ ｌｉｑｕｉｄ ｆｕｅｌ ｌｉｋｅ ｇａｓｏｌｉｎｅ ａｎｄ ｄｉｅｓｅｌ ｏｉｌ．Ｗ ｈｉｌｅ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｈａｓ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅ ｏｆ ｗｉｄｅ ｓｏｕｒｃｅｓ，ｈｉｇｈ ｏｕｔｐｕｔ， ｈｉｇｈ ｐｕｒｉｔｙ， ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍ ｐａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｐａｒｋ ｉｇｎｉｔｅｄ ｅｎｇｉｎｅ，
为 １．６，发动机实际燃烧效 率 提高 ２５％以上。
表 ２ Ｍ’ＯＯ甲醇的汽车动力性能及油耗指标
此 外 ，甲醇 的着火 燃 烧 浓 度界 限 比汽 油 的相 应 范 围宽 得 多，所 以 比汽 油 更容 易产生稀薄燃烧，而 稀薄 燃烧 是 一 种 节能 燃 烧 和 完全 燃烧 的形 式 ，它 有 利 于热效 率 的提 高 ，而 且 ， 压缩 比愈高，负荷愈大，愈 容 易稀 燃 。 甲醇 的燃 烧 速 度 和火 焰传 播 速 度 比汽 油 快，所 以燃烧 的定容性较 好 ，燃 烧 持 续 期 短 ，过 后 燃烧程度小 ，使用 甲醇燃 料 只要 调 整好 最 佳 的点 火 提 前 角 ，就可 获 得 更高 的
汽车代用燃料的应用和发展
汽车代用燃料的应用和发展
1燃料替代在汽车行业的发展
汽车行业一直在不断发展，在汽车行业中，应用和开发新型汽车代用燃料也一直在不断的推动着汽车行业的发展。
汽车代用燃料的应用可以提高汽车的效率，并且减少汽车带来的环境污染，发挥重要作用。
随着科技的发展，新型汽车代用燃料正在受到越来越多的重视，包括柴油、液化天然气、电动汽车等汽车代替燃料正在被推广使用。
其中，电动汽车已经成为最具发展潜力和受欢迎的汽车代用燃料。
作为传统的汽车燃料，柴油和汽油不仅污染大，而且能耗较高，不利于可持续发展。
因此，长期以来，柴油和汽油一直以来都在不断被替代，柴油已被液化天然气取代，汽油被电动汽车取代。
液化天然气的使用可以有效的减少污染，而且价格不贵，普及性强，也更加利于消费者，开始被越来越多的消费者接受并采用。
而电动汽车作为汽车代替燃料，不仅发动机技术成熟，还具有绿色环保，节能等优势。
许多国家已经大力推广电动汽车，提高其集成度，降低成本，使更多消费者能够购买电动汽车，提高节能率，更好地应对环境污染问题。
2燃料替代在未来汽车发展的展望
今天，汽车代用燃料的应用已经受到了重视，而汽车代用燃料的发展正在加快步伐。
据预测，未来，汽车代用燃料的应用将更加广泛，更多新型汽车燃料会被开发出来。
这既有利于保护环境，也可以节约能源，提高汽车的性能。
基于此，汽车厂商将加快开发新型汽车代军燃料，减少对汽油和柴油的使用，优化汽车的能源利用，为全球净化空气、改善生态环境贡献力量。
未来，汽车代用燃料的应用会越来越广泛，更加低碳、环保、节能的汽车代用燃料也将成为趋势，为环境的可持续发展做出更多的贡献。
替代燃料
• 20世纪70年代第二次世界石油危机后，世界各地从寻找替
代燃料的目的出发，纷纷开展了掺甲醇汽油或纯甲醇代替
车用汽油的研究工作。
（二）气体燃料
• 气体燃料具有下列优点：
• （1）可用管道进行远距离输送； • （2）不含灰分； • （3）着火温度较低，燃烧容易控制； • （5）可经过预热以提高燃烧温度； • （6）可利用低级固体燃料制得。 • （7）是一种优质、高效、清洁的燃料； • （7）其着火温度相对较低，火焰传播速度快，燃烧速度
烧速度，导致汽车动力性，经济型，及冷启动性的下降，不利于汽车的加速性。
•
③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。
•
④乙醇时一种优良溶剂，易对汽车的密封橡胶及其他合成非金属材料产生轻微的腐蚀、
溶涨、软化或龟裂作用。
•
⑤乙醇易吸于水，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 。
•
②车用乙醇汽油的使用可有效的降低汽车尾气排放，改善能源结构。
•
③燃料乙醇的生产资源丰富，技术成熟。
•
• 汽车用乙醇汽油在燃烧值，动力性和耐腐蚀性上的不足：
•
①乙醇的热值时常规定用汽油的60％，据有关资料的报道，若汽车不作任何改动就使用
含乙醇10％的混合汽油时，发动机的油耗会增加5％。
•
②乙醇的汽化潜热大，理论空燃比下的蒸发温度大于常规汽油。影响混合气的形成及燃
第六节 清洁添加剂及替代燃料
车用 替代燃料
醇类燃料
气体燃料 （天然气、
液化气）
燃料电池
生物柴油
车用
车用
车用
乙醇汽油 乙醇柴油 甲醇燃料
近年来，传统能源供应趋紧、温室气体减排压力不断 增大，发展替代能源已成为世界共识。大力发展替代能源、 改善能源结构已成为保障我国能源安全的必然选择。
代燃料的目的出发，纷纷开展了掺甲醇汽油或纯甲醇代替
车用汽油的研究工作。
（二）气体燃料
• 气体燃料具有下列优点：
• （1）可用管道进行远距离输送； • （2）不含灰分； • （3）着火温度较低，燃烧容易控制； • （5）可经过预热以提高燃烧温度； • （6）可利用低级固体燃料制得。 • （7）是一种优质、高效、清洁的燃料； • （7）其着火温度相对较低，火焰传播速度快，燃烧速度
烧速度，导致汽车动力性，经济型，及冷启动性的下降，不利于汽车的加速性。
•
③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。
•
④乙醇时一种优良溶剂，易对汽车的密封橡胶及其他合成非金属材料产生轻微的腐蚀、
溶涨、软化或龟裂作用。
•
⑤乙醇易吸于水，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 。
•
②车用乙醇汽油的使用可有效的降低汽车尾气排放，改善能源结构。
•
③燃料乙醇的生产资源丰富，技术成熟。
•
• 汽车用乙醇汽油在燃烧值，动力性和耐腐蚀性上的不足：
•
①乙醇的热值时常规定用汽油的60％，据有关资料的报道，若汽车不作任何改动就使用
含乙醇10％的混合汽油时，发动机的油耗会增加5％。
•
②乙醇的汽化潜热大，理论空燃比下的蒸发温度大于常规汽油。影响混合气的形成及燃
第六节 清洁添加剂及替代燃料
车用 替代燃料
醇类燃料
气体燃料 （天然气、
液化气）
燃料电池
生物柴油
车用
车用
车用
乙醇汽油 乙醇柴油 甲醇燃料
近年来，传统能源供应趋紧、温室气体减排压力不断 增大，发展替代能源已成为世界共识。大力发展替代能源、 改善能源结构已成为保障我国能源安全的必然选择。
车用石油燃料的替代品—二甲醚
车用石油燃料的替代品—二甲醚赵品 09化工二班***********摘要从二甲醚的特性以及对环境的贡献，并从可持续发展和经济技术的角度分析了二甲醚作为石油替代品的竞争力最后还介绍了二甲醚的应用现状和未来关键词：二甲醚，石油替代品，竞争力，未来前言二甲醚，又名甲醚。
二甲醚（简称DME）由于其具有易压缩、冷凝、气化及与许多极性或非极性溶剂互溶特性，广泛用作气雾剂、致冷剂、民用燃料、汽车用燃料、发泡剂及化工原料。
二甲醚简称DME，是一种无毒含氧燃料，它从煤、天然气等多种资源中制取，能实现高效清洁燃烧，在交通运输、发电、民用等领域有着十分美好的应用前景。
近年来已引起欧美、日、韩及我国政府和专家的高度重视，加快了其应用技术的开发研究。
二甲醚含氧量为34.8%，可作为燃油的补充，用作汽车燃料、民用燃气。
作为汽车燃料时，尾气排放能够达到欧Ш排放标准，替代柴油时十六烷值比柴油高10%，发动机爆发力大，性能好。
二甲醚作为民用燃料可具备燃烧充分、无残液、不析碳的优点。
二甲醚作为车用代用燃料，有着液化气、天然气、甲醇、乙醇、氢气等不可比拟的综合优势。
基本介绍二甲醚是汽车发动机，特别是柴油发动机燃料的理想替代品。
无需任何废气循环和处理装置，碳烟排放为零，汽车尾气指标低于目前使用的替代燃料液化丙烷和压缩天然气等，在我国部分地区试用效果良好。
如果我国改用二甲醚作车用燃料，需求量将超过100万t/a。
作为优良的气雾剂，已广泛用于化妆品工业、日用化学品、喷塑、胶粘剂等的生产。
据有关部门统计，到2000年国内对二甲醚的需求仅气雾剂一项突破2万t/a。
作制冷剂方面，可能成为最理想的氟里昂替代产品之一。
我国已决定于2010年全部停止使用氟里昂。
据报导，国外公司已掌握了利用二甲醚及其衍生物的混合液生产制冷剂的技术。
因此，二甲醚有望成为现用制冷剂的替代品。
此外，发泡剂、有机合成也需要一定量的二甲醚。
DME及其它燃料的物理性质与特性（注1）十六烷值，表示柴油着火性的指数，该值高表示着火性好。
汽车替代燃料资料文档
CNG汽车
NG的主要成分是甲烷，此外还含有少量的H2、CO、H2S可燃气和 N2、CO2、He等惰性气体，它的存储方式主要有两种，一种是直接 将其压缩至特制的容器中（压力为20-30MPa），称为压缩天然气 （CNG，Compressed Natural Gas）再经减压器减压后供给发动机。 第二种是采用低压（或略高于常压）和低温（-160℃左右）液化储 存(LNG，Liqulified Natural Gas),储存要求高,相应的成本也较高.
生物柴油汽车
柴油机可以燃用纯生物柴油，也可使用生物柴油和柴油的 混合油（如体积20%的大豆渣油与柴油的混合油称为 B20）。生物柴油的十六烷值较高，能量密度约为柴油的 90%左右，与石油系燃料互溶性好，不存在分层问题，且 生物柴油含氧8%-10%，可以降低碳烟/颗粒排放。
压燃式发动机燃用生物柴油或生物柴油/柴油混合燃料的 研究表明，在发动机不做任何改动的情况下，在全部转速 范围内，功率有所下降，当量燃油消耗率升高。但是，通 过推迟喷油，优化燃烧，可改进发动机在中低负荷的性能， 使生物柴油发动机的转矩输出达到原型号柴油机的水平， 当量燃油消耗率下降。
汽车替代燃料
主要内容
能源形势 甲醇 乙醇 二甲醚 合成柴油 生物柴油 液化石油气/天然气
能源形势
能源是全人类经济发展和生存的主要基础条 件之一，近 年全球能源况引起全球的特别关 注；
人类的进步和可持续发展必须处理好能源问题； 全球及中国的能源形势——供需矛盾将长期存
2)LPG的燃烧特性与汽油相当，其热值略高于汽油。
3)LPG的辛烷值高，抗爆性能优于汽油，允许采用较高的压 缩比，有利于提高发动机的动力性和热效率。
4)汽化的LPG对发动机的充量系数有不利影响，因此进行简 单改装的气体燃料发动机的功率会有所下降。
车用燃料的替代技术与应用
车用燃料的替代技术与应用在当今社会，随着汽车保有量的不断增加，传统的车用燃料所带来的能源消耗和环境问题日益凸显。
为了实现可持续发展，寻找和应用替代燃料成为了汽车行业的重要研究方向。
首先，让我们来了解一下常见的车用燃料替代技术。
电动汽车技术是目前发展最为迅速的领域之一。
电动汽车以电能作为动力源，通过电池储存能量，驱动电动机运转。
其优势在于零排放、低噪音，且电能的来源可以更加多样化，如太阳能、风能等可再生能源。
然而，电动汽车也面临着一些挑战，比如电池续航里程有限、充电时间较长以及电池成本较高等问题。
氢燃料电池汽车是另一种具有潜力的替代技术。
氢燃料电池通过氢气和氧气的化学反应产生电能，为车辆提供动力。
这种技术的优点是加注氢气时间短，排放物只有水，真正实现了零污染。
但氢燃料电池汽车的发展受到了氢气制取、储存和运输等环节的制约，基础设施建设也还不够完善。
生物燃料也是车用燃料替代的重要选项之一。
生物柴油是由植物油或动物脂肪经过加工制成的，具有与传统柴油相似的性能，且可以与传统柴油混合使用。
生物乙醇通常由粮食作物或非粮食作物发酵制成，可作为汽油的替代品。
然而，生物燃料的大规模生产可能会引发粮食安全和土地资源利用等问题。
接着，我们来看看这些替代技术在实际应用中的情况。
在电动汽车方面，越来越多的汽车制造商推出了各种型号的电动汽车，市场份额逐年增长。
一些国家和地区也出台了鼓励政策，如购车补贴、免费停车、免费充电等，以促进电动汽车的普及。
同时，充电桩等基础设施的建设也在不断加快，为电动汽车的使用提供了更多便利。
氢燃料电池汽车目前在一些特定领域得到了应用，如公交车和物流车等。
一些城市已经开始建设加氢站，为氢燃料电池汽车的运行提供保障。
但由于技术和成本等因素的限制，其大规模推广还需要一定的时间。
生物燃料在一些国家和地区已经得到了一定程度的应用。
例如，巴西是世界上最大的生物乙醇生产和使用国，其大部分汽车都可以使用乙醇汽油。
车用替代燃料生命周期评价的比较研究
摘 要 ： 车 用能 源的 生 命 周期 评 价 （ ｉ ｙｌ Ａ ｓｓ ｅｔＬ Ａ） 一 般 仅 对 能 源使 用阶 Ｌｆ Ｃ ｃ ｓ ｓ ｎ， Ｃ 较 ｅ 面 ， 但是 在进 行 车用替代 燃料 比较 研 究 中， 于机 由 动车使 用环 境 的特 殊 性 ， 成等 量污 染物排放 在 不 同阶段 所 造成 的环境 损 害差异 悬殊 ， 造 传统 的 Ｌ Ａ方 法无 法准确评 价 不 同车用替 代 能 源的 环境 效 应 ．为此 ， 文 在 总结 车 用 Ｃ 论 燃料 生命周 期评 价 的基础 上 ， 出基 于边 际环境 损 害成本计 算分 阶段权 重 系数 ， 而对 提 进 车用燃料 Ｌ Ａ评价 作 出改进 ， 其 适 用 于不 同车 用 替代 燃料 之 间环 境 影 响 的 对 比 分 Ｃ 使 析， 并选择 燃料 电池 车与 汽油 车进行 了实证 分析 ． 关键词 ： 生命 周期评 价 ； 用替代燃 料 ； 际环 境成 本 车 边
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第６ 第２ 卷 期
２０ ０ ６年 ４ 月
交通 运输 系统工 程 与信息
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｒ ｎ ｐ ｒ ｔ ｎ Ｓ ｓｅ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ａ ｄ Ｉ ｆｒ ｔ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｆ ａ ｓ ｏｔ ｉ ｙ ｔｍｓ Ｅ ｇｎ ｅ ｎ ｎ ｎｏ ｍａｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｔ ａｏ ｉ ｏ
中 图分 类 号 ： Ｕ ７ ． ４３９
Ｃｏ ｐ ｒ ｔｖ ｔ ｄ ｎ Ｌｉｅ Ｃｙ ｌ ｓ ｓｍ ｅ ｔｆ ｒ ｍ ａ ａ ｉｅ Ｓ ｕ ｙ ｏ ｆ ｃｅ Ａｓｅ ｓ ｎ ｏ
Ａｌｅ ｎ ｔｖ ｈ ｃ ｅ Ｆｕ ｌ ｔ ｒ ａ ｉ ｅ Ｖｅ ｉ ｌ ｅ ｓ
Ｗ Ｅ ｈ ｎ ｌ ＩＺ ｅ —ｉ ｎ，Ｓ ＨＥＮ Ｊｎ ｓ ｅ ｇ，ＨＵＡＮＧ Ａｉｌ ｇ ｉ—ｈ ｎ —ｉ ｎ
替代燃料
质 的压力 和温度 等 ， 在生物 反恐 领域 也将 大 有作 为 。
能少 的特 点 ， 可 以被 移植 到血管 甚 至毛细 它 血管 中 ， 持 续 监测 器 官 状 态 和 血 压 ， 用来 甚 至包 括监测 青 光 眼患者 的 眼压 等 状 况 。此 外 ， 还可 以用 于探 测 人体 内重要化 合物 的 它 含 量水平 、 助 进行 药 物 药 效测 试等 ， 能 辅 并 用 于探 测环境 中的有害化 学物 质 。 据介 绍 ， 种微 型传 感 器采 用 了与 “ 这 闪
种微 型传 感器 能 够 探 测 出光 、 力 、 压Байду номын сангаас温度 以 及某 些 特定 的化 合 物 。 由于具 有 微 细 和 耗
电流变化 ， 传感 器检测和判 断有关数 据信
息。
凯表示 ， 目前研 究小组 正在 对这 种微 型 传感 器做 商业化 开发 工作 ， 预计 ５年后 有关 产 品将投放 市场 。他 还说 ， 们 一直在 从事 他 可移植 的传 感器研 究 ， 括 目前 已生产 的 可 包 拍摄 胃肠蠕 动 照片 的 “ 丸 ” 药 式传 感 器 。新
上 储存 液 态 氢 。这 种 液 态 氢 必 须 在 零 下
寻找替代燃料 以驱动商业飞机的新途径。 科学 家 面临许 多难题 ， 包括 在极 端冷 环
境下 生产 、 运输 和使 用大 量 的替 代燃料 。到
４４度的条件下储存 ， ２ 它也会 占用 比喷气燃 油更 大 的体 积空 间 。同时 ， 由于氢 与其 它化
虽然 这个仪 器 只有尘 埃般 大小 ， 比头发
光、 热量 和某 些化合 物分 子等所 引起 的 不 同
丝还细 ， 它却能全 面、 持续地监测你 的健康 状况 。近 日， 国康奈 尔 大学 的科 研人 员开 美 发 出 了这种 可植 人人体 的微 型传感 器 。
能少 的特 点 ， 可 以被 移植 到血管 甚 至毛细 它 血管 中 ， 持 续 监测 器 官 状 态 和 血 压 ， 用来 甚 至包 括监测 青 光 眼患者 的 眼压 等 状 况 。此 外 ， 还可 以用 于探 测 人体 内重要化 合物 的 它 含 量水平 、 助 进行 药 物 药 效测 试等 ， 能 辅 并 用 于探 测环境 中的有害化 学物 质 。 据介 绍 ， 种微 型传 感 器采 用 了与 “ 这 闪
种微 型传 感器 能 够 探 测 出光 、 力 、 压Байду номын сангаас温度 以 及某 些 特定 的化 合 物 。 由于具 有 微 细 和 耗
电流变化 ， 传感 器检测和判 断有关数 据信
息。
凯表示 ， 目前研 究小组 正在 对这 种微 型 传感 器做 商业化 开发 工作 ， 预计 ５年后 有关 产 品将投放 市场 。他 还说 ， 们 一直在 从事 他 可移植 的传 感器研 究 ， 括 目前 已生产 的 可 包 拍摄 胃肠蠕 动 照片 的 “ 丸 ” 药 式传 感 器 。新
上 储存 液 态 氢 。这 种 液 态 氢 必 须 在 零 下
寻找替代燃料 以驱动商业飞机的新途径。 科学 家 面临许 多难题 ， 包括 在极 端冷 环
境下 生产 、 运输 和使 用大 量 的替 代燃料 。到
４４度的条件下储存 ， ２ 它也会 占用 比喷气燃 油更 大 的体 积空 间 。同时 ， 由于氢 与其 它化
虽然 这个仪 器 只有尘 埃般 大小 ， 比头发
光、 热量 和某 些化合 物分 子等所 引起 的 不 同
丝还细 ， 它却能全 面、 持续地监测你 的健康 状况 。近 日， 国康奈 尔 大学 的科 研人 员开 美 发 出 了这种 可植 人人体 的微 型传感 器 。
国内车用替代燃料的发展前景
１ ． 车用燃 气
（ ２）国 内Ｌ ＮＧｉ Ｚ车进入 快 速导入 期 ，城 市公
交车是拉 动 主 力
１ ． １车用天然气 （ Ｃ Ｎ Ｇ、Ｌ Ｎ Ｇ）
（１）国 内ｃＮＧ汽 车 处 于 快 速 发 展 阶段 ，
２ ０ １ ２ 年 开始 出现 “ 爆 发 式”增 长
２ ０ ０ ８ 年 以来 ，经过之前５ 年 的推广示范 ，我 国Ｌ Ｎ Ｇ 汽车技术逐渐成熟 ，节能减排优势明显。 基于 目前市场上的柴油和Ｌ Ｎ Ｇ 价格计算 ，相同功
经过 １ ９ ９ ６ — ２ ０ ０ ０ 年 在 国 内 的 示范 推 广 ，证 明 率的发动机使用Ｌ Ｎ Ｇ 燃料 比使用柴油可节省燃料
Ｃ Ｎ Ｇ 作为汽车燃料是可行的、成功的 。本世纪以 费用约３ ０ ％，同时污染物的排放大大降低。２ ０ １ ２ 来 ，国内 Ｃ Ｎ Ｇ 汽车开始进入快速发展阶段。截 年 ，随着雾霾 天气 的增 多和环 保压 力的增大 ，
站达￣ Ｊ １ ３ ０ １ ４ 座 ，排名世界第二位 ，仅次于 巴基斯 １ ０ ０ ％；投运 的Ｌ Ｎ Ｇ Ｊ ］ ］ 气站突破６ ０ ０ 座 ，其 中当年 坦 ；平均单站服务车辆６ ９ ２ 辆 ，逐渐接近单站服务 新增２ ０ ０ 余 座 ；平 均单 站服 务车辆 １ ３ ０ 辆。
千辆汽 车 的经济 水平 。
占全 国Ｃ Ｎ Ｇ 汽车保有量的５ ６ ％。第二梯 队包括河 倍 ，行驶里程大大增加 ；而且加注速度 陕，与气
北 、 陕 西 、河 南 等 ８
４ ｏ０
个省市 自治 区 ，Ｃ Ｎ Ｇ
３ ｏ０
汽 车 保有 量 均在 ５ 万 窿３ ０
２ ００
辆 以上 。第三梯 队包 ２ ０
市场分析
（ ２）国 内Ｌ ＮＧｉ Ｚ车进入 快 速导入 期 ，城 市公
交车是拉 动 主 力
１ ． １车用天然气 （ Ｃ Ｎ Ｇ、Ｌ Ｎ Ｇ）
（１）国 内ｃＮＧ汽 车 处 于 快 速 发 展 阶段 ，
２ ０ １ ２ 年 开始 出现 “ 爆 发 式”增 长
２ ０ ０ ８ 年 以来 ，经过之前５ 年 的推广示范 ，我 国Ｌ Ｎ Ｇ 汽车技术逐渐成熟 ，节能减排优势明显。 基于 目前市场上的柴油和Ｌ Ｎ Ｇ 价格计算 ，相同功
经过 １ ９ ９ ６ — ２ ０ ０ ０ 年 在 国 内 的 示范 推 广 ，证 明 率的发动机使用Ｌ Ｎ Ｇ 燃料 比使用柴油可节省燃料
Ｃ Ｎ Ｇ 作为汽车燃料是可行的、成功的 。本世纪以 费用约３ ０ ％，同时污染物的排放大大降低。２ ０ １ ２ 来 ，国内 Ｃ Ｎ Ｇ 汽车开始进入快速发展阶段。截 年 ，随着雾霾 天气 的增 多和环 保压 力的增大 ，
站达￣ Ｊ １ ３ ０ １ ４ 座 ，排名世界第二位 ，仅次于 巴基斯 １ ０ ０ ％；投运 的Ｌ Ｎ Ｇ Ｊ ］ ］ 气站突破６ ０ ０ 座 ，其 中当年 坦 ；平均单站服务车辆６ ９ ２ 辆 ，逐渐接近单站服务 新增２ ０ ０ 余 座 ；平 均单 站服 务车辆 １ ３ ０ 辆。
千辆汽 车 的经济 水平 。
占全 国Ｃ Ｎ Ｇ 汽车保有量的５ ６ ％。第二梯 队包括河 倍 ，行驶里程大大增加 ；而且加注速度 陕，与气
北 、 陕 西 、河 南 等 ８
４ ｏ０
个省市 自治 区 ，Ｃ Ｎ Ｇ
３ ｏ０
汽 车 保有 量 均在 ５ 万 窿３ ０
２ ００
辆 以上 。第三梯 队包 ２ ０
市场分析
车用替代燃料多目标优化研究
以一辆 １ ０ｋ 耗 油 为 ９ ９Ｌ（ 合 工况 ） ０ ｍ ． 混 的汽 油 车或功 能相 当的替 代燃料 汽 车行驶 ２ ０ ｍ 为 ×１ ｋ
研究 对象 ， 以其 行驶 １ｋ 为 功 能 单 位 ， 择 “ 料 ｍ 选 原
生 产” 燃 料 生产 ” 程 中的材 料 和能 源输 入 、 燃 和“ 过 “
作 者 简 介 ：胡 志 远 （ ９Ｏ ）男 ， 北 省 安 国县 人 ， 士 后 ， １ ７一 ， 河 博 主要 从 事 车 用 替 代 燃 料 与 生 命周 期 评 价 的研 究
维普资讯
车
表 １ 多 目标 优 化 设 计 变 量
阶 段 种 类 变 量
化 燃料混 合使 用 时 ， 燃 烧／ 取“ 车辆使 用 ” 过程应 用形
式 的值 为 １ 及各 阶段 之 间 的运 输 距 离 为设 计 变量 ） （ 第６ 见 ２页 表 １ ， 设计 变量 ）则
到“ 烧 ／ 辆 使 用 ” 束 的 系 统 过 程 ， 原 料 生 燃 车 结 由“ 产 ” “ 料生 产 ” “ 烧 ／ 辆 使 用 ” 、燃 和 燃 车 ３个 单 元 过 程
胡 志远 谭 丕 强 楼 狄 明 董 尧 清 ， ， ， ，浦耿 强
（ ．同 济 大 学汽 车 学 院 ，上 海 １ ２ １０ ；２ ０ ８ ４ ．上 海 交 通 大 学 机 械 与 动 力 工 程 学 院 ， 海 上 ２０３） ０ ０ ０
摘 要 ：建 立 了基 于 生命 周 期 影 响评 价 的 车 用 替代 燃料 多 目标 优 化 模 型 ， 车 用 替 代 燃 料 生 命 周 期 影 响 总 水 平 以 值 为优 化 目标 ， 以木 薯 乙醇 为 例 ， 车 用替 代 燃 料 进 行 了 多 目标 优 化 。结 果 表 明 ， 目标 优 化 后 木 薯 乙 醇 生 命 周 并 对 多 期 影 响 总 水 平值 降低 ４ ． ， 议 木 薯 乙醇 在 汽 油 中的 混 合 比 例 为 ９ ， 乙醇 生 产过 程 中使 用 天 然 气 燃料 。 ４７ 建 ５ 在 关键 词 ：内 燃 机 ； 命 周 期 影 响评 价 ；替 代 燃 料 ； 目标 优 化 ；木 薯 乙 醇 生 多 中 图分 类 号 ： Ｋ ４ １ Ｔ １ ．７ １ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：ｉ０ —２ ２ ２０ ）５０ ６—５ ０ １２ ２ （０ ６ ０—０ １ ０
车用替代燃料发展状况与前景
ｂ ｅｋｈｏ ｇ ， ｎ ｅ ｌｙ ｎ ａａｌ ｎ ｒ ｇｅ ｓ ｅ ｎ ｅ ． ｔｒｌ ｓ ｅ ｉｌ Ｎ ） ｌｃ ｎｉｕ ｒａ ｔｒｕ ｈ ａｄｄ ｐｏ ｍｅ ｔｎａｐ ｒｌ ｌ ｄｐ ｏ ｒｓｉ ｎ ｒ Ｎａ ａ ｈｃｅ（ ＧＶ ｗｉ ｏ ｔ ｅ ｉ ｅａ ｖ ｍａ ｕ Ｇａ Ｖ ｌ ｎ
ＥｌｃｒｃＶｅ ｉ １（ ＨＥ ｅ ｔｉ ｈ ｃｅ Ｐ Ｖ）ｗｉｌ ｌｙ ａ ｌａ ｉｇ ｒ ｌ ｎ ｍａ ｇ ｎ ｌｍａｋ ｔ ｔｉ ｒ ｃ ｍｍｅ ｄ ｄ ｔ ａ ｉａ ｅ ｐ ｎ ｌ ｐ ａ ｅ ｄ ｎ ｏ ｅｉ ｒ ｉ ａ ｒ ｅ ．Ｉ ｓ ｅ ｏ ｎ ｅ趋 紧 、温室 气体 减 排压
力不 断增 大 ，发 展替 代 能 源 已成 为世界 共 识 。大 力 发 展 替 代 能 源 、 改 善 能 源 结 构 已成 为 保 障 我 国 能
国 家 的政 府 推 动和 政 策 扶 持 。 欧 盟 委 员会 在 ２ ０ ０ ７ 年 发 布 的 能源技 术 战 略计 划 中提 出要 在今 后 通
ａ ｄ ｓ ｂ ｂａ ｒ ｆｉ ｂｉ ｆ ｌａ ｄ ｈ ｒ ｅ ｕ ｌｗ ｉｌｂｅｔ ｏ ｔｅ ｏｎ ｎ ｕ ｕｒ ｎ ｔ ａ ｆｃ； ｏ ｕｅ ｎ ｙｄ ｏｇ ｎ ｆ ｅ ｌ ｈｅ ｍ ｓ ｃ ｏｍ ｉ ｎｄ ｓ ｔ ｂ ｅｃ ｉ ｅ ｏ ｌ ａ ｌｅ ｎ — ｃ ａ ｕｉａ ｌ ｈｏ ｃ ｆｃ ｅ ｎ ａｔ ｒ ａ
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｒ ｓ ｎ ｅｔ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｄｅ ａ ｎ ｔａ ｐｏ ｔｓ ｃ ｏ ｎ ｏ ｉ ａ ｅ ｙ ｔｃ ｏ ｏｇ ｃ ｌｉ ｎｏ ａ ｉ ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｅ ｐｏ ｓ Ｏ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｍ ｎｄ ｉ ｒ ｎｓ ｒ ｅ ｔ ｒａ ｄ ｍ ｔｖ ｔ ｄ ｂ ｅ ｈｎ ｌ ｉ ａ ｎ ｖ ｔｏｎ， ｆ ｖ ａ ｅ ｐｏ ｉｙ ａ ａ ｋ ｔｃ ｍ ｐｅ ｉｉ ａ ｏｒ ｂｌ ｌｃ ｎｄ ｍ ｒ ｅ ｏ ｔｔｏｎ，ｖａ ｉ ｒｏｕｓａ ｔ ｒ ａ ｉ ｅ ｆ ｌ ｏ ｅ ｃ ｅ ａ ｅ ｕｎ ｒ ｉ ｅ ｈ ｌ ｇｉ ａ ｌｅ ｎ ｔｖ ｕｅ ｓ ｆ ｒ ｖ ｈｉ ｌ ｒ ｄｅ ｇｏ ｎｇ ｔ ｃ ｎｏ ｏ ｃ ｌ
车用替代燃料
油菜籽油/大豆油/花生油/棉籽油/糠油（米糠油）/向日葵油/玉米油/亚麻籽油
生物柴油 Biodiesel
甘油三酸酯Triglyceride 天然植物油或动物脂肪中主要成分
未来的 摩天大厦
美科学家设想把摩天大楼变 农场。建设摩天大楼一样的 垂直农场，既可为大量居民 提供饮食所需，又能利用植 物光合作用吸收二氧化碳， 从而给地球降温。
太阳能汽车
谢 谢
形成的基本条件
温度不能太高，0－10℃为宜，最高限是20℃ 左右，再高就分解了。 压力要够但不能太大。零度时，30个大气压力 以上它才能生成，再低就分解了
可燃冰在海洋深水底广泛分布
惊人蕴藏量
世界上可燃冰的总资源量 相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍。
作为燃料的好处
蕴藏量大，足够应付未来需要 甲烷占80％ - 99.9％ 可直接点燃，不产生任何残渣 不会产生含硫氧化物
二甲醚 二甲醚 CO转化率 60%以上
丙烯70%MTP FDTP FMTP 丙烯~70% （流化床）
甲醇 浆态床 CO转化率30%
神华煤煤化工工艺
甲醇＋甲醇
二甲醚＋水
＋
＋
二甲醚简介
21世纪清 洁能源
二甲醚 化工原料
氟里昂替代物 民用燃料 汽车燃料 合成低碳烯烃 气雾剂 致冷剂 醇醚燃料 液化气 乙烯
F-T 合成的历史
1923年由Fischer和 Tropsch发明 最初的目的是为了解 决德国富煤贫油的问 题
F-T 合成制取液体燃料一般流程
FT燃料特性
从土地中种出“石油”
生物质热化学转化
生物质直接液化 生物质间接液化
生物质制备合成气 合成气合成醇醚燃料，FT柴油，烯烃，石蜡等
我国车用替代燃料的多目标综合评价
・ຫໍສະໝຸດ ２ ・ ２ 上 海 汽 车
标 。 同理 ， 一 方 案 相 对 于 某 一 准 则 而 定 的优 越 每 程 度 （ 先权数 ） 相 当于每 一方 案相 对 于某 一 准 优 就 则的相 对度量 指 标 。这 ６个标 准 对 总 目标 优 越 程
标度。
矩 阵 中 的数 据我 们 主要 是 根 据专 家 的意 见 和 国 内外资料 数 据确 定 的。 根据这 一 判断矩 阵 我们 可 以得 到其 对 应 的特 征 向量 ， 作 相 应 的归 一 化 处 理 后 可 得 到 转 置 向 并
（ ）较 高的 能源效 率 和较 好 的使 用性 能 。 包 ２
括 从一 次能 源到 能源最 后产 生 的功 率 的 总利 用 效
下 面我们 按 照 层 次 分析 法 的 步 骤 ， 对 几 种 来 车 用替代 燃 料进行 多 目标综 合评 价 ：
２ １ 确 定 替 代 燃 料 问题 的 层 次 ．
非 结构 问题 ） 难 以完 全 用 定 量方 法 来 分 析 的 复 或 杂 问题 的手 段 ， 可 以有 效 地 将 复杂 问题 分 解 为 它 若 干层次 ， 比原 问题 简单 得 多 的 同一 层 次上 ， 在 逐 层地 进行 分 析 ， 人 的 主 观判 断 用 数 量 形 式 表 达 将
总 评 料 ｌ 总 标 体 价 思杯 燃 Ｉ 目层 日居
ｓ
（ ．１ ５ ， ．３ ８ ０ ４ ９， ． １ ４ ０ ０ １ ０ ４ ０， ．２ ３ ０ ８ ６，
应 性 、 保 特性 以及安 全性 ； 中燃 料成 本 为 了具 环 其 有可 比性 ， 我们取 单 位能量 的成 本 。
（ ）燃 料 的 安 全 性 。在 替 代 燃 料 生 产 、 输 ４ 运 和使用 过程 中要 安全 可靠 。 （ ）燃 料 的环保特 性 。包 括燃 料 本 身 和使 用 ５
标 。 同理 ， 一 方 案 相 对 于 某 一 准 则 而 定 的优 越 每 程 度 （ 先权数 ） 相 当于每 一方 案相 对 于某 一 准 优 就 则的相 对度量 指 标 。这 ６个标 准 对 总 目标 优 越 程
标度。
矩 阵 中 的数 据我 们 主要 是 根 据专 家 的意 见 和 国 内外资料 数 据确 定 的。 根据这 一 判断矩 阵 我们 可 以得 到其 对 应 的特 征 向量 ， 作 相 应 的归 一 化 处 理 后 可 得 到 转 置 向 并
（ ）较 高的 能源效 率 和较 好 的使 用性 能 。 包 ２
括 从一 次能 源到 能源最 后产 生 的功 率 的 总利 用 效
下 面我们 按 照 层 次 分析 法 的 步 骤 ， 对 几 种 来 车 用替代 燃 料进行 多 目标综 合评 价 ：
２ １ 确 定 替 代 燃 料 问题 的 层 次 ．
非 结构 问题 ） 难 以完 全 用 定 量方 法 来 分 析 的 复 或 杂 问题 的手 段 ， 可 以有 效 地 将 复杂 问题 分 解 为 它 若 干层次 ， 比原 问题 简单 得 多 的 同一 层 次上 ， 在 逐 层地 进行 分 析 ， 人 的 主 观判 断 用 数 量 形 式 表 达 将
总 评 料 ｌ 总 标 体 价 思杯 燃 Ｉ 目层 日居
ｓ
（ ．１ ５ ， ．３ ８ ０ ４ ９， ． １ ４ ０ ０ １ ０ ４ ０， ．２ ３ ０ ８ ６，
应 性 、 保 特性 以及安 全性 ； 中燃 料成 本 为 了具 环 其 有可 比性 ， 我们取 单 位能量 的成 本 。
（ ）燃 料 的 安 全 性 。在 替 代 燃 料 生 产 、 输 ４ 运 和使用 过程 中要 安全 可靠 。 （ ）燃 料 的环保特 性 。包 括燃 料 本 身 和使 用 ５
汽车代用燃料
1.氢气(H2)H2主要用作宇宙飞船、航天飞机等尖端科技产品的燃料，现发展到应用在汽车上。
燃氢发动机可在空气过量系数( λ )较大的范围内稳定燃烧，点火能量低，不到汽油最低点火能量的1/10，且氢燃料的火焰传播速度快，低温下易起动。
汽油车较易改成H2车，其排放物主要是H2O、N2、O2和少量NO x。
主要缺点为沸点低(约-253℃)，H2以液态方式储存时成本高，易受外部温度影响而蒸发，不适宜长期储存，还有爆炸、回火、早燃等问题尚待解决。
若解决了成本及储存等问题，则有可能批量使用。
2.乙醇乙醇是最早开发的代用燃料，乙醇汽油混合燃料在美国已应用多年。
纯乙醇作燃料具有非常低的碳氢化合物(HC)和有毒物排放，被认为是理想的燃料。
乙醇可从谷物、纤维素等生物可再生资源中产生，但其成本太高，约为汽油的两倍以上，若制作技术上无重大突破，很难广泛推广。
3.甲醇甲醇是从天然气、石油和煤炭中提取的，其中一半以上来自天然气。
甲醇具有高辛烷值、低发热量、低污染和无排烟等特点。
甲醇燃烧完全，可减少20%~50%HC的排放，设计先进的发动机可减少90%，颗粒物及NO X 排放也很低。
此外，其挥发性低，加油和行驶过程中蒸发损失小。
目前，商用甲醇主要为M85(80%甲醇+15%汽油)和M100，M100性能优于M85，具有更大的环境优越性。
甲醇毒性大，有腐蚀性，其生产过程是从能源的一种状态转换到另一种状态，能源利用率低。
4.天然气(NG)NG的主要成份是甲烷(一般为83%~99%)及少量烃类和CO2等。
NG的使用形式主要有压缩天然气(CNG，150MPa~120MPa)、液化天然气(LNG,-162℃)及能量密度很小的吸附天然气(ANG)。
NG具有较高的辛烷值，与汽油相比，燃烧更完全。
据美国EPA报告，NG汽车可以降低40%的HC排放，50%的CO排放，无排烟，而且排放的HC化合物90%为甲烷类物质，光化学反应低，现有技术尚可进一步降低污染物的排放。
车用替代燃料
DB33/T 756.2-2009《车用甲醇汽油 第2部分：M30》 将车用甲醇汽油（M30）按照研究法辛烷值分为90号、93号、 97号三种牌号，并以“M30/90号汽油”、 “M30/93号汽 油”、“M30/97号汽油”加以标识。
DB33/T 756.3-2009《车用甲醇汽油 第3部分：M50》规 定，车用甲醇汽油（M50）只有97号一种牌号（按照研究法 辛烷值划分），并以 “M50/97号汽油”加以标识。
BMW Hydrogen 7汽车的储氢钢瓶（可储存8kg液态氢）
4.2.4车用生物柴油
1.生物柴油简介
生物柴油(Bio-diesel)是指以油料作物、野生油料植物和 工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油（地沟油） 等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴 油燃料。
2.生物柴油的特点
4.1.4车用乙醇燃料的质量标准
我国目前使用的车用乙醇汽油是在不添加含氧化合物的 车用乙醇汽油（ethanol gasoline）调合组分油中加入一定 体积分数的变性燃料乙醇调合而成的。
1.车用乙醇汽油调合组分油的分类及质量标准
现行国家标准GB 22030—2013《车用乙醇汽油调合组分 油》按照以该种车用乙醇汽油调合组分油调合之后形成的车 用乙醇汽油的研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号。
我国现行国家标准GB 18351—2013《车用乙醇汽油 （E10）》按研究法辛烷值将车用乙醇汽油（E10）分为90 号、93号、97号三个牌号，其技术要求和试验方法见表4-5。
GB 18351—2013《车用乙醇汽油（E10）》规定，凡 向用户销售的符合本标准的车用乙醇汽油（E10）所使用的 加油机和容器上应标明下列标志：“90号车用乙醇汽油 （E10）”、“93号车用乙醇汽油（E10）”、“97号车用 乙醇汽油（E10）”，上述标志应标识在汽车驾驶人容易看 见的地方。
DB33/T 756.3-2009《车用甲醇汽油 第3部分：M50》规 定，车用甲醇汽油（M50）只有97号一种牌号（按照研究法 辛烷值划分），并以 “M50/97号汽油”加以标识。
BMW Hydrogen 7汽车的储氢钢瓶（可储存8kg液态氢）
4.2.4车用生物柴油
1.生物柴油简介
生物柴油(Bio-diesel)是指以油料作物、野生油料植物和 工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油（地沟油） 等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴 油燃料。
2.生物柴油的特点
4.1.4车用乙醇燃料的质量标准
我国目前使用的车用乙醇汽油是在不添加含氧化合物的 车用乙醇汽油（ethanol gasoline）调合组分油中加入一定 体积分数的变性燃料乙醇调合而成的。
1.车用乙醇汽油调合组分油的分类及质量标准
现行国家标准GB 22030—2013《车用乙醇汽油调合组分 油》按照以该种车用乙醇汽油调合组分油调合之后形成的车 用乙醇汽油的研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号。
我国现行国家标准GB 18351—2013《车用乙醇汽油 （E10）》按研究法辛烷值将车用乙醇汽油（E10）分为90 号、93号、97号三个牌号，其技术要求和试验方法见表4-5。
GB 18351—2013《车用乙醇汽油（E10）》规定，凡 向用户销售的符合本标准的车用乙醇汽油（E10）所使用的 加油机和容器上应标明下列标志：“90号车用乙醇汽油 （E10）”、“93号车用乙醇汽油（E10）”、“97号车用 乙醇汽油（E10）”，上述标志应标识在汽车驾驶人容易看 见的地方。
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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。
乳化燃料节能降污效果：乳化燃料与非乳化燃 料燃烧效果对比如图所示。不难看出，乳化油燃料 在燃烧过程中，减少了火焰中的炭粒，提高了燃料 油的燃烧程度，改善了燃烧状况，提高了燃料油的 燃烧效率。
图4-5 机械混合法柴油乳化工艺流程
天然气
不同产地的天然气的组分构成
(1) 天然气的主要组分是甲烷。甲烷在多数天然气中占90% 以上， 有的高达95-98％。天然气中含其他的正构烷烃（甲烷除外）约占 总量1％-13％。天然气中还含有N2、CO2等气体，它们约占1％13%。气田或油田的地理位置和矿床地质结构不同，造成天然气和 石油的组分存在一定的差异。 (2) 天然气的低热值一般在33-38MJ/m3。也有高达40-64MJ/m3。 低热值高的天然气，一般含乙烷至戊烷量大，困为乙烷至戊烷的密 度大于甲烷，所以，按体积计的低热值大为增加。 低热值是指单位燃气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度， 其中的水蒸气以蒸气的状态排出时，所放出的全部热量。 (3) 天然气的密度为0.71-0.89kg/m3，视产地不同而异。当天然 气含甲烷量高时，则密度小；含甲烷量不高（在90%以下），而含 己烷至戊烷的量多（在5％-13％），则密度大。 (4) 天然气理论空燃比一般为9.4-12.3。其中下限是属于含甲 烷较高的天然气，上限是属含甲烷相对较低的天然气。 (5) 天然气的理论混合气热值为3.22-3.42MJ/m3。 另外，应注意的是，同一井口，夏季和冬季开采出来的天然气组 分会有差别。
1991-2008年各地区天然气汽车量
世界天然气汽车总量超过950万辆，近几年天然气汽车的年均增长率超 过30%；天然气加气站则超过了12000座。阿根廷、巴基斯坦、巴西、 印度、伊朗和意大利的天然气汽车保有量居世界前六位。值得注意的 是，近几年亚太地区的天然气汽车发展迅速，2000～2007年年均增长 50%，其中巴基斯坦、印度、伊朗的CNG汽车保有量分别达到165万辆、 82万辆和73万辆。
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 纤维素
糖化酶
糖
酒化酶
酒精
C6H12O6
葡萄糖
酒化酶 60-72h
2C2H5OH＋2CO2
醇类燃烧的应用
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。
天然气汽车国外的发展状况
天然气汽车在世界上已有70多年的历史。20世纪20 年代末、30年代初，意大利人为解决车用汽油短缺 问题，率先开发了常压囊式天然气汽车和CNG汽车。 到20世纪80年代，由于石油危机加重，改善环境的 呼声日渐高涨和压缩机技术的不断进步，天然气汽 车获得较快发展。1986年，30多家燃气企业在加拿 大渥太华成立了国际天然气汽车协会(IANGV)。自 20世纪90年代以来，天然气汽车发展的要素进一步 成熟，俄罗斯、美国等国分别成立了天然气汽车协 会。从下表2中可看出世界部分被国家天然气汽车 的发展状况。
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。 8）排放污染低
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
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
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。
车用天然气发动机技术的发展过程大致经历了三个 阶段：
第一阶段是20世纪60年代以前。这个阶段CNG汽车 在前苏联、意大利等少数国家和地区有所发展，主 要目的是以气代油，节约能源。这一时期的技术研 究主要是解决车辆的驾驶性能，如起动性、运行可 靠性等，尽量缩小与液体燃料发动机的各种性能差 距，特别是动力性差距。此时开发的是用于化油器 汽车的混合器式CNG发动机装置。 第二阶段是20世纪60年代以后到90年代初。这个阶 段的主要目的是解决汽车尾气排放污染问题。由于 天然气汽车比汽、柴油车的排放污染少，许多国家 都大力推广天然气汽车。技术上主要是进一步降低 有害排放物，先后开发了用于开环控制供气的化油 器式汽车及开环控制的电喷供气装置，开发出了较
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。
第三阶段是20世纪90年代以后。由于汽油机进行了 技术改进，排放污染也大大减少，天然气汽车优势 不明显，从而促进了CNG汽车产业对发动机进行改 造，开发出更先进的闭环电子控制、电子数字控制、 单点与多点电喷、高压直喷的燃气供给系统。特别 是1995年以后，在车用天然气发动机上采用了理论 空燃比反馈控制稀燃等技术，使车用天然气发动机 效率、经济性，排放性和动力性都有极大的提高， 车用天然气发动机技术发生了质的飞跃。
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。
天然气的特点 （1）着火极限宽。 （2）与空气的理论混合气热值 低。 （3）火焰传播速度低。 （4）点火能量高。 （5）抗爆燃性能好。 （6）密度小。 （7）排放污染小。 （8）携带性较差。 （9）使用天然气可使发动机的磨损减小。
天然气燃料使燃烧室积炭少，且燃烧产物中不含液体燃料成分，对润滑油破坏小。
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。
天然气在汽车上的使用 1、天然气的存在形式 包括压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）
天然气汽车类型
液化天然气汽车 压缩天然气汽车
专用压缩天然气与汽 油或柴油双燃料汽车
专用压缩天然气汽车
3、天然气汽车技术
1）加气站技术：无论是压缩天然气还是液化天然 气，它们向汽车上加注时，所需加气设备都比汽 油、柴油等传统燃料的加注设备复杂一些，必须 保证压缩天然气的压力和液化天然气的低温，这 需要较高的技术水平。 2）发动机技术：天然气燃料的性质不同于汽、柴 油，因此天然气发动机的结构也不同于汽油机和 柴油机，应对其燃料混合、发动机燃烧室结构、 点火系统等方面的独特之处进行研究与开发。 3）气瓶技术：由于汽车具有的流动性，燃料必须 时刻携带，携带天然气的气瓶如何保证贮存压力 和绝热能力，并尽量降低其制造成本，这都需要 较高的技术水平。