乙醇汽油发动机研究现状分析
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关 键词 : 汽 油 ; 动机 ; 究现 状 ; 析 乙醇 发 研 分
乙醇汽油是一种 由粮食及各种植物纤维加 工成的燃料乙醇和普通汽油按一定 比例混配形成 的新型替代能源。 按照我国的国家标准 , 乙醇汽油 是用 9 %的普通 汽油与 1%的燃料 乙醇调和而 0 0 成。 它可以 有效改善油品的性能和质量 , 降低一氧 化碳 、 碳氢化合物等主要污染物的排放。 1乙醇汽油理化特性 乙醇是一种无色透明、 易挥发 、 易燃液体 , 热 值较低 , 气化潜热较高 , 抗爆性能好 , 含氧量高 的 液体 , 在少量水分存在的情况下容易产生相分离。 乙醇的密度和汽化潜热均比汽油高 。 密度高 是 因为乙醇分子中含氧;而汽化潜热高是 由于乙 醇分子间通过氧键缔合起来 ,并以缔合分子的形 式 出现, 当乙醇汽化时需要更多的热量破坏氢键。 所 以当内燃机燃用 乙醇时,其进气系统或供油系 统和燃烧室壁面的热量被乙醇所吸收 ,有利于提 高发动机热效率 i 。 乙醇和汽油具有良好的互溶性 , 发动机可以 灵活使用普通汽油和乙醇部 分代用的乙醇汽油 , 所 以乙醇 汽油在传 统汽 油发动机中能够正 常使 用 。另外 , 乙醇可以从生物质中提取 , 可再生资 足
一
2 9—
在国外 , 车用乙醇汽油的生产和使用技术 已 经十分成熟 。美 国和巴西是 目前世界上最大的车 用乙醇汽油生产和消费国。美 国推广使用车用 乙 醇汽油已经有 3 O年的历史。 经历了二十世纪七十 年代的石油危机后 ,美 国政府决定大力推广燃料 乙醇的生产和车用乙醇汽油的使用 ,美 国制定 了 联 邦 政府 的 “ 醇 发展 计 划 ” 开始 大 力 推 广 使 用 乙 , 含 l%( O 体积比) 乙醇的混合燃料。目前 , 美国已经 有多个州在推广使用车用乙醇汽油。推广乙醇汽 油实行区域封闭销售 ,例如芝加哥地 区就全部使 用车用乙醇汽油。政府采取补贴生产企业的方式 推动车用乙醇汽油的推广。巴西是石油资源贫乏 的国家之~ , 政府禁止消费不含乙醇的汽油。 巴两 是世界上唯一不使用纯汽油作汽车燃料 的国家
科 } { { 技 论 坛
斛 百度文库蠢
葛 蕴珊
乙醇汽油发动机研究现状分析
朱 荣福 孙 远涛 王慧 文
( 黑龙江工程学院, 汽车与交通工程 学院, 黑龙江 哈 尔滨 105 ) 500
摘 耍:乙醇是一种常用的燃料和燃料添加剂, 以充当汽车燃料的替代品, 可 在近代也越来越 受到重视。首先分讨论 乙 醇的理化特性及国内外应用概 况, 然后分析 了乙醇汽油的国内外研究现状。
3。 1
20 00年 9 至 20 年 6 。中国石 油 化 工 月 01 月 科学研究院开展了燃料乙醇作为汽油调合组分的 可行性试验研究, 分别进行了车用乙醇汽油调合 特性及配方的实验室研究和工业试生产 ; 用 乙 醇汽油分层特性、储存性及材料相容性史验室研 究; 金属橱蚀抑制剂的研制开发; 用乙醇汽油行 年试验研究;车用乙醇汽油阁家标准的制定等主 要研究工作。根据项 F研究结果,20 干 = 1 0 1 F4月, 同
家质量 I 监督检验检疫总局颁 布了 G 13 1 20 汽油相差不大, B 8 5 —0 1 但醇、 醛类排放经过三效催化转化 《 车用乙醇汽油》 G 130 20 《 及 B 85 — 0 1车用变性燃料 器后基本可 以实现零排放,表明发动机上现用的 乙醇》 国家标准。经 国务院批准。 车用乙醇汽油于 P/h系三效催化转化器 基本能够满足汽油机燃 t R 20 年在河南郑州、 阳、 阳和黑龙江哈尔滨 用 乙醇汽油混合燃料 时对 非常规排放控制 的要 02 南 洛 及肇东 5座城市开始试点使用。 求。 3乙醇汽油研究现状分析 参考 文 献 3l 国外研究现状分析 f 金福祥, l 1 张武高, 周校平等. 乙醇燃料 的研 究发 2 o 年 H knB yat, ] 展 了 Bi r C 展 与应 用f. 油扭. 02 5 o5 aa ark _ 发 a[ ' 4 lad N z J柴 1 , 0 ,。 2 和 K c C两人的湍流燃烧模型,建立了乙醇汽 f Y 春杰, ekJ 2- 1 王玮 。 大钢等. 汤 车用 乙醇汽油和 无铅 油混合燃料的湍流火焰传播模型,该模型能够正 汽油对电喷汽车排放性能的影响 l1 .环境科学, J 确地计算燃用乙醇汽油混合燃料的燃烧过程 , 同 2 0 4 0 4, . 时发现添加乙醇体积分数为 2 %的混合燃料可以 [1 5 3高国珍 , 王育辉 , 陈光敏. 醇类燃料理化性质对 加快火焰传播, 提高燃烧速率, 产生 比汽油要高的 汽油 机性 能及 排放 的 影 响【. 西能 源 ,0 43 j江 】 20 ,. 气缸压力和温度 , 这可以使平均指示功率 、 输出功 []aa Byat .ho ta ivsgtn o 4H kn arkaT eri l netai f r ec i o l a p o a ai p o e s n n I n i e u nn o g 率和热效率等得以提高;但是较高的燃烧温度可 f me r p g t n rc s i a S e gn r n i n g sl - ta o n b e d . n wa l e g ,0 7 能会导致氮氧化合物排放的增加 ,并且提高缸内 o a oi e eh n l ln sRe e b e En r y2 0 压力和温度在一定程度上会损坏发动机的活塞和 (2: 8 7 1 3 )5 —7 . 7 进、 排气门等部件。 【1 ACvz 。t s1 f c o tao- nedd 5M。.eiF i e. et f e n l u l e ,Y k E s h a M..ei 研 究 了燃 用 E 、 5E 0E 5和 g s l e l n s n y h v r i t a d miso s AC v z OE 、l 、 l a oi b e d o c c c a i l y n e si n n b a i E0 5 2 后 O个循环的燃烧循环变 动,结果表明: 混 i lS n n pl dT em nier g20 n a Ie ̄ e p e hr a E g e n, 5 l A i l n i 0 合燃料有利于降低循环变动,从而改善发动机的 (5:1-2 . 2 ) 7 95 9 燃烧和排放特性 , 提高发动机的动力性 、 经济性并 【】 Hi y Sra Y cs,o a T pf,a 6 tei s n edr  ̄eu l ogl n Tg iC C n rMe i Ok r f c oeha o -g s l e l n s ia, l h u . e t f t n l a oi b e d Ef n 改善排放性能。 HS ieu等人 燃 用 E 、 l 、 2 、4 .Yi s c 0E 0 E 0 E 0和 o n n e o a c d ehute sos i n eg e pr r ne a xa s miin n i fm n s — i r n c mp e s a i . l h r l n i o o Ap e m E 0进行实验,发现 E 0和 E 0对减少尾气排放 dfee t o r s in r t s p id T e a E g — 6 4 6 产生了重大的作用,在低转速下 C O的排放减少 neig 062) 2 22 7. er , 0 (6: 7- 2 8 n2 2 量最大 ,两种混合燃料平均分别减少 了 1%和 『 何邦全 , 1 7 1 王建昕 , 吉明等. 郝 乙醇一 汽油燃料电喷 1。%; C 08 与 O相 比, C的减少更加 明显 , H 在高转 汽油机的排放及催化性能【1 J 内燃机学报 ,02 6 . 20 ,. 速下 , 燃用 E 0使得 H 6 C排放平均减少 了 1.5 【 6 %。 8 4 】高祥, 宋崇林 , 成存玉等. 乙醇, 汽油混合燃料对 32国 内研究现 状分 析 . 电喷 汽油机排放特性的影响 l1 J .农业机械学报 , 何帮全等人 在一台 电喷汽油机上燃用 E 、 2 0 8 O 0 5, . El E 0后发现 : 0和 3 在怠速工况 F, 燃用混合燃料 作者简介: 朱荣福(9 17 )汉族, 牡丹 18 ,一 , 籍贯: 可显著降低 C N x和总碳氢化合物(H ) O、 O T C的排 江, 毕业院校: 北京理工大学, 学位: 工学硕士, 职称 : 放 ,3 E 0的效果最明显 ;并且随乙醇含量 的增加, 讲 师, 研 究方 向 : 车 节能与 环 保。 主要 汽 排气中的乙醛和乙醇的浓度逐渐增大。 项 目来 源 :黑 龙 江省教 育厅科 学技 术研 究项 在 动力 性和 燃油 经 济性 方面 , 究 表 明 : 研 发动 目,车 用 乙醇 汽 油 对 电喷 发动 机性 能 影 响 的 实验 机燃 用 混合 燃料 后 , 影 响功 率 、 矩 等 的使 用性 研 究, 目编 号 :133 2 不 扭 项 15 11 。 能, 无须对发动机进行改装 ; 掺烧 乙醇后 , 有利于 改善发动机的燃烧状况 , 降低能耗率 。 在排放物的催化转化方面,何帮全等人同时 发现 ,t h催化剂列排气 中的乙醇转化效率较 PR / 低, 而对乙醛表现出较高的转化效率。 董素荣等人 还发现 ,普通三效催化器对排气 中苯的平均净化 效率约为 8 %, 7 同时只在低速(60/ nl催化器 10 r ) mi  ̄ 前检测到甲醛 , 催化器后没有检测到 甲醛, 明催 说 化剂埘甲醛的催化净化效果较好 。 综上所述 ,使用上述 比例的乙醇汽油混合燃 料一般均可以改善常规排放 ( C 如 O和 HC , )虽然 可能会使 N x O 和非常规排放 ( 如乙醛 和乙醇 ) 增 加 ,f 燃用汽油而排放的芳烃对环境的危害相 H 比起来 , 前者是远远不及后者的 ; 从催化转化特性 看 ,燃厢混合燃料叫的催化转化特性效果与燃用
源。
乙醇燃料含 氧, 低热 值比汽油燃料低 , 乙 而 醇燃料的理论空燃 比也比汽油燃料的低。在理论 空燃比下 ,单位质量的乙醇燃料空气混合气的热 值与汽油燃料混合气的热值基本一致。可通过每 循环增加乙醇燃料的喷射量来弥补发动机动力性
的不足 。
2乙醇 汽 油 国内外 应 用概 况
乙醇汽油是一种 由粮食及各种植物纤维加 工成的燃料乙醇和普通汽油按一定 比例混配形成 的新型替代能源。 按照我国的国家标准 , 乙醇汽油 是用 9 %的普通 汽油与 1%的燃料 乙醇调和而 0 0 成。 它可以 有效改善油品的性能和质量 , 降低一氧 化碳 、 碳氢化合物等主要污染物的排放。 1乙醇汽油理化特性 乙醇是一种无色透明、 易挥发 、 易燃液体 , 热 值较低 , 气化潜热较高 , 抗爆性能好 , 含氧量高 的 液体 , 在少量水分存在的情况下容易产生相分离。 乙醇的密度和汽化潜热均比汽油高 。 密度高 是 因为乙醇分子中含氧;而汽化潜热高是 由于乙 醇分子间通过氧键缔合起来 ,并以缔合分子的形 式 出现, 当乙醇汽化时需要更多的热量破坏氢键。 所 以当内燃机燃用 乙醇时,其进气系统或供油系 统和燃烧室壁面的热量被乙醇所吸收 ,有利于提 高发动机热效率 i 。 乙醇和汽油具有良好的互溶性 , 发动机可以 灵活使用普通汽油和乙醇部 分代用的乙醇汽油 , 所 以乙醇 汽油在传 统汽 油发动机中能够正 常使 用 。另外 , 乙醇可以从生物质中提取 , 可再生资 足
一
2 9—
在国外 , 车用乙醇汽油的生产和使用技术 已 经十分成熟 。美 国和巴西是 目前世界上最大的车 用乙醇汽油生产和消费国。美 国推广使用车用 乙 醇汽油已经有 3 O年的历史。 经历了二十世纪七十 年代的石油危机后 ,美 国政府决定大力推广燃料 乙醇的生产和车用乙醇汽油的使用 ,美 国制定 了 联 邦 政府 的 “ 醇 发展 计 划 ” 开始 大 力 推 广 使 用 乙 , 含 l%( O 体积比) 乙醇的混合燃料。目前 , 美国已经 有多个州在推广使用车用乙醇汽油。推广乙醇汽 油实行区域封闭销售 ,例如芝加哥地 区就全部使 用车用乙醇汽油。政府采取补贴生产企业的方式 推动车用乙醇汽油的推广。巴西是石油资源贫乏 的国家之~ , 政府禁止消费不含乙醇的汽油。 巴两 是世界上唯一不使用纯汽油作汽车燃料 的国家
科 } { { 技 论 坛
斛 百度文库蠢
葛 蕴珊
乙醇汽油发动机研究现状分析
朱 荣福 孙 远涛 王慧 文
( 黑龙江工程学院, 汽车与交通工程 学院, 黑龙江 哈 尔滨 105 ) 500
摘 耍:乙醇是一种常用的燃料和燃料添加剂, 以充当汽车燃料的替代品, 可 在近代也越来越 受到重视。首先分讨论 乙 醇的理化特性及国内外应用概 况, 然后分析 了乙醇汽油的国内外研究现状。
3。 1
20 00年 9 至 20 年 6 。中国石 油 化 工 月 01 月 科学研究院开展了燃料乙醇作为汽油调合组分的 可行性试验研究, 分别进行了车用乙醇汽油调合 特性及配方的实验室研究和工业试生产 ; 用 乙 醇汽油分层特性、储存性及材料相容性史验室研 究; 金属橱蚀抑制剂的研制开发; 用乙醇汽油行 年试验研究;车用乙醇汽油阁家标准的制定等主 要研究工作。根据项 F研究结果,20 干 = 1 0 1 F4月, 同
家质量 I 监督检验检疫总局颁 布了 G 13 1 20 汽油相差不大, B 8 5 —0 1 但醇、 醛类排放经过三效催化转化 《 车用乙醇汽油》 G 130 20 《 及 B 85 — 0 1车用变性燃料 器后基本可 以实现零排放,表明发动机上现用的 乙醇》 国家标准。经 国务院批准。 车用乙醇汽油于 P/h系三效催化转化器 基本能够满足汽油机燃 t R 20 年在河南郑州、 阳、 阳和黑龙江哈尔滨 用 乙醇汽油混合燃料 时对 非常规排放控制 的要 02 南 洛 及肇东 5座城市开始试点使用。 求。 3乙醇汽油研究现状分析 参考 文 献 3l 国外研究现状分析 f 金福祥, l 1 张武高, 周校平等. 乙醇燃料 的研 究发 2 o 年 H knB yat, ] 展 了 Bi r C 展 与应 用f. 油扭. 02 5 o5 aa ark _ 发 a[ ' 4 lad N z J柴 1 , 0 ,。 2 和 K c C两人的湍流燃烧模型,建立了乙醇汽 f Y 春杰, ekJ 2- 1 王玮 。 大钢等. 汤 车用 乙醇汽油和 无铅 油混合燃料的湍流火焰传播模型,该模型能够正 汽油对电喷汽车排放性能的影响 l1 .环境科学, J 确地计算燃用乙醇汽油混合燃料的燃烧过程 , 同 2 0 4 0 4, . 时发现添加乙醇体积分数为 2 %的混合燃料可以 [1 5 3高国珍 , 王育辉 , 陈光敏. 醇类燃料理化性质对 加快火焰传播, 提高燃烧速率, 产生 比汽油要高的 汽油 机性 能及 排放 的 影 响【. 西能 源 ,0 43 j江 】 20 ,. 气缸压力和温度 , 这可以使平均指示功率 、 输出功 []aa Byat .ho ta ivsgtn o 4H kn arkaT eri l netai f r ec i o l a p o a ai p o e s n n I n i e u nn o g 率和热效率等得以提高;但是较高的燃烧温度可 f me r p g t n rc s i a S e gn r n i n g sl - ta o n b e d . n wa l e g ,0 7 能会导致氮氧化合物排放的增加 ,并且提高缸内 o a oi e eh n l ln sRe e b e En r y2 0 压力和温度在一定程度上会损坏发动机的活塞和 (2: 8 7 1 3 )5 —7 . 7 进、 排气门等部件。 【1 ACvz 。t s1 f c o tao- nedd 5M。.eiF i e. et f e n l u l e ,Y k E s h a M..ei 研 究 了燃 用 E 、 5E 0E 5和 g s l e l n s n y h v r i t a d miso s AC v z OE 、l 、 l a oi b e d o c c c a i l y n e si n n b a i E0 5 2 后 O个循环的燃烧循环变 动,结果表明: 混 i lS n n pl dT em nier g20 n a Ie ̄ e p e hr a E g e n, 5 l A i l n i 0 合燃料有利于降低循环变动,从而改善发动机的 (5:1-2 . 2 ) 7 95 9 燃烧和排放特性 , 提高发动机的动力性 、 经济性并 【】 Hi y Sra Y cs,o a T pf,a 6 tei s n edr  ̄eu l ogl n Tg iC C n rMe i Ok r f c oeha o -g s l e l n s ia, l h u . e t f t n l a oi b e d Ef n 改善排放性能。 HS ieu等人 燃 用 E 、 l 、 2 、4 .Yi s c 0E 0 E 0 E 0和 o n n e o a c d ehute sos i n eg e pr r ne a xa s miin n i fm n s — i r n c mp e s a i . l h r l n i o o Ap e m E 0进行实验,发现 E 0和 E 0对减少尾气排放 dfee t o r s in r t s p id T e a E g — 6 4 6 产生了重大的作用,在低转速下 C O的排放减少 neig 062) 2 22 7. er , 0 (6: 7- 2 8 n2 2 量最大 ,两种混合燃料平均分别减少 了 1%和 『 何邦全 , 1 7 1 王建昕 , 吉明等. 郝 乙醇一 汽油燃料电喷 1。%; C 08 与 O相 比, C的减少更加 明显 , H 在高转 汽油机的排放及催化性能【1 J 内燃机学报 ,02 6 . 20 ,. 速下 , 燃用 E 0使得 H 6 C排放平均减少 了 1.5 【 6 %。 8 4 】高祥, 宋崇林 , 成存玉等. 乙醇, 汽油混合燃料对 32国 内研究现 状分 析 . 电喷 汽油机排放特性的影响 l1 J .农业机械学报 , 何帮全等人 在一台 电喷汽油机上燃用 E 、 2 0 8 O 0 5, . El E 0后发现 : 0和 3 在怠速工况 F, 燃用混合燃料 作者简介: 朱荣福(9 17 )汉族, 牡丹 18 ,一 , 籍贯: 可显著降低 C N x和总碳氢化合物(H ) O、 O T C的排 江, 毕业院校: 北京理工大学, 学位: 工学硕士, 职称 : 放 ,3 E 0的效果最明显 ;并且随乙醇含量 的增加, 讲 师, 研 究方 向 : 车 节能与 环 保。 主要 汽 排气中的乙醛和乙醇的浓度逐渐增大。 项 目来 源 :黑 龙 江省教 育厅科 学技 术研 究项 在 动力 性和 燃油 经 济性 方面 , 究 表 明 : 研 发动 目,车 用 乙醇 汽 油 对 电喷 发动 机性 能 影 响 的 实验 机燃 用 混合 燃料 后 , 影 响功 率 、 矩 等 的使 用性 研 究, 目编 号 :133 2 不 扭 项 15 11 。 能, 无须对发动机进行改装 ; 掺烧 乙醇后 , 有利于 改善发动机的燃烧状况 , 降低能耗率 。 在排放物的催化转化方面,何帮全等人同时 发现 ,t h催化剂列排气 中的乙醇转化效率较 PR / 低, 而对乙醛表现出较高的转化效率。 董素荣等人 还发现 ,普通三效催化器对排气 中苯的平均净化 效率约为 8 %, 7 同时只在低速(60/ nl催化器 10 r ) mi  ̄ 前检测到甲醛 , 催化器后没有检测到 甲醛, 明催 说 化剂埘甲醛的催化净化效果较好 。 综上所述 ,使用上述 比例的乙醇汽油混合燃 料一般均可以改善常规排放 ( C 如 O和 HC , )虽然 可能会使 N x O 和非常规排放 ( 如乙醛 和乙醇 ) 增 加 ,f 燃用汽油而排放的芳烃对环境的危害相 H 比起来 , 前者是远远不及后者的 ; 从催化转化特性 看 ,燃厢混合燃料叫的催化转化特性效果与燃用
源。
乙醇燃料含 氧, 低热 值比汽油燃料低 , 乙 而 醇燃料的理论空燃 比也比汽油燃料的低。在理论 空燃比下 ,单位质量的乙醇燃料空气混合气的热 值与汽油燃料混合气的热值基本一致。可通过每 循环增加乙醇燃料的喷射量来弥补发动机动力性
的不足 。
2乙醇 汽 油 国内外 应 用概 况