發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料的發(fā)展

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1、發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料的發(fā)展目前，汽油機(jī)和柴油機(jī)依然是車用發(fā)動(dòng)機(jī)的主要機(jī)種。而汽油和柴油都是不可再生資源。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)石油的需求量越來(lái)越大。我國(guó)從1993年起，已由石油輸出國(guó)成為石油進(jìn)口國(guó)，到2000年，進(jìn)口石油已達(dá)6300萬(wàn)t，可以預(yù)計(jì)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油進(jìn)口量還會(huì)增加。據(jù)美國(guó)能源部和世界能源理事會(huì)預(yù)測(cè)，全球的石油產(chǎn)量在2010~2025年間將達(dá)到最大值。全球礦物燃料資源的預(yù)測(cè)生命期，石油為40年，天然氣為60年，煤為220年。日趨嚴(yán)重的能源危機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的常規(guī)燃料提出了新的挑戰(zhàn)。同時(shí)，由于世界汽車保有量的增加和各國(guó)對(duì)環(huán)保的重視，車用發(fā)動(dòng)機(jī)面臨著既要繼續(xù)提高現(xiàn)有性能，又要降

2、低排放的雙重壓力。而發(fā)動(dòng)機(jī)的排放成分除與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程組織有關(guān)外，還與發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料有直接的關(guān)系。汽油和柴油在改善廢氣的有害排放方面可做的工作已經(jīng)相當(dāng)有限，許多國(guó)家目前已把研究的目光轉(zhuǎn)向?qū)で笪廴据^小的代用燃料，這一方面可有效地減少?gòu)U氣的排放，另一方面也可保存原油產(chǎn)品和保護(hù)能源。所謂代用燃料,是指能夠取代或部分取代目前內(nèi)燃機(jī)傳統(tǒng)燃油(汽油、柴油、煤油)的燃料。良好的代用燃料應(yīng)能滿足下列要求:資源豐富、價(jià)格適宜;燃料的熱值尤其是混合氣熱值能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能的要求;能滿足車輛起動(dòng)性能、行駛性能以及加速性能等方面的要求;能量密度較高、儲(chǔ)存運(yùn)輸方便;發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)變動(dòng)較小、技術(shù)上可行;現(xiàn)有的燃料

3、儲(chǔ)運(yùn)分配系統(tǒng)能用得上;對(duì)人類健康、環(huán)境保護(hù)以及安全防火等無(wú)有害的影響;對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命以及可靠性沒(méi)有不良影響。已開發(fā)的代用燃料有氣態(tài)烴(壓縮天然氣(CNG)、液化天然氣(LNG)、液化石油氣(LPG))、醇燃料、二甲醚、生物柴油、氫、燃料電池等。下面足以介紹一下每種代用燃料的發(fā)展?fàn)顩r。天然氣：天然氣(NaturalGas，簡(jiǎn)稱NG)是一種無(wú)色、無(wú)味的氣體，90％以上成分為甲烷(CH4)。由于天然氣擁有資源豐富、污染很小、經(jīng)濟(jì)和安全上的優(yōu)勢(shì)，從而得到了大力地推廣，它是一種很好的清潔燃料。天然氣具有如下比較突出的優(yōu)點(diǎn)：(1)著火極限寬。(2)抗爆燃性能好。(3)排放污染小。(4)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命延

4、長(zhǎng)(5)燃料經(jīng)濟(jì)性好，使用費(fèi)較低。(6)安全性高。正是由于天然氣汽車具有上述優(yōu)點(diǎn)，在世界日益重視環(huán)境保護(hù)、車輛安全性能和經(jīng)濟(jì)性能的背景下，天然氣汽車的發(fā)展前景越來(lái)越廣闊。作為車用燃料的替代品，天然氣根據(jù)其存在形式不同，分為壓縮天然氣(CompressedNaturalGas，簡(jiǎn)稱CNG)液化天然氣(LiquefiedNaturalGas，簡(jiǎn)稱LNG)。壓縮天然氣是將天然氣經(jīng)過(guò)脫水、脫硫凈化處理后，經(jīng)多級(jí)壓縮至20Mpa左右存貯在氣瓶中，使用時(shí)經(jīng)減壓器減壓后供給發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒即可?，F(xiàn)在天然氣汽車中運(yùn)用最為廣泛的就是CNG，它的技術(shù)要求較LNG要低，但也存在一些問(wèn)題，如續(xù)駛里程小等缺點(diǎn)。液化天

5、然氣是將天然氣經(jīng)過(guò)一定工藝，使其在162℃左右變?yōu)橐簯B(tài)，存貯在高壓氣瓶中。由于液化天然氣對(duì)貯存技術(shù)要求較高，使得貯存容器的成本高，這從一定程度上限制了液化天然氣汽車的發(fā)展。但由于液化天然氣在貯存能量密度、汽車?yán)m(xù)駛里程、貯存容器壓力等方面均優(yōu)于壓縮天然氣，能解決壓縮天然氣汽車存在的一些問(wèn)題，所以液化天然氣作為天然氣的使用方式之一，是今后的重點(diǎn)發(fā)展方向。而為了解決動(dòng)力性不足的缺點(diǎn)，現(xiàn)在天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)一般采用提高充量系數(shù)、稀薄燃燒和增壓中冷、提高壓縮比以及采取優(yōu)化燃燒室結(jié)構(gòu)和噴油提前角等技術(shù)，相信天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)能成為即汽油機(jī)和柴油機(jī)之后的又一主流。醇類燃料：1、甲醇燃料甲醇的理化特性同汽油較為接

6、近,并且由于甲醇與汽油的相容性好,所以容易實(shí)現(xiàn)各種比例的摻燒。一般以低比例5%~30%摻燒為多(M5~M30),高比例摻燒可達(dá)85%(M85)。使用甲醇汽油可使尾氣中的CO和HC的排放量明顯降低(根據(jù)美國(guó)APlRP研究報(bào)告,M85汽車可使CO下降13%,HC降低31%),因此,目前世界各大汽車廠都在積極研究開發(fā)不同方案的甲醇燃料汽車,低比例甲醇汽油已在美國(guó)、法國(guó)、意大利等國(guó)家商品化。由于甲醇與柴油的理化性質(zhì)差別較大,與柴油的相容性也較差,因此柴油機(jī)摻燒甲醇的研究主要集中在摻燒方式上。目前概括來(lái)說(shuō)有熏蒸法、雙燃料系統(tǒng)法和乳化液法3種摻燒方法。采用熏蒸法和雙燃料系統(tǒng)法時(shí),汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)

7、變化較大,所以不易在現(xiàn)使用的柴油車上推廣。采用乳化液法時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)可以不做變動(dòng)而摻燒甲醇燃料,比較易于推廣應(yīng)用,但目前尚未研究出性能好、價(jià)格廉的助溶劑。甲醇毒性問(wèn)題一直很受人們的關(guān)注,在七五期間,我國(guó)對(duì)甲醇對(duì)人體健康的影響等課題作了研究。結(jié)論是,對(duì)接觸甲醇燃料人群,只要遵守操作規(guī)程,沒(méi)有發(fā)現(xiàn)人體健康有異常。目前,關(guān)于甲醇毒性問(wèn)題仍存在較多爭(zhēng)論,因此對(duì)甲醇的毒性問(wèn)題仍有必要進(jìn)行深入研究。2、乙醇燃料車用乙醇汽油是將燃料乙醇與普通汽油按一定比例調(diào)