新能源汽车ppt课件第4章.ppt
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1、第四章第四章 醇类燃料汽车醇类燃料汽车 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 醇类燃料汽车发动机的醇类燃料汽车发动机的 结构与工作原理结构与工作原理 第三节第三节 醇类燃料汽车维护醇类燃料汽车维护 教学目的和要求:教学目的和要求: 了解醇类汽车分类、掌握工作原理、特点、发了解醇类汽车分类、掌握工作原理、特点、发展趋势。展趋势。 本章重点:本章重点: 醇类汽车特点醇类汽车特点 本章难点:本章难点: 教学内容要点:教学内容要点: 第一节第一节 概述概述 一、醇类燃料的来源及分类一、醇类燃料的来源及分类 1醇类燃料的来源醇类燃料的来源 甲醇甲醇(木醇或木酒精)可以由一氧化碳和氢气(木醇或木酒精)可以
2、由一氧化碳和氢气合成,为无色透明的液体,高挥发性,易燃。主合成,为无色透明的液体,高挥发性,易燃。主要由天然气(占要由天然气(占78%)、重油(占)、重油(占10%)、石脑)、石脑油(占油(占7%)、液化石油气(占)、液化石油气(占3%)、煤炭(占)、煤炭(占2%)、油页岩、木材和垃圾等物质中提炼。)、油页岩、木材和垃圾等物质中提炼。 乙醇乙醇俗称酒精,其工业生产方法主要有发酵法、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:生产原料有三类: 第一类第一类是含糖作物与副产物,如甘蔗、甜菜、是含糖作物与副
3、产物,如甘蔗、甜菜、甜高梁和糖蜜等;甜高梁和糖蜜等; 第二类第二类是淀粉质作物,如玉米、高梁、小麦、是淀粉质作物,如玉米、高梁、小麦、红薯和马铃薯等;红薯和马铃薯等; 第三类第三类是纤维素原料,如木材、木屑和谷物秸是纤维素原料,如木材、木屑和谷物秸杆等。杆等。 目前主要是利用发酵法生产乙醇,其所用的原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。料基本上是属第一、第二类。 2醇类燃料的分类醇类燃料的分类 (1)按组成成份和性质分类)按组成成份和性质分类 主要是指甲醇(主要是指甲醇(CH3OH)和乙醇()和乙醇(C2H5OH) (2)按在汽车上应用分类)按在汽车上应用分类 掺
4、烧掺烧 纯烧纯烧 改质改质 1)掺烧)掺烧 是在汽车上的主要应用方式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。的体积比例掺入汽油(柴油)中。 掺烧的主要方法有三种掺烧的主要方法有三种 : 混合燃料法混合燃料法:常用常用,甲醇、乙醇与汽油的混合甲醇、乙醇与汽油的混合 燃料分别用燃料分别用MX和和EX表示。表示。 薰蒸法薰蒸法: 双供油系统法双供油系统法 :仅用于柴油机上。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。一般情况主要针对醇类燃料与汽油的掺烧。 2)纯烧)纯烧 是指单纯燃烧甲醇或乙
5、醇燃料。是指单纯燃烧甲醇或乙醇燃料。 主要方式有六种:主要方式有六种: 裂解法:裂解法: 蒸气法:蒸气法: 火花塞法:火花塞法: 电热塞法;电热塞法;仅用于柴油机上仅用于柴油机上 炽热表面法;炽热表面法;仅用于柴油机上仅用于柴油机上 加入着火改善剂法:加入着火改善剂法:仅用于柴油机上仅用于柴油机上 3)改质)改质 现在主要是指醇类燃料的改质。现在主要是指醇类燃料的改质。 甲醇甲醇利用发动机的余热将甲醇生成为利用发动机的余热将甲醇生成为H2和和CO,然后输送到发动机内燃烧。采用甲醇改质需要对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。发动机进行较大的改造,
6、最好重新设计发动机。 变性燃料乙醇变性燃料乙醇指乙醇脱水后再添加变性剂而生指乙醇脱水后再添加变性剂而生成的以乙醇为主成的以乙醇为主92.1(V/V)的燃料。的燃料。3醇类燃料的现状醇类燃料的现状 1909年,美国人年,美国人Henry Ford设计并制造了世界设计并制造了世界上第一辆燃用乙醇的汽车。上第一辆燃用乙醇的汽车。20世纪世纪2030年代美年代美国、巴西、德国、法国、新西兰等国先后将乙醇国、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。与汽油的混合燃料用于汽车。 20世纪世纪70年美国重点开发燃烧年美国重点开发燃烧M85、M100的专的专用甲醇燃料汽车。德国、瑞典、新
7、西兰等国先后用甲醇燃料汽车。德国、瑞典、新西兰等国先后曾推广使用含曾推广使用含15甲醇的甲醇的M15汽油。汽油。 1998年年12月世界汽车制造商组织联合发月世界汽车制造商组织联合发布的布的“世界燃料规范世界燃料规范”中要求中要求“不允许使不允许使用甲醇用甲醇”;2000年年4月新一版的燃油规范中,月新一版的燃油规范中,再次明确要求再次明确要求“不允许使用甲醇不允许使用甲醇”。 目前,有目前,有40多个国家和地区开发应用了多个国家和地区开发应用了乙醇汽车,以乙醇汽车,以美国和巴西美国和巴西应用最多。在乙应用最多。在乙醇方面,巴西、美国等国曾先后推广使用醇方面,巴西、美国等国曾先后推广使用含含1
8、0、22、85等不同比例乙醇的车等不同比例乙醇的车用燃料。美国市场上以用燃料。美国市场上以10乙醇含量的乙乙醇含量的乙醇汽油为主。醇汽油为主。 二、醇类燃料主要特性二、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。甲醇和乙醇均是无色透明、易挥发的可燃液体。甲醇和乙醇与汽油相比,甲醇和乙醇与汽油相比,热值低热值低、蒸发潜热大蒸发潜热大、抗爆性好抗爆性好、含氧量高含氧量高。甲醇略带酒精味,有毒,。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。乙醇有强烈症状,严重时可导致失明甚至死亡。乙醇有强烈
9、的酒精气味,对人体的大脑神经有麻痹作用。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醇类燃料在汽车上应用特点 (1)醇类燃料中含氧量大)醇类燃料中含氧量大热值低热值低,所需要理论,所需要理论空气量比汽油或柴油少,从而空气量比汽油或柴油少,从而保证发动机的动力保证发动机的动力性能不降低性能不降低。 (2)辛烷值比汽油高,)辛烷值比汽油高,采用高压缩比提高热效采用高压缩比提高热效率率。普通汽油与。普通汽油与1520的醇类燃料混合,辛的醇类燃料混合,辛烷值可以达到优质汽油的水平。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。)常温下为液体,操作容易,储带
10、方便。 (4)可燃界限宽,汽油的着火极限为)可燃界限宽,汽油的着火极限为1.47.6;甲醇的着火极限为甲醇的着火极限为6.736,燃烧速度快,火焰传,燃烧速度快,火焰传播速度比汽油快,可以播速度比汽油快,可以实现稀薄燃烧,利于排气实现稀薄燃烧,利于排气净化和空燃比控制净化和空燃比控制。 (5)与传统的发动机技术)与传统的发动机技术有继承性有继承性,特别是使,特别是使用汽油醇类混合燃料时,发动机结构变化不太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大,减少燃烧室表面的燃烧沉积物和改善排放性能。能。 (6)由于十六烷值低,着火性差,着火延迟期长,在)由于十六
11、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,压燃式发动机中采用醇类燃料要困难得多,在点燃式发在点燃式发动机应用较广。动机应用较广。 (7)蒸发潜热大,使得醇类燃料)蒸发潜热大,使得醇类燃料低温起动和低温运行低温起动和低温运行性能恶化性能恶化。但在汽油中混合低比例的醇,由燃烧室壁面。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。和冷却发动机的有利因素。 (8)热值低,甲醇的热值只有汽油的)热值低,甲醇的热值只有汽油的48,乙,乙醇的热值只有汽油的醇的热值只有
12、汽油的64。因此,与燃用汽油相。因此,与燃用汽油相比,在同等的热效率下,比,在同等的热效率下,醇的燃料经济性低醇的燃料经济性低。 (9)沸点低,蒸汽压高,)沸点低,蒸汽压高,容易产生气阻容易产生气阻。 (10)腐蚀性大。醇具有较强的化学活性,能腐)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、塑料的对橡胶、塑料的溶胀作用溶胀作用比单独的醇或汽油都强,比单独的醇或汽油都强,混合混合20醇时对橡胶的溶胀最大。醇时对橡胶的溶胀最大。 (
13、11)醇混合燃料容易发生)醇混合燃料容易发生分层分层。醇的吸水性。醇的吸水性强,混合燃料进入水分后易分离为两相。因此,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)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。头晕、乏力、气短等症状。第二节第二节 醇类燃料汽车发动机的结构与醇类燃料汽车发动机的结构与工作原理工作原理 巴西为世界上唯一不使用纯汽油作汽车燃料的巴西为世界上唯一不使用纯汽油作汽车燃料的国家,发动机结构专门为
14、醇类燃料而设计,我国国家,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现在主要采用混合比为10%的醇类混合燃料。发的醇类混合燃料。发动机基本结构与传统燃料基本相同。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。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混合燃料法的醇类燃料汽车发动机结构改进改进 1)在点燃式发动机上掺烧甲醇)在点燃式发动机上掺烧甲醇 汽油发动机使用低比例(汽油发动机使用低比例(M3-5)甲醇汽油,不)甲醇汽油,不需使用任何添加剂,发动
15、机不做任何发动,车辆需使用任何添加剂,发动机不做任何发动,车辆可以正常使用。汽油机使用比例可以正常使用。汽油机使用比例M15甲醇汽油,甲醇汽油,发动机不做大变动,使用技术成熟,气阻、腐蚀、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。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)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: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;加入点火促进剂;使用较多使用较多 改善点火性能;改善点火性能;使用较多使用较多 高压缩比及废气再循环;高压缩比及废气再循环; 电热塞法;电热塞法; 柴油引燃
16、法;柴油引燃法; 高能电火塞法;高能电火塞法; 乳化甲醇柴油。乳化甲醇柴油。 柴油机燃用甲醇应用较多的国家有美国、德国、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。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)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(我国主要应用
17、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,如发动机的结构基本不变,大部分汽油车使用,如奥迪、红旗等。奥迪、红旗等。 2薰蒸法的醇类燃料汽车发动机结构改进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。管送入燃烧室。 可利用流动的空气流、机械部件等使醇燃料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,雾化,或者利用冷却水或排气的热量加热醇燃料,使其气化。使其气化。 1)
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