乙醇油发动机改进关键技术实验研究-开题报告

纸， 明书全套毕业设计均有 毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学 院 专业、班级 指导教师姓名 职称 教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 乙醇油发动机改进关键技术实验研究 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 能源是人类生存和发展的第一性保证因素之一。从 2000 年开始，中国的能源短缺和结构不合理，引发了国内外的严重关注。中国的能源问题已经成为经济可持续发展的主要瓶颈，也直接影响国家能源战略安全。 石油是一种重要能源和优质化工原料，是关系国计民生的重要战略物资。改革开放以来，我国经济高 速发展，对能源的需求越来越大。石油作为能源的重要组成部分，在我国一次能源消费和生产中所占的比重迅速上升并稳定在一定的水平上，而我国也由往日的石油出口国转变成石油进口大国，已经成为制约我国经济发展的瓶颈。 1973 年中东战争和石油危机发生之后，发动机的各种代用燃料的研究和使用就逐步兴起。另外，由于石油资源的日趋减少及需求的不断增加，各个国家对环境保护要求的提高，迫使人们需要寻找清洁的、可再生的、能替代石油燃料的替代能源。 （ 1） 国外现状 ： 1979 年，在石油危机的背景下，美国为减少 对进口原油的依赖，联邦政府制定了“乙醇发展计划”，开始大力推广车用乙醇汽油。作为重要的能源战略，美国还制定了相关的法律和扶持政策，对车用乙醇汽油的生产和使用给予财政补贴。 据悉，美国清洁空气法曾对新配方汽油（ 氧量提出要求， 推荐为 含氧化合物。现在，美国 15 个州将尾随加州禁用 纳特能源议案号召全国在 4 年内全部禁用 计到 2004 年，美国汽车燃料将需要 23 亿加仑乙醇， 2012 年将达 50 亿加仑。按可再生燃料协会统计，美国乙醇生产量将从 2001 年 加仑增加到 2002 年22 亿加仑， 1999增加了 20%。 6 座新装置己于 2002 年投产，另有 14 座乙醇生产厂正在建设中。到 2002 年底，乙醇生产能力将由 2001 年 21 亿加仑增加到 加仑。乙醇的魅力在于它是可清洁燃烧的燃料，可从再生物质能源生产，虽然乙醇生产费用较高，但采用改进技术的新工艺和使用较廉价的原料，可望降低生产费用。美国加州将于 2004 年 1 月禁用 时将引入 硫新标准 30州将执行 标准，平均含硫限值 15在为 30含苯 现在为 。加州大多 数主要炼油厂正在快速向汽油不加 化，菲利浦斯石油公司已于 2002 年 7 月首次在加州加油站推销无 汽油，另有三家炼制商也将跟随其后。美国现约有 200 万辆可灵活用油汽车，可使用汽油也可使用乙醇汽油 E 85（ 85%乙醇和 15%汽油）。美国现有 135 座加油站可加用 E 85 乙醇汽油，大多在明尼苏达州。现还开发了基于乙醇的无铅航空燃料 5，可用于小型非喷气式飞机 巴西政府于 1975 年推行使用乙醇汽油计划，并在税收，补贴和优惠贷款等方面对燃料乙醇产业纸， 明书全套毕业设计均有 发展配套实施了完整的支持政策。巴西以甘蔗、 糖蜜、砂糖为主要原料生产乙醇、 2000 年其燃料乙醇总产量达 793 万吨，约占该国汽油消耗量的 1 3。目前，巴西是世界上最大的燃料乙醇生产和消费国，也是唯一不使用纯汽油作为汽车燃料的国家。 日本洋马公司经多次试验，基本解决了乙醇与柴油混合的分层问题，正着力进行柴油一乙醇混合燃料的发动机使用试验。美国 司己开展了乙醇柴油的研究工作，含 (体积分数 )乙醇 15、其它添加剂 5、柴油 80的乙醇柴油已在柴油车上进行了 386行车试验。 此前，在美国，布什政府今年也表示，将采取措施，推广使用乙醇燃料。 前总统布什 已经签署法令，提出到 2017 年，美国的乙酵燃料使用量必须增长 5 倍，取代 20的石油燃料。 （ 2） 国内现状： 我国是能源消耗的大国，占世界一次能源需求总量的 10以上。高效清洁能源所占比例很小，这样的结构不仅造成能源的大量浪费，而且对环境造成很大污染，偏离了世界能源结构发展趋势的主流。今后我国应加速优化能源结构，增加清洁能源和新能源的比重。 燃料乙醇作为一种清洁能源，是指向汽油或柴油中加入一定比例的无水乙醇作为燃料使用。乙醇又名酒精，是由碳、氢、氧 3 种元素组成的有机化合物，结构式是 5 对分子质量为 46,是一种无色透明、易挥发、易燃烧的液体。燃料乙醇具有良好的互溶性，燃烧性能与矿物燃料相似，能够完全燃烧，不会产生对人体有害的物质，可直接用作液体燃料或与其他液体燃料混合使用，减少对不可再生资源的消耗。燃料乙醇的理化性质接近于汽油，易与汽油以一定比例混溶形成混合燃料。 本论文是在给定实验数据的 情况下 ,在 的 问题： （ 1） 、稳定性差 乙醇中的羟基与水容易生成氢键，因此在汽油中掺入乙醇容易发生相分离。这是由于乙醇对水很敏感，微量的 水分就可以萃取混合燃料中的乙醇，促使汽油和乙醇分层。此外，混合燃料的热稳定性很差，温度的剧烈变化也可以引起燃料发生相分离，因此，需要加入助溶剂来提高燃料的稳定性。 （ 2） 、易产生气阻 尽管乙醇燃料在 38时的饱和蒸汽压比汽油低的多，但乙醇燃料的沸点低，在超过其沸点温度的高温下，蒸汽压会迅速增大，因此在夏季高温条件下容易产生气阻现象。 （ 3） 、腐蚀金属 乙醇在燃烧的过程中，会产生乙酸，对汽车燃料系统的许多金属都有腐蚀性，可以腐蚀铜、铁、铝、镁、锌等，且乙醇含量越高，腐蚀性越大。 （ 4） 、橡胶材料溶胀裂纹现象 乙醇汽油对供油系统的橡胶部件有一定的溶胀作用，可导致橡胶部件产生溶胀、软化、龟裂进而失效，对塑料件也有类似的作用。 （ 5） 、发动机磨损 乙醇的汽化潜热大，与汽油相比不易汽化，容易因汽化不良窜入汽缸。因乙醇本身是一种很好的有机溶剂，更易将附着在汽缸壁上的润滑油油膜清洗下来，导致润滑油被稀释、老化，造成摩擦面过度磨损。同时，乙醇具有易吸水乳化的特点，加上乙醇燃烧的酸性产物，都会促进发动机部件腐蚀磨损。乙醇还可以与润滑油中的抗氧防腐剂发生反应而使其失效，从而增大腐蚀与摩擦。 （ 6） 、发动机低温冷启动困难 乙醇的汽 化潜热较高，约为汽油的 3倍。此外，乙醇的标准混合气汽化温降为 74 8，而汽油仅为 18。因此，在低温冷启动时，乙醇汽化吸收周围大量的热量，进一步降低了缸内温度，汽化进一纸， 明书全套毕业设计均有 步恶化，导致形成的可燃混合气浓度达不到着火浓度下限，混合气不能着火燃烧，使得汽车的低温冷启动非常困难。 （ 1）节约能源 （ 2）保护环境 义： （ 1） 、节约石油资源 乙醇它以玉米、薯类、糖蜜和木质纤维素等为原料，经发酵、蒸馏制成。乙醇汽油可以部分甚至完全取代汽油用作汽车燃料。因为乙醇完全是一种可再生能 源，按照目前我国石油如此高的对外依存度， 2006年我国的燃料乙醇的产能已达 照规划在“十一五”末可达到 500万吨的产能，如果都用于燃料，可为国家节约石油资源，进而降低对进口石油的依赖。也为国家节约大量的外汇。 （ 2） 、减少汽车污染物的排放，保护环境 汽车燃烧石油燃料排放出的气体中除有水蒸气外，还有 02等，这些气体都不同程度对人类、动物和植物等构成了危害。随着汽车保有量的增加，汽车的排放已经成为大气环境污染的首要来源。使用乙醇汽油作为燃料，可以明显降低汽车废气的排放，有效改善大气环境质量。 目前世界上汽车对乙醇汽油的使用方法一般有两大类： (1)用汽油发动机的汽车，酒精加入量为 522； (2)专用发动机的汽车，酒精加入量为 85 100。这样汽车就可以降低一氧化碳排放量约 30一 38，挥发性有机化合物 ( 12，氮氧化物排放量约略有上升 (绝对量极少 )，有害物质排放平均降低 l 3以上。可以看出，用酒 精作增氧剂，可显著降低汽车尾气中的有害物，起到净化空气的功效。 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、论文研究的 基本 内容 （ 1）乙醇汽油及前景应用 （ 2）乙醇汽油的理化特性 (3)乙醇汽油和纯汽油的对比研究 2、 拟解决的主要问题 （ 1）原料的分析 对现阶段燃料应用广泛度进行了解 ,并比较与汽油之间的动力性、经济性和排放性。 （ 2）数据的分析： 动力性、经济性、排放性性能对比实验。 纸， 明书全套毕业设计均有 三、 技术路线（研究方法） 1、文献研究法，通过查阅文献研究乙醇汽油的理化特性及其应用现状 ，以及乙醇汽油和汽油理化特性的差异 。 2、 数据调研 法： 通过对近几年权威实验室做出的实验 对比分析乙醇汽油和纯汽油的主要差别。 掌握 乙醇汽油的应用性能实验 过程 掌握 纯汽油 的应用性能及实验 过程 分别完成乙醇油和纯汽油的动力性、 燃油经济性 、 排放特性 的实验。整理实验数据 对乙醇油和纯汽油在发动机上的动力性、 燃油经济性 、 排放特性 、 应用性能 进行分析、进行对比 乙醇油发动机改进关键技术进行研究 完成论文 调研和收集资料 设计实验方案 纸， 明书全套毕业设计均有 四、 进度安排 1. 选题，领取任务书 ， 撰写开题报告 第 1 2 周 (3 月 2 日 15 日 ) 2. 分析论文研究内容，拟出试验方案 第 3 5 周 (3 月 16 日 5 日 ) 3. 分析调研报告和综述内容，提出并优选论点和方案，并 加以论证和确定 第 6 9 周 (4 月 6 日 3 日 ) 4. 分析实验数据，撰写论文大纲 第 10 12 周 (5 月 4 日 24 日 ) 5. 撰写论文 并提交指导老师审核 第 13 14 周 (5 月 25 日 7 日 ) 6. 更改并最终完成 论文 ，准备答辩 第 15 16 周 (6 月 8 日 21 日 ) 7. 毕业答辩 第 17 周 (6 月 22 日 28 日 ) 五、 参考文献 l韩同群汽车发动机原理 M北京：北京大学出版社， 2007 2张志沛汽车发动机原理 M一匕京：人民交通出版社， 2002 3张永光，罗格梅 2J石油商技， 2002 4 4边耀璋汽车新能源技术 M北京：人民交通出版社， 2003： 2495刘铁男中国燃料乙醇产业发展 J中国能源， 2002 3： 6 10 6汤兆平，孙剑萍乙醇燃料的发展及其在发动机中的应用 J拖拉机与 农用运输 车， 2008， 2： 12 16 7李艳君高油价时期世界燃料乙醇发展新特点 J中国石油和化工经济分析， 2008 4 8刘铁男燃料乙醇与中国 M北京：经济科学出版社， 2004 12 9边耀章，刘生全，张春化等汽车新能源应用理论 M长安大学汽车学院研究生教材 10黄付强乙醇汽油灵活比例电控发动机性能研究 D杭州，浙江大学， 2005 11李超民，刘芳美国燃料乙醇产业：支持政策、粮食消费结构变化及其影响 J农业展望， 2008 1 12赵明宇，高连兴，李 华我国车用乙醇汽油发展现状与建议 J农机化研究， 2007 5 13倪蓓国外燃料乙醇发展动态 J石油商技， 2008 2 14张敏华，吕惠生我国非粮燃料乙醇生产技术进展 J酿酒科技， 2008 9 15马晓健，李洪亮，刘利平燃料乙醇生产与应用技术 M北京：化学工业出版社，2007 16刘小慧，包君 开环控制时乙醇的体积分数对汽油乙醇混合燃料发动机性能的影响 J山 东交通学院学报， 2007 9 17钱叶剑，谈建，左承基，腾勤车用乙醇汽油对电喷汽油机性能影响的实验研 究 J内燃机学 报， 2006 4 纸， 明书全套毕业设计均有 18李永平乙醇燃料特点及使用性能分析 J炼油与化工， 2007 3 19刘立东，颜文胜，胡江 水乙醇汽油在汽油机中的试验研究 C 2006 代用燃料汽车国 20孙凯燃用乙醇汽油对发动机性能的影响 J自然科学版 ) 2007 12 21宫长明，刘志敏等点燃式乙醇发动机的性能和排放的研究 J车用发动机 2008 4 22