第一章 内燃机燃料 本章首要内容： 1. 汽油、柴油及其技能目标 天然气、液化石油气、煤气、氢气等气体燃料。 3. 液体代用燃料： 醇类燃料（甲醇、乙醇）、二甲醚、生物柴油（各类 植物动物油）、水煤浆、煤制油等油。 4.代用燃料与汽柴油比较： 各种代用燃料的优缺陷、对内燃机动力输出、经济性、 排放功能、展开远景等的比较。 2.气体代用燃料： 第一节汽油、柴油及其技 术目标 ? 汽油的技能目标： 重要功能 最重要的功能为蒸腾性、抗爆性、安定性和腐蚀性。 蒸腾性： 指汽油在汽化器中蒸腾的难易程度。对发起机的起动、暖机、加快 、气阻、燃料耗量等有重要影响。汽油的蒸腾性由馏程、蒸气压、气液 比3个目标归纳鉴定。 ①馏程。指汽油馏分从初馏点到终馏点的温度规模。航空汽油的馏程 规模要比车用汽油的馏程规模窄。 ②蒸气压。指在规范仪器中测定的38℃蒸气压，是反映汽油在燃料系 统中产气愤阻的倾向和发起机起机难易的目标。 车用汽油要求有较高的蒸气压，航空汽油要求的蒸气压比车用汽油低。 ③气液比。指在规范仪器中，液体燃料在规则温度和大气压下，蒸气 体积与液体体积之比。气液比是温度的函数，用它鉴定、猜测汽油气阻 倾向，比用馏程、蒸气压更为牢靠。 抗爆性： 指汽油在各种运用条件下抗爆震焚烧的才干。车用汽油的 抗爆性用辛烷值标明。辛烷值是这样给定的：异辛烷的抗爆性较 好 ，辛烷值给定为100 ，正庚烷的抗爆性差， 给定为 0，汽油 辛烷值的测定是以异辛烷和正庚烷为规范燃料，使其发生的爆震 强度与试样相同，规范燃猜中异辛烷所占的体积百分数便是试样 的辛烷值。辛烷值高，抗爆性 好。汽油的等级是按辛烷值区分 的。高辛烷值汽油能够满意高紧缩比汽油机的需求。汽油机紧缩 比高，则热功率高，能够节约燃料。汽油抗爆才干的巨细与化学 组成有关。 带 支链的烷烃以及烯烃、芳烃一般具有优秀的抗爆 性。进步汽油辛烷值首要靠增加高辛烷值汽油组分，但也通过添 加四乙基铅等抗爆剂完成。 安定性： 指汽油在天然条件下，长时间放置的稳定性。用胶质和诱导 期及碘价表征。 胶质越低越好，诱导期越长越好，碘价标明烯 烃的含量。 腐蚀性： 用总硫、硫醇、铜片和酸值表征。 那么轿车对车用汽油有哪些功能要求呢？ 1、杰出的抗爆性； 2、恰当的蒸腾性； 3、杰出的抗氧化安定性； 4、杰出的抗腐蚀性及必定的环保要求。 表征汽油内涵质量的查验项目有：汽油的抗爆 性（研讨法辛烷值、马达法辛烷值、抗爆指数）、硫含 量、蒸汽压、烯烃、芳烃、苯含量、腐蚀、馏程等。 柴油及其技能目标 ? 杰出的焚烧性: 杰出的焚烧功能是指柴油喷入柴油机焚烧室与高温空气构成均匀的可 燃混合气之后，能在较短的时间内发火自燃并正常地彻底焚烧的功能。 十六烷值是鉴定柴油自燃发火功能的目标，指和柴油发火性相同的规范 燃猜中所含十六烷体积的百分数，是在规则的单缸柴油机(十六烷值机) 中测定 柴油的十六烷值凹凸由柴油的化学组成和馏分组成决议。十六烷 值高，标明该燃料在柴油机中的发火功能杰出，滞燃期短，焚烧均匀且 彻底，焚烧后压力上升平稳，作业比较柔软，柴油机发起功能较好。据 实验，运用十六烷值为53的柴油，柴油机在3s内即可发起，而运用十六 烷值为38的柴油却需求45s才干发起。反之，柴油的十六烷值越低，柴油 机的作业则越粗犷，发起性就越差。工程机械所用高速柴油机的柴油十 六烷值一般不低于40~50。 需求阐明的是，十六烷值过高也欠好，当超 过65时，柴油分子量加大，馏分较重，柴油的凝点较高，蒸腾性差，易 裂化致使焚烧不彻底，排气冒黑烟，燃油经济性下降。 奥新富通乳化柴 油很好地习惯了这一要求。 柴油及其技能目标 ? 杰出的低温流动性： 柴油的低温流动性直接关系到柴油机供油体系能否向喷油器正常供 油的问题。低温流动性差的柴油，会构成低温下供油中止，不能确保柴 油机在低温下正常作业，因而，柴油的低温流动性是柴油机能否在低温 下正常作业的根本确保。 ? 恰当的蒸腾性： 柴油的蒸腾性是反映柴油由液态变为气态的才干。柴油的蒸腾性好， 混合气构成速度就快，就能习惯高速柴油机焚烧时间短的要求，简单完 全焚烧，油耗低、排污少，但蒸腾性过高，则会使悉数柴油敏捷焚烧， 缸内压力急剧升高，柴油机作业粗犷，在贮运和运用进程中因柴油蒸气 太多而不安全。 乳化柴油通过几十年国内外的研讨和实践，在其功能上 有了很大的展开。奥新富通乳化柴油正是在这一基础上展开起来的，在 其焚烧功能和排放目标的研讨上，正好到达了一个新的高度。 柴油运用注意事项 ? (l)不同商标的柴油可掺兑运用,因而,不需进行专门换季换油。凝点较 高的柴油中可掺入裂化火油(10%一40%)以下降其凝点,如在O号柴油中 掺入40%的裂化火油,可获得一10号柴油。 (2)柴油中不能掺入汽油,柴油中掺入汽油后,发火功能将显着变差,导致 发起困难乃至不能起动。为改进柴油机低温发起性的发起燃料*不能 直接加注于柴油箱中八以兔引起气阻乃至火灾。 (3)柴油参加油箱前,二定要充沛堆积(不少于48h),细心过滤,以除掉杂 质,实在确保净化八以确保柴油机燃料供给体系的精细零件不出毛病 与延伸其运用寿命。 (4)冬天运用桶装高凝点柴油时,不得用明火加热,避免爆破。 (5)油品贮存及安全常识详见第十章,此处从略 ? ? ? ? 第二节 气体代用燃料 ? 天然气(NG)，是一种多组分的混合气态化石 燃料，首要成分是烷烃，其间甲烷占绝大 大都，还有少数的乙烷、丙烷和丁烷。 ? 天然气焚烧后无废渣、废水发生，相较煤 炭、石油等动力有运用安全、热值高、洁 净等优势。 气体代用燃料 ? 一般轿车运用的是紧缩天然气（CNG）和液 化天然气（LNG） ? CNG指紧缩到压力大于或等于10MPa且不大 于25MPa的气态天然气，是天然气加压并以 气态贮存在容器中。 ? LNG是天然气经紧缩、冷却至其沸点（161.5摄氏度）温度后变成液体，一般液化 天然气贮存在-161.5摄氏度、0.1MPa左右的 低温贮存罐内。 运用CNG和LNG的某轿车的燃料 体系各项目标的比照 各项目标 储备量/Kg 储气罐容积/L 作业压力/MPa 储气罐个数/个 CNG 75 400 20 8 LNG 75 175 0.15 1 两者之比 1 23 130 8 气罐所需空间/m3 储气罐质量/Kg 储气罐单位容重/Kg 1.4 740 10 0.6 85 1.15 2.3 9 9 CNG与LNG好坏剖析 ? 尽管上表显现出LNG作为轿车燃料的展现出 的一些优势，可是考虑到经济本钱和技能 展开的老练度，LNG就不再有优势了。 ? CNG的造价比LNG廉价许多，在国内的展开 速度较快，技能愈加完善。 ? 归纳来讲，CNG的性价比更高。 气体代用燃料 天然气燃料的优势： 天然气在轿车上与空气混合时是气态，因 此，与汽油、柴油比较，其混合气更均匀， 焚烧更彻底。 燃用紧缩天然气的CO和HC排放较汽油显着 下降，但甲烷的排放增加。此外，运用纯 紧缩天然气的轿车的NOx排放较高。 气体代用燃料 ? 液化石油气（LPG），与石油和天然气相同 ，是化石燃料。首要成分是丁烯、丙烯、 丁烷和丙烷。一般在高压下（2.8 MPa）储 藏于钢瓶内。 ? 液化石油气(LPG)与汽油、柴油惯例轿车燃 料比较，具有焚烧彻底、积炭少、污染物 排放低一级长处。 气体代用燃料 轿车燃用汽油、LPG、CNG排放污染比照 污染物 汽油 CNG LPG 非甲烷碳氢 1 0.1 0.5~0.7 甲烷 1 10 - 一氧化碳 1 0.2~0.8 0.8~1.0 氮氧化物 1 0.2~0.8 1.0 气体代用燃料 煤气，以煤为质料加工制得的含有可燃组 分的气体。首要成分为一氧化碳、氢气， 氮气，还有少数二氧化碳和微量碳氢化合 物。 煤气与惯例燃料比较，彻底焚烧后发生的 污染比较少。 气体代用燃料 ? 氢气，最清洁的燃料，资源丰富，热值高 。作为轿车动力燃料有两种运用办法，一 种是直接焚烧氢气的内燃机，另一种是氢 燃料电池。 ? 氢作为燃料，比较惯例燃料，无一氧化碳 、二氧化碳等污染物。 氢燃料轿车 第三节 液体代用燃料 当时，液体代用燃料首要包括各类醇类燃料 （如甲醇和乙醇等）、二甲醚、生物柴油、 水煤浆、煤制油等。 醇类燃料 醇类燃料能够与汽油或柴油按必定 份额制造而成混合燃料，亦能够直接 选用醇类燃料作为发起机的燃料。与 汽油比较，醇类燃料具有较高的输出 功率，能耗梁折合油耗量较低，因为 焚烧充沛，有害气体排放较少，归于 清洁动力。 1 甲醇 甲醇燃料是运用工业甲醇或燃料甲 醇,加变性醇增加剂,与现有国标汽柴油 (或组分油),按必定体积(或分量比)经严 格科学工艺调制构成的一种新式清洁 燃料.可代替汽柴油,用于各种机动车, 锅灶炉运用.出产甲醇的质料首要是煤, 天然气,煤层气,焦炉气等。 2 乙醇 车用乙醇燃料也称为乙醇汽油，是指在不含MTBE含氧增加剂的专 用汽油组分油（由炼油厂或石油化工厂出产的用于调合车用乙醇汽 油的调合油）中，按体积比参加必定份额（我国现在暂定为10%）的 变性燃料乙醇，由车用乙醇汽油定点分配中心按国标GB18351—2004 的质量要求，通过特定工艺混配而成的新一代清洁环保型车用燃料。 早在20世纪20年代，巴西就开端了乙醇汽油的运用。因为巴西石 油资源缺少，但盛产甘蔗，所以构成了用甘蔗出产蔗糖、醇的成套 技能。现在，巴西是世界上最早用乙醇含量已到达20%的乙醇汽油。 我国在抗战时，就运用酒精作轿车燃料，在解放战争的时分，解 放军为了军用，建立了南阳酒精厂，现在这个厂仍是现在出产乙醇 汽油用酒精的首要工厂。解放之初，还有用酒精开轿车的，并且还 不是现在的科学的乙醇汽油。 3 二甲醚 二甲醚是一种无色、具有细微醚香味的气体，具有慵懒、 无腐蚀性、无致癌性。还具有优秀的混溶性，能同大大都极 性和非极性有机溶剂混溶。 作为LPG和石油类的代替燃料，二甲醚是具有与LPG的 物理性质相类似的化学品，在焚烧时不会发生损坏环境的气 体，能廉价而大量地出产。 比较而言，惯例发起机代用燃料如液化石油气、天然 气、甲醇等的十六烷值都小于10，只合适于点着式发起机。 十六烷值含量是柴油焚烧功能的重要目标，二甲醚的十六 烷值高于柴油，具有优秀的紧缩性，非常合适压燃式发起 机，二甲醚代替柴油可下降氮氧化物排放，完成无烟焚烧， 是抱负的柴油发起机洁净燃料。运用二甲醚，尾气无需催 化转化处理，氮氧化物及黑烟微粒排放就能满意美国加利 福尼亚燃料轿车超低排放尾气的要求，并可下降发起机噪 音。研讨标明，现有轿车发起机只需略加改造就能运用二 甲醚燃料。二甲醚本钱虽高于柴油，但本钱和污染都低于 液态丙烷等低污染代替燃料。 它将与甲烷相同，被希望成为21世纪的动力之一。 4 生物柴油 生物柴油(Biodiesel)提炼主动植物油，遍及用于拖拉机、 货车、船只等。它是指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等， 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 废物油等为质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。 生物柴油和石化柴油比较含硫量 低，运用后可使二氧化硫和硫化物排 放大大削减。威望数据显现，二氧化 硫和硫化物的排放量可下降约30%。 生物柴油不含对环境构成污染的芳香 族化合物，焚烧尾气对人体的危害低 于石化柴油，一起具有杰出的生物降 解特性。和石化柴油比较，柴油车尾 气中有毒有机物排放量仅为10%,颗 粒物为20%，二氧化碳和一氧化碳的 排放量仅为10%，排放尾气目标可达 到欧洲Ⅱ号和Ⅲ号排放规范。 我国首要是以木本油料 、抛弃 油脂和微藻油脂为质料。我国在内蒙 古展开了微藻固碳生物动力演示项目， 一起，已在四川、贵州、海南发起小 油桐生物柴油产业化演示项目。 5 水煤浆和煤制油 水煤浆是一种新式、高效、清 洁的煤基燃料，是燃料家庭的新成 员，它是由65%-70%不同粒度分 布的煤，29-34%左右的水和约1% 的化学增加剂制成的混合物。通过 多道紧密工序，筛去煤炭中无法燃 烧的成分等杂质，仅将碳实质保存 下来，成为水煤浆的精华。它具有 石油相同的流动性，热值相当于油 的一半，被称为液态煤炭产品。 煤制油（Coal-to-liquids, CTL）是以煤炭为质料，通过化学 加工进程出产油品和石油化工产品的一项技能，包括煤直接液化 和煤直接液化两种技能道路。煤的直接液化将煤在高温高压条件 下，通过催化加氢直接液化组成液态烃类燃料，并脱除硫、氮、 氧等原子。 煤的直接液化首先把煤气化，再通过费托组成（以组成气为 质料制备烃类化合物的进程）转化为烃类燃料。出产的油品具有 十六烷值高、H/C含量较高、低硫和低芳烃以及能和一般柴油以 恣意份额互溶等特性。一起，CTL具有运动粘度低，密度小、体 积热值低一级特色。 第四节 代用燃料和汽柴 油的比较 1 气体代用燃料与汽柴油的比较： 天然气的优势： 本钱低价、运转平稳。安全牢靠 使CNG轿车具有较为宽广的展开 远景，CNG作为车用燃料，在环 保和动力安全方面有较大的优 势．是具有展开潜力的轿车代替 燃料。 天然气的缺陷： 资源有限（首要工业及民用）、 轿车续驶路程短、储运加注等基 础设备要求高、出资大、只适用 于在富产天然气的区域和大中城 市推行。跟着CNG运送管网散布 规模的扩展以及加气站的增多， CNG轿车的运用规模能够扩展到 城市之间。 石油气的优势：焚烧清洁、排放污染物少，安全牢靠、经济可 行等特色 石油气的缺陷：LPG首要来历于石油，其供给性遭到石油供给 的约束，价格也会跟着石油价格改变而动摇；LPG对加气站、 管网等基础设备的建造要求也很高。 氢气的优势：杰出的跋涉加快性；杰出的燃料习惯性；低温起 动性好；超低排放全工况高功率等长处；氢具有巨大的价格优 势；强壮的工业基础。 氢气的缺乏：运用可再生动力制氢还存在必定的问题；氢气能 量密度最小、储运条件非常严苛、续驶路程短、加注不方便； 现在氢气的制取、储运、加注、氢能轿车本钱等存在许多问题， 短期内氢气作为轿车动力的展开遭到了约束。 但氢来历的广 泛性、可再生性和焚烧清洁性使氢成为世界各国轿车代用燃料 的长时间展开战略目标。 相对于LNG发起机，CNG发起机和LPG发起机的技能老练程度、 经济本钱等都更实际，现在CNG发起机现已广泛运用其第三代 电控喷发CNG的技能，选用高压喷发，通过节气门传感器，气 体流量传感器，转速传感器，水温传感器，进气温度传感器， 压力传感器和氧传感器等通过中央处理单元来操控焚烧、空燃 比等。更先进的LNG缸内直喷技能现在已得到小批试用，动力 性、经济性和排放俱佳，但开发难度较大，费用贵重，本钱也 高，国内没有开端研发。 2 甲醇与汽柴油比较 甲醇的长处： （1）甲醇燃料的辛烷值高,在汽油机上运用时能够进步紧缩比, 有利于进步发起机的动力功能和经济功能。 （2）在定容焚烧弹中测出的甲醇的层流火焰传播速度为 32.7cm/s，汽油为25.2cm/s，在相同条件下，甲醇的焚烧速度 高于汽油，焚烧持续期缩短，有利于进步热功率。 （3）甲醇的着火极限比汽油、柴油浓，运用更安全。 （4）极佳的冷却效果，能够下降发起机温度，不致过热；极 高的抗爆才干，能够在高于优质汽油所容许的压力下焚烧而不 会爆震。这正合适高紧缩比、高功能的发起机。 （5）甲醇能够不用过火会集出产，便于企业出资兴建和产品 运送，即便较长间隔的运送，也比输煤和输气便当。再加上它 是含氧化合物，焚烧彻底，在轿车发起机中的能量运用功率高 于汽油，其经济性很具有竞争力。 甲醇的缺陷： （1）甲醇燃料的低热值仅为汽油的46%左右，因而当在汽 油机上燃用甲醇或甲醇汽油混合燃料时，应增加循环油量。 （2）甲醇焚烧后会发生醛类等非惯例排放物. （3）甲醇不彻底焚烧产品中含有酸性物质，易构成发起机 润滑油提早酸化。 （4）甲醇具有腐蚀性，对橡胶有溶胀效果，因而将甲醇汽 油中往往要参加抗腐蚀、抗溶胀的增加剂。 3 乙醇与汽柴油的比较 乙醇的长处： （1）增氧性强，助燃效果好。燃料乙醇按10%的份额混配入 汽油中，可使氧含量到达3.5%，助燃效果好，汽油焚烧充沛， 使轿车的有害尾气排放总量下降33%以上。并可使辛烷值提 高2—3个单位，进步了油品的抗爆性。 （2）溶解性好，清洁油路。车用乙醇汽油中的燃料乙醇是一 种功能优秀的有机溶剂，能有效地消除轿车油箱及油路体系 中堆积和凝聚的杂质，具有使油路疏通的效果。 （3）焚烧充沛，削减积炭。因为车用乙醇汽油焚烧充沛，可 有效地防备和消除火花塞、气门、活塞顶部及排气管、消声 器等部位积炭的构成，延伸发起机和首要部件的运用寿命。 （4）亲水性强，运用不当会分层。乙醇是亲水性液体，易与 水互溶，假如油箱中堆积有水分或在车用乙醇汽油中混入水 分，使油品水分超支，会呈现燃料乙醇与谐和组分油分层现 象，影响发起机正常作业。因而，初次运用时，应对油箱进 行一次查看。 乙醇的缺陷： （1）乙醇的热值是惯例车用汽油的60%，据有关材料的报导， 若轿车不作任何改动就运用含乙醇10%的混合汽油时，发起 机的油耗会增加5%。 （2）乙醇的汽化潜热大，理论空燃比下的蒸腾温度大于惯例 汽油。影响混合气的构成及焚烧速度，导致轿车动力性，经 济型，及冷发起性的下降，不利于轿车的加快性。 （3）乙醇在焚烧进程中会发生乙酸，对轿车金属特别是铜有 腐蚀效果。有关实验标明，在汽油中乙醇的含量在0～10%时， 对金属根本没有腐蚀，但乙醇含量超越15%时，有必要增加有 效的腐蚀遏止剂。 4 生物柴油与汽柴油比较： 生物柴油的长处： （1）硫含量低，二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的 生物降解性高达98%，降解速率是一般柴油的2倍，可大大 减轻意外走漏时对环境的污染； （2）较好的低温发起机发起功能，无需增加剂冷滤点媃中 到达-13℃； （3）十六烷值高，焚烧功能好于柴油，焚烧残留物呈中性 使发起机机油的运用寿命加长； （4）以可再生的动物及植物脂肪酸单酯为质料，可削减对 石化燃料石油的需求量和进口量。 生物柴油的缺陷： （1）在国家“不能与粮争地”、“不能与人争粮”、“不 能与人争油”、“不能污染环境”的“四不”方针下，提炼 生物柴油的质料只能用油料作物或许地沟油，而地沟油的收 集是一个难题。据统计，生物柴油制备本钱的75%是质料成 本。因而选用廉价质料及进步转化然后下降本钱，是生物柴 油能否实用化的要害。 （2）用酯交换办法组成生物柴油工艺杂乱、醇有必要过量， 后续工艺有必要有相应的醇收回设备，能耗高，设备投入大。