车用替代燃料课件

1、汽车运行材料车用替代燃料第4章 车用替代燃料4.1 醇类燃料4.1.1醇类燃料的类别与特点1.醇类燃料的类别 目前，已经进入实用阶段的醇类燃料主要有甲醇和乙醇两类，均可作为汽车替代燃料使用。 甲醇（Methanol）是有机物醇类中最简单的一元醇，俗称木精、木醇。甲醇是无色、有酒精气味的、易挥发的液体。甲醇燃烧时无烟，火焰呈蓝色。甲醇有毒，误饮510mL就能致人双目失明，大量饮用会导致死亡。 甲醇可从煤（特别是劣质高硫煤）、重质燃料和焦炉气回收制取，也可自天然气、油页岩、生物质（如林木、有机垃圾等）中提取。 乙醇（Ethanol，俗称酒精）在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体。乙醇的水

2、溶液具有特殊的、令人愉快的香味，并略带刺激性。 乙醇可以高粱、玉米、小麦、甜菜、甘蔗、薯类、糖蜜等农作物为原料，经发酵、蒸馏制取。2.醇类燃料的特点 醇类燃料都属于含氧燃料，其理化性质与汽油相近。同时，醇类燃料具有辛烷值高、蒸发潜热大、着火极限宽、热值低、腐蚀性大、易产生气阻、排放污染低、贮存和使用方便等特点，比较适合作为车用汽油的替代燃料使用。4.1.2醇类燃料的应用1.掺醇燃料 掺醇燃料是指把甲醇或乙醇以不同比例掺入车用汽油中形成的混合燃料。 甲醇、乙醇与汽油的混合燃料分别用M（Methanol）和E（Ethanol）加一数字表示，其后的数字表示混合燃料中甲醇或乙醇的体积分数，如M30表示

3、甲醇体积分数为30的甲醇-汽油混合燃料，E10表示乙醇体积分数为10%的乙醇-汽油混合燃料。2.纯醇燃料 纯醇燃料是指单纯的甲醇或乙醇燃料。从弥补石油资源短缺的角度来看，采用纯醇燃料用于发动机比采用掺醇燃料，尤其是低比例掺醇燃料更具有实际意义。 使用纯醇燃料时，可根据甲醇或乙醇燃料的特点对发动机进行改造，使其动力性、经济性和排放性比燃烧汽油时有较大程度的提高。 但使用纯醇燃料需对发动机进行较大范围的改造。有鉴于此，纯醇燃料目前在我国还处于试验、研究阶段，全面普及尚待时日。4.1.3车用甲醇燃料的质量标准1. 车用燃料甲醇质量标准 GB/T 235102009车用燃料甲醇对车用燃料甲醇的技术要求

4、见表4-1。项目指标外观无色透明液体，无可见杂质密度（20）/（g/cm3） 0.7910.793沸程（0，101.3kPa，在64.065.5范围内，包括64.60.1）/ 1.0水，w/% 0.15酸（以HCOOH计），w/% 或碱（以NH3计），w/% 0.0030.0008无机氧含量/（mg/L） 1钠含量/（mg/kg） 2蒸发残渣，w/% 0.003表4-1 对车用燃料甲醇的技术要求（GB/T 235102009）2.车用甲醇汽油（M85）质量标准 GB/T 237992009车用甲醇汽油（M85）已于2009年5月18日由国家质量监督检验检疫总局与国家标准化管理委员批准发布，自2

5、009年12月1日起开始实施。 按照GB/T 237992009的规定，车用甲醇汽油（M85）的技术要求和试验方法见表4-2。3. 其他车用甲醇汽油质量标准 到目前为止，除车用甲醇汽油（M85）之外，其他比例的车用甲醇汽油的质量标准仍在酝酿、制定之中，还没有国家标准出台。 但浙江、山西、陕西、黑龙江、辽宁等省已相继出台车用甲醇汽油地方标准，全面或试点推广甲醇燃料的使用。 其中，浙江省的甲醇汽油标准制定和推广走在全国前列，并有望成为国家标准。 DB33/T 756.1-2009车用甲醇汽油 第1部分：M15将车用甲醇汽油（M15）按照研究法辛烷值分为90号、93号、97号三种牌号，并以“M15/

6、90号汽油”、 “M15/93号汽油”、“M15/97号汽油”加以标识。 DB33/T 756.2-2009车用甲醇汽油 第2部分：M30将车用甲醇汽油（M30）按照研究法辛烷值分为90号、93号、97号三种牌号，并以“M30/90号汽油”、 “M30/93号汽油”、“M30/97号汽油”加以标识。 DB33/T 756.3-2009车用甲醇汽油 第3部分：M50规定，车用甲醇汽油（M50）只有97号一种牌号（按照研究法辛烷值划分），并以 “M50/97号汽油”加以标识。 4.1.4车用乙醇燃料的质量标准 我国目前使用的车用乙醇汽油是在不添加含氧化合物的车用乙醇汽油（ethanol gasol

7、ine）调合组分油中加入一定体积分数的变性燃料乙醇调合而成的。1.车用乙醇汽油调合组分油的分类及质量标准 现行国家标准GB 220302013车用乙醇汽油调合组分油按照以该种车用乙醇汽油调合组分油调合之后形成的车用乙醇汽油的研究法辛烷值分为90号、93号、97号三个牌号。 与此相适应，满足国家执行第四阶段排放法规要求的车用乙醇汽油调合组分油称为90号车用乙醇汽油调合组分油（）、93号车用乙醇汽油调合组分油（）和97号车用乙醇汽油调合组分油（），其技术要求和试验方法见表4-3。2.变性燃料乙醇及其质量标准1）变性燃料乙醇 燃料乙醇是未加变性剂的、可作为燃料用的无水乙醇。变性燃料乙醇是加入变性剂后

8、不适于饮用的燃料乙醇。 在燃料乙醇中加入变性剂（使其不再适于饮用）后，即可转变为适于车用点燃式内燃机的变性燃料乙醇。2）变性燃料乙醇的质量标准 现行国家标准GB 183502013变性燃料乙醇对变性燃料乙醇的质量要求做出了明确的规定，其具体指标见表4-4。3.车用乙醇汽油（E10）的质量标准 我国目前使用的车用乙醇汽油（E10）是在不添加含氧化合物的车用乙醇汽油调合组分油中加入10%（体积分数）的变性燃料乙醇调合而成的、用作车用点燃式发动机的燃料。 GB 183512013车用乙醇汽油（E10）规定，凡向用户销售的符合本标准的车用乙醇汽油（E10）所使用的加油机和容器上应标明下列标志：“90号

9、车用乙醇汽油（E10）”、“93号车用乙醇汽油（E10）”、“97号车用乙醇汽油（E10）”，上述标志应标识在汽车驾驶人容易看见的地方。 我国现行国家标准GB 183512013车用乙醇汽油（E10）按研究法辛烷值将车用乙醇汽油（E10）分为90号、93号、97号三个牌号，其技术要求和试验方法见表4-5。 4.2 其他替代燃料 4.2.1车用天然气1.天然气的类别与特点1）天然气的类别 天然气（Natural Gas，简称NG）是各种替代燃料中最早被广泛使用的一种。 车用天然气可分为压缩天然气（Compressed Natural Gas，简称CNG）和液化天然气（Liquefied Natu

10、ral Gas，简称LNG）两种。2）天然气的特点 天然气具既有着火极限宽、抗爆燃性能好、排放污染小等优点，也有热值低、密度小、火焰传播速度慢、点火能量高、储运难度大（需进行液化处理）等缺点。2.车用压缩天然气的技术指标 为确保天然气能满足汽车的使用要求，现行国家标准GB 180472000车用压缩天然气对车用压缩天然气的技术指标做出了明确规定，详见表4-6。3.天然气汽车1）CNG天然气汽车 CNG天然气汽车的发动机只使用CNG作为燃料，其燃料供给系统是专门为使用CNG而设计的，可以充分发挥天然气的作用，运行经济性较好，排放污染小。但燃料的补充受加气站布局的影响和制约，加气的方便性略差。2）

11、汽油天然气两用燃料天然气汽车 汽油天然气两用燃料天然气汽车既可以使用天然气作为燃料，也可以使用汽油作为燃料。 汽油天然气两用燃料天然气汽车的一般布置 东风雪铁龙爱丽舍压缩天然气与汽油双燃料汽车 3）柴油天然气两用燃料天然气汽车 汽油天然气两用燃料天然气汽车使用天然气作为主要燃料，柴油只作引燃燃料。4）LNG天然气汽车 LNG天然气汽车发动机只使用LNG作为燃料。LNG在贮存能量密度、汽车续驶里程、贮存容器压力等方面均优于CNG，是今后的重点发展方向。 由于LNG对贮存技术要求较高，使得贮存容器的成本较高，这在一定程度上限制了LNG天然气汽车的发展。4.天然气汽车的优缺点1）排放污染低 2）经济

12、性好3）安全性好4）动力性略差5）初次改装费用略高5.天然气汽车技术1）加气站技术 天然气加气母站示意图 2）发动机技术 3）储气瓶技术 东风雪铁龙爱丽舍CNG储气瓶 4.2.2车用液化石油气1.液化石油气 液化石油气（Liquefied Petroleum Gas，简称LPG）是石油产品之一，是由炼厂气（石油炼厂副产的气态烃）或天然气（包括油田伴生气）加压、降温、液化得到的一种无色、挥发性气体。 民用炉灶具使用的液化石油气2.液化石油气的特点 液化石油气具有抗爆性能好（研究法辛烷值在100左右）、排放污染小、无烟尘、无炭渣、火焰传播速度慢、点火能量高、热值低等特点。液化石油气在690kPa左

13、右就可以完全液化，便于载运。3.车用液化石油气的质量标准 我国现行国家标准GB 19159-2012车用液化石油气根据发动机正常运行所需要的最小蒸气压和燃料使用的环境温度，将车用液化石油气划分为10号、5号、0号、10号、20号共五个牌号。 GB 19159-2012车用液化石油气规定，我国车用液化石油气的质量标准应符合表4-7的要求。2.液化石油气汽车类型1）专用LPG汽车 专用LPG汽车以LPG作为唯一燃料，其发动机的燃料供给系统专为LPG燃料设计，能充分发挥LPG燃料的特点，使用性能最佳。2）LPG与汽油双燃料汽车 LPG与汽油双燃料汽车是通过对现有汽油车改装而成的，有两套燃料供给系统，

14、一套为原车供油系统，另一套为增加的LPG供给装置。LPG与汽油双燃料汽车（VOLVO Bi-fuel System）4.2.3氢气1.氢气的燃烧特点与来源 氢可以水作原料来制取，在地球上取之不尽，用之不竭；以氢为燃料的经济将是完全可再生而且无污染的循环经济，燃料循环与生物圈相吻合。 氢气燃料是唯一不含碳的燃料，是最为理想的清洁燃料。氢燃烧后废气中的主要成分是H2O 、N2、剩余的O2以及在高温下生成得NOx，没有汽油机和柴油机所排出的CO、HC以及颗粒物、铅、硫等有害物质，不会诱发光化学烟雾，也没有导致地球温室效应的CO2。 毫无疑问，待不可再生资源（煤、石油、天然气等）消耗殆尽时，氢将是最为

15、理想的替代能源。 从来源角度分析，以水为原料应是制取氢的最佳方法。 2.氢气的特点 氢气作为车用替代燃料，具有着火界限宽、自燃温度高、点火能量低、火焰传播速度快、抗爆性好、热效率高、排放排污低、发动机磨损量小等突出特点。3.氢气在汽车发动机上的使用1）掺氢燃料2）纯氢燃料 BMW推出的Hydrogen 7轿车（液态氢与汽油双燃料汽车） 4.氢气的贮存 在汽车上较为实用的是液氢贮存方式。 所谓液氢贮存就是把氢气液化后存贮在绝热容器中。氢气的沸点为253，想要把氢气维持在液态，内部储藏温度就必须要低于253 （已经接近低温极限273.15）。BMW Hydrogen 7汽车的储氢钢瓶（可储存8kg

16、液态氢） 4.2.4车用生物柴油1.生物柴油简介 生物柴油(Bio-diesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油（地沟油）等为原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。2.生物柴油的特点生物柴油的密度比水小。生物柴油的稳定性好，长期保存不会变质。生物柴油对人体健康的危害低于石化柴油。生物柴油具有较好的发动机低温起动性能。生物柴油的十六烷值高。生物柴油具有良好的生物降解性。生物柴油具有较好的安全性能，闪点高，运输、储存、使用均很安全。3.生物柴油作为车用替代燃料的优点1）生物柴油具有优良的环保特性2）生物柴油的润滑性能比普通石化柴油好

17、3）生物柴油具有良好的安全性能4）生物柴油具有优良的燃烧性能5）生物柴油的经济性好6）生物柴油具有可再生性7）生物柴油具有可调和性4.车用生物柴油的质量标准 目前，我国车用生物柴油是由动植物油脂与醇（如甲醇或乙醇）经脂交换反应制得的脂肪酸单烷基脂，最典型的为脂肪酸甲脂，以BD100表示。 现行国家标准GB/T 20828-2014柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)将柴油机燃料调合用生物柴油(BD100)按照硫含量分为S350、S50和S10三个牌号。4.2.5车用乳化燃料1.乳化燃料的优点 乳化燃料是指汽油和柴油等燃油与水混合并经特殊处理后形成的一种相对稳定的乳化液。使用乳化燃料能减少发动机尾气排放中氮氧化合物（NOx）等有害成分的含量，而且还能有效地降低燃料消耗率。2.乳化燃料节能降污原理与效果 乳化燃料的燃烧是一个非常复杂的过程，其节能降污原理目