汽车运行材料章车用替代燃料.ppt
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1、 朱明工作室朱明工作室.主讲:朱明主讲:朱明 高级技师、经济师高级技师、经济师,工程师工程师 高级技能专业教师高级技能专业教师 高级汽车维修考评员高级汽车维修考评员第四章第四章第四章第四章授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室第四章 车用替代燃料授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室车用替代燃料的选择标准n车用替代燃料的选择标准主要包括:n 1)资源必须丰富。能满足汽车日益增加的需要n 2)价格比较便宜,便于大范围推广n 3)能量密度大,热值高,少量携带能使汽车有足够的续驶里程,n 4)毒性低,环境污染小。n 5)安全性好,易于输送、贮存和使用。
2、n 6)对内燃机的可靠性无不良影响。n有广阔发展前景的替代燃料主要有:n醇类燃料、乳化燃料、天然气、液化石油气、氢气等。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室第一节 醇类燃料n醇类燃料主要是指:n甲醇和乙醇,在技术和成本方面已经达到实用阶段。n醇类燃料的资源比较丰富,可从多种原料中进行提取。n甲醇可从天然气、煤、油页岩、重质燃料、木材和垃圾等物质中制取n乙醇可从甜菜、什蔗、苹杆、薯类、玉米等农作物中制取。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室一、醇类燃料的理化性质n甲醇燃料和乙醇燃料的主要理化性质与汽油燃料的比较如表3-1所示。授人以鱼不如授人以
3、渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室醇类燃料的特点授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室醇类燃料的辛烷值n醇类是汽油车良好的替代醇类是汽油车良好的替代n1)燃料醇类燃料的辛烷值比汽油高醇类燃料醇类燃料的辛烷值比汽油高醇类燃料的发动机可以增大压缩比来提高热效燃料的发动机可以增大压缩比来提高热效率,提高其动力性和经济性。率,提高其动力性和经济性。n2)醇类燃料可以作为高中烷值组分调入汽醇类燃料可以作为高中烷值组分调入汽油中,提高汽抽的抗爆能力;油中,提高汽抽的抗爆能力;n3)醇类燃料的灵敏度非常大。醇类燃料的灵敏度非常大。n在低速时的抗爆性能比中、高速时要好。在低速
4、时的抗爆性能比中、高速时要好。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室2蒸发潜热大蒸发潜热大n蒸发潜热:蒸发潜热:n常压沸点下,单位质量的纯物质由液态变为气态吸收的热常压沸点下,单位质量的纯物质由液态变为气态吸收的热量或由气态变为液态放出的热量:量或由气态变为液态放出的热量:n醇类燃料蒸发潜热大的优点是:醇类燃料蒸发潜热大的优点是:n形成的混合气温度低,其充气效率提高,使发动机动力性形成的混合气温度低,其充气效率提高,使发动机动力性增强;增强;n形成混合气时对发动机内部机件有冷却作用;减少冷却系形成混合气时对发动机内部机件有冷却作用;减少冷却系统和润滑系统的冷却负担,从而
5、可提高发动机的使用寿命。统和润滑系统的冷却负担,从而可提高发动机的使用寿命。醇类燃料的蒸发潜热大,在低温条件下起动时,由于汽醇类燃料的蒸发潜热大,在低温条件下起动时,由于汽化所需热量不足,使形成的混合气浓度较低,发动机起动化所需热量不足,使形成的混合气浓度较低,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,困难。因此,燃烧醇类燃料的发动机需加装进气预热系统,保征低温起动性能。保征低温起动性能。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室3着火极限宽n着火极限:n混合气可以着火的最小浓度和最大浓度之间的范围,浓度是以空气中可燃气的体积分数表示。n 醇类燃料的着火
6、极限比汽油宽得多,可实现稀薄燃烧,有效降低发动机在部分负荷时的能量消耗与排放污染。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室4热值低n醇类燃料的热值比汽油低,n甲醇热值约为汽油的一半,乙醇热值约为汽油的60。n醇类燃料存在自供氧效应理论空燃比比汽油低,n甲醇理论空燃比约为汽抽的43,n乙醇理论空燃比约为汽油的60。n在同样的过量空气系数下混合气的热值与汽油相当。n汽车使用醇类燃料时的动力性不会降低。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室5腐蚀性大n醇类燃料的化学活性较强:n对铜、铝等金属具有较强的腐蚀能力n对橡胶和塑料等非金属材料具有较大的溶胀作用。
7、授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室6易产生气阻n醇类燃料的沸点低,n有助形成燃料与空气的混合气。n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 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室7贮存和使用方便n醇类燃料在常温下为液体状态,n和传统燃料的汽油、柴油相似,n所以其贮存和使用比较方便 授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室8排放污染低n醇类燃料的蒸发潜热大,醇类燃料的蒸发潜热大,n使用醇类燃料的燃烧温度较低,对使用醇类燃料的燃烧温度较低,对NOX的生成有的生成有抑制作用;抑制作用;n醇类燃料
8、分子中没有醇类燃料分子中没有C-C键结构,燃烧中不会有键结构,燃烧中不会有多环芳香烃通过缩合形成碳烟粒子的现象,排气多环芳香烃通过缩合形成碳烟粒子的现象,排气中基本没有碳烟;中基本没有碳烟;n醇类燃料氧含量高,且醇类燃料氧含量高,且C/H值较汽油小,混合气值较汽油小,混合气燃烧较完全,排气中未燃烃类与燃烧较完全,排气中未燃烃类与CO含量相应降低。含量相应降低。n醇类燃料的排气中未燃醇类和相应醛类较多。醇类燃料的排气中未燃醇类和相应醛类较多。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室三、酵类燃料的应用三、酵类燃料的应用n醇类燃料的辛烷值高:醇类燃料的辛烷值高:n良好的汽油机替
9、代燃料。良好的汽油机替代燃料。n在柴油机上使用比较困难:在柴油机上使用比较困难:n着火性差,着火性差,十六烷值比柴油低好多,十六烷值比柴油低好多,n汽油机中应用醇类燃料主要有两种方法:汽油机中应用醇类燃料主要有两种方法:掺醇燃烧掺醇燃烧n纯醇燃烧。纯醇燃烧。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室1掺醇燃烧n掺醇燃烧:n把甲醇或乙醇以不同比例掺入汽油中。把甲醇或乙醇以不同比例掺入汽油中。n甲醇、乙醇与汽油的混合燃料分别用甲醇、乙醇与汽油的混合燃料分别用M(Methan01)和和E(Ethan01)加一数字表示,数字表示混合燃料中甲醇或加一数字表示,数字表示混合燃料中甲醇或
10、乙醇的体积分数,乙醇的体积分数,n如如M15表示甲醇体积分数为表示甲醇体积分数为15的混合燃料,的混合燃料,E10表示表示乙醇体积分数为乙醇体积分数为10的混合燃料。的混合燃料。n (1)掺醇汽油的优点n 1)抗爆性好。燃用掺醇汽油时,可通过提高发动机的压抗爆性好。燃用掺醇汽油时,可通过提高发动机的压缩比来提高其热效率,进而提高其动力性和燃油经济性:缩比来提高其热效率,进而提高其动力性和燃油经济性:n 2)排放尾气中排放尾气中NOX、烃类及烃类及CO的含量低:混合气燃烧的含量低:混合气燃烧较完全尾气中烃类与较完全尾气中烃类与CO含量也相应低。含量也相应低。n 3)价格低:甲醇汽油价格也比普通汽
11、油经济。价格低:甲醇汽油价格也比普通汽油经济。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室(2)掺醇汽油的使用掺醇汽油的使用n掺醇比例低于掺醇比例低于15的低比例掺醇汽油和纯的低比例掺醇汽油和纯汽油燃料比较:汽油燃料比较:n不需要改变现有汽车发动机不需要改变现有汽车发动机n不增加改动嚏奉不增加改动嚏奉n不存在技术上的难度。不存在技术上的难度。n因此,低比例掺醇汽油是比较实用的醇类因此,低比例掺醇汽油是比较实用的醇类能源利用形式能源利用形式授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室3)掺醇汽油的不
12、足n(1)醇类燃料与汽油的互溶性较差。n 2)控醇汽油易出现分层现象;n 3)掺醇汽油对发动机的金属、橡皎和塑料等材料具有一定腐蚀性。n 4)掺醇汽油的低温起动性差,高温时易发生气阻。是山醇类燃料蒸发潜热大、沸点低造成的。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室2纯醇燃烧纯醇燃烧n纯燃烧甲醇或乙醇燃料:纯燃烧甲醇或乙醇燃料:n纯醇燃烧时,根据甲醇或乙醇燃料的特点对发纯醇燃烧时,根据甲醇或乙醇燃料的特点对发动机进行改造,动机进行改造,n 使用纯醇燃料需时,发动机较大改动有:使用纯醇燃料需时,发动机较大改动有:n调
13、整供油系统、加大油泵供油量、加装进气预调整供油系统、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热装置和改善零部件的抗腐蚀性能等授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室第二节第二节 乳化燃料乳化燃料n乳化燃料:n汽油和柴油等燃油和水相混合并经特殊处理后形成的一种相对稳定的乳化液。n使用乳化燃料效益:n减少发动机排放中氮氧化舍物(NOX)等有害成分的含量,n有效地降低燃料的消耗。n使用乳化燃料是节能和降污的良好措施授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室一、乳化燃料节能降污的原
14、理一、乳化燃料节能降污的原理n乳化燃料的燃烧是个非常复杂的过程,其节能降污的原理,在研究之中,常见的有两种解释理论:n微爆理论微爆理论n燃烧化学反应动力学理论:燃烧化学反应动力学理论:授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室1微爆理论微爆理论n 微爆理论认为:n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,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.n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,n这种情况下形成的可燃混合气品质良好,可实现较完全的快速燃烧,达到节能和污的双重日的。微爆理
15、论的实质:n水的存在,使燃料雾化蒸发过程中产生了二次雾化,使混合气形成的物理准备过程准备更加充分授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室2燃烧化学反应动力学理论n 燃烧化学反应动力学理论认为:n高温条件下水蒸气分解时产生化学活性很强的OH根,和烃在燃烧过程中形成的中间产物或不完全燃烧产物发生反应,推进烃类物质的燃烧进程,使燃料在上止点附近完成燃烧,全部热能及时释放,使发动机热效率提高,达到节能降污的目的。n同时,乳化燃料中水分的蒸发吸收热量,降低气缸内燃烧时的温度,使NO,的排放量降低。授人以鱼不如授人以渔授人以鱼不如授人以渔 朱明工作室朱明工作室燃烧化学反应过程授人以鱼
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