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1、替代燃料在汽车上的应用与对比摘 要：分析了目前世界上流行的几种替代燃料的特点，它们在汽车上的应用，指出了新燃料在使用当中存在的一些问题以及解决措施。还对比分析了各替代燃料的物化特性、发动机的性能等等。但是想实现真正的零排放，氢能才是最理想的选择。关键词：汽车；燃料；应用；研究1 引言随着经济的的发展，能能源消耗耗越来越越大，据资料显显示，我我国石油油只能平平稳供应应20年年，汽车是是石油产产品的主主要用户户，20009年年中国汽汽车年销售量量达13363万万辆。同同时汽车车尾气排放放了大量量的污染染物，如如NOXX，HCC，COO等等，污污染着环环境。从汽车诞生生到现在在的一百百年间，汽汽车专
2、家家就没有有停止过过对如何何改善汽汽车排放放和如何何降低油油耗的研研究，但是单单单改变变汽车发发动机的的结构是是远远不不够的，关关键是能能够找到到新型的的无污染染，清洁洁的汽车车替代燃燃料，这这才是解解决问题题的根本本。现在在热门的的车用替替代燃料料包括天天然气，液液化石油油气，生生物柴油油，氢能能源，醇醇类燃料料等。汽车替代燃燃料多种种多样，每每一种替替代燃料料都得到到一定的的发展，有些发展较成熟，有些还处于初级阶段，但是他们的未来性很难确定，对于我们国家来说不可能每一种燃料都去发展和研究，问题的关键是依托国内可靠资源的供应体系，开发适合中国国情的替代燃料，对替代燃料的研究对找到我们自己国家
3、汽车替代燃料的发展方向具有指导意义。2 几种替替代燃料料的应用用2.1 天天然气的的应用天然气具有有辛烷值值高、污染小小 、冷起动动性能好好，运转转平稳、价格便便宜等优优点，但但是天然气贮贮存不太太方便，使使汽车本本身的质质量加大大。正是是上面的的特点，天天然气在在汽车上上面得到到了一定定的应用用。1纯天然然气汽车车：纯天天然气汽汽车是指指燃用天天然气的的单一燃燃料汽车车，发动动机为点点燃式，它它专为燃燃用天然然气而设设计，充充分考虑虑了天然然气的性性质特征征，使天天然气汽汽车的性性能有可可能达到到最佳。2.NG/汽车两两用燃料料汽车：NG/汽车两两用燃料料汽车可可以交替替燃用NNG或汽汽油。
4、这这种汽车车的发动动机是点点燃式发发动机，备备用两套套燃料系系统和NNG,汽汽油两用用燃料。3柴油-天然气气双燃料料发动机机：根据引引燃油量量多少，柴柴油-天天然气双双燃料发发动机可可分为常常规天然然气-柴柴油双燃燃料发动动机和微微引燃天天然气发发动机。当然在应用用的过程程当中会会遇到很很多的问问题，比比如功率率下降，腐腐蚀，磨磨损等问问题。2.2 乙乙醇的应应用乙醇燃料具具有辛烷烷值高、碳氢比低、汽化潜热大、蒸汽压力低、着火极限宽、燃烧速度快等优点。正是因为有有这么多多的特点点，乙醇醇在汽车车当中得得到了一一定的应应用。1.掺烧 乙醇醇与汽油油掺烧，在在混合燃燃料当中中乙醇的的容积比比例以E
5、E表示，如如乙醇占占10%，表示示为E110。但但是乙醇醇作为燃燃料单独独使用时时，需对对发动机机做较大大改动，因因此现在在般都是是掺入汽汽油中燃燃烧，一一般乙醇醇掺入量量控制在在10以以下，可可以保证证和普通通汽油基基本相同同的动力力性(动力损损失小于于5)。这是因因为乙醇醇来源广广泛，可可由多种种农作物物和石油油副产品品制得，辛辛烷值较较高，氧氧含量高高，可改改善燃料料的抗爆爆性，促促进差；另外，也也容易对对汽车油油路系统统和橡胶胶件产生生腐蚀。2.纯烧 纯烧烧乙醇，应应对发动动机进行行必要的的改造；提高压压缩比（9911），充充分发挥挥乙醇辛辛烷值高高的优势势。压缩缩比提高高后，宜宜采用
6、冷冷型火花花塞；加加大输油油泵的供供油能力力，以避避免气阻阻；用附附加供油油系统及及加强预预热等措措施，改改善冷启启动；加加大燃料料箱，以以保证必必要续驶驶里程；改善有有关零件件的抗腐腐蚀性和和抗容涨涨性等。3.灵活燃燃料 灵活燃燃料指即即可以使使用汽油油，又可可以使用用乙醇和和汽油以以任何比比例混合合的燃料料。工作作时由燃燃料传感感器识别别燃料成成分，通通过电脑脑提供发发动机最最佳运行行参数。灵灵活燃料料汽车的的商业前前景很好好，以在在福特汽汽车厂生生产线上上大批生生产。这三种应用用形式当当中，以以掺烧应应用最广广泛。2.3 甲甲醇的应应用甲醇抗爆性性能好，和和汽油调调和后辛辛烷值高高，可提
7、提高发动动机热效效率。甲甲醇也是是含氧燃燃料，可可促进燃燃烧完全全，减少少污染物物排放。甲甲醇是重重要的工工业产品品，作为为燃料使使用，经经济性较较好。因为这这些特点点，所以以甲醇在在汽车当当中也得得到了一一定的应应用。1.掺烧 甲醇醇容易对对汽车油油路系统统和橡胶胶件产生生腐蚀，这这样甲醇作为为燃料单单独使用用时，需需对发动动机做较较大改动动，因此此现在般都是是掺入汽汽油中燃燃烧。2.纯烧 纯烧烧甲醇，应应对发动动机进行行必要的的改造；提高压压缩比，充充分发挥挥甲醇辛辛烷值高高的优势势。压缩缩比提高高后，宜宜采用冷冷型火花花塞；加加大输油油泵的供供油能力力，以避避免气阻阻；用附附加供油油系统
8、及及加强预预热等措措施，改改善冷启启动；加加大燃料料箱，以以保证必必要续驶驶里程；改善有有关零件件的抗腐腐蚀性和和抗容涨涨性等等等。3.甲醇改改质 甲甲醇改质质是利用用发动机机排气的的余热将将甲醇改改成为HH2和COO,然后后再输往往发动机机。2.4二甲甲醚的应应用 二甲醚十六六烷值高高，自燃燃点低，在在发动机机气缸内内蒸发速速度快，有有利于混混合气的的形成，燃燃烧速度度快，滞滞燃期短短。汽化化潜热高高于柴油油，蒸发发过程吸吸收热量量较柴油油多，可可有效地地降低气气缸内最最高燃烧烧温度，有有利于降降NOX排放和和噪声。作作为含氧氧化合物物，可提提高燃烧烧效率，在在燃烧过过程中几几乎无碳碳烟生成
9、成，COO的排放放都比较较小。二甲醚（DDME）在在汽车上上应用的的主要渠渠道是用用作压燃燃式发动动机的燃燃料，使使用方式式有以二二甲醚（DDME）作作为点火火促进物物质和直直接燃烧烧纯液态态二甲醚醚（DMME）。1.甲醚（DDME）在在柴油机机中作为为点火促促进物质质。二甲醚醚的十六六烷值高高、自燃燃性好，因因此把二二甲醚作作为部分分燃料使使其进入入发动机机气缸，在在压缩行行程的后后期先行行燃烧，预预先使缸缸内温度度升高，对对主燃料料的着火火有促进进作用，从从而改善善发动机机的性能能和排放放特性。按按燃料的的供给方方式不同同可分为为混合喷喷射式和和二甲醚醚预混、柴柴油喷射射式两种种。混合合喷
10、射顾顾名思义义是将二二甲醚和和与柴油油或其他他燃料混混合后由由喷油器器喷入气气缸。二二甲醚预预混、柴柴油喷射射式是指指二甲醚醚以预混混的方式式进入气气缸，柴柴油仍利利用原喷喷油装置置喷入气气缸。2.油机燃燃用纯二二甲醚（DDME）：这种方方式利用用燃油喷喷射装置置直接向向气缸内内喷射液液态二甲甲醚。由由于二甲甲醚的十十六烷值值较高，因因此适用用于用作作压燃式式发动机机的燃料料。在柴柴油机上上，加装装一套储储气装置置和加压压设备，即即相当于于把柴油油机改造造成二甲甲醚发动动机，另另外还需需配备一一定压力力的储气气瓶。发发动机工工作时，在在压缩冲冲程终了了时，液液态二甲甲醚经过过高压泵泵和喷油油器
11、喷入入气缸，经经过与空空气混合合在高温温作用下下自燃、燃燃烧膨胀胀。2.5氢能能的应用用1.热值高高，氢气气燃烧放放热量为为12110611kJkg，是是汽油的的3倍。2.燃烧无无污染，燃燃烧产物物是水，不不会对环环境造成成污染。3.来源广广泛，可再生生，不仅仅化石燃燃料和生生物质中中含有丰丰富的氢氢，而且且水也是是最为广广泛的氢氢源，氢氢由化学学反应发发出电能能(或热)并生成成水，而而水又可可由电解解转化为为氢和氧氧，如此此循环，永永无止尽尽。4.氢是“和平”能源，因因为它既既可再生生又来源源广泛，每每个国家家都有丰丰富的“氢矿”，可以以不依赖赖化石能能源。化化石能源源分布极极不均匀匀，常常
12、常引起激激烈抗争争。综上所述，氢氢能是唯唯一可以以同时满满足资源源、环境境和持续续发展要要求的能能源，是是其它能能源所不不能比拟拟的，同同时氢气气在汽车车上也得得到了一一定的应应用。1汽油-氢发动动机：氢气具具有点火火能量低低(0.02mmJ)，火火焰传播播速度快快(比汽汽油的快快599倍)，可可燃界限限宽(理理论上空空气过量量系数=0.1510)等特点点。所以以，向汽汽油中掺掺入一部部分氢气气，可使使汽油发发动机燃燃烧着火火延迟期期大大缩缩短，火火焰传播播速度加加快，燃燃烧持续续期缩短短。氢在在燃烧时时释放出出OH、HH、O等等活性中中心，可可大大地地促进燃燃烧速度度，抑制制爆燃。这这样一来
13、来便可提提高发动动机的压压缩比，从从而提高高热效率率。 汽油-氢发发动机对对原汽油油机结构构改动不不大，主主要加装装了一套套控制加加氢量的的电子装装置，根根据发动动机的负负荷、转转速等参参数来控控制不同同工况下下的加氢氢量。从汽油-氢氢发动机机试验结结果看出出，加氢氢后综合合热效率率明显提提高。在在中等转转速和中中等负荷荷下综合合热效率率提高77%115%，在在低转速速和低负负荷下综综合热效效率提高高14%200%，且且汽油消消耗率大大幅度下下降，同同时有害害排放物物也明显显减少。汽汽车道路路行驶试试验也证证明了加加氢后汽汽车油耗耗率明显显下降。2氢发动动机；氢-空空气混合合气具有有特别宽宽广
14、的可可燃范围围，氢发发动机可可以燃用用非常稀稀薄的混混合气稳稳定工作作，并可可采用变变质调节节的方式式来调节节氢发动动机的工工况。当当氢混合合气浓度度接近理理论混合合比成份份时，它它的燃烧烧速度比比汽油高高出许多多倍，这这样氢发发动机的的燃烧过过程可在在很短时时间内完完成，更更接近于于定容过过程，所所以热效效率高。但但当混合合气较浓浓时，会会发生不不好的异异常燃烧烧现象，尤尤其是回回火。为为了解决决这一问问题，国国内外研研究者们们尝试着着使用了了许多方方式，如如临近气气缸供氢氢、改造造燃烧室室、向混混合气喷喷水、使使用液态态氢和废废气再循循环等。我我们通过过试验发发现，采采用临近近气缸供供氢的
15、方方式，再再加上喷喷水或废废气再循循环的方方法是很很有效的的。3氢燃料料电池:在国外外，许多多技术力力量雄厚厚的公司司都在研研制氢燃燃料汽车车，如奔奔驰、BBMW公公司等。奔奔驰公司司的氢汽汽车功率率为755kW，行行驶距离离为1220kmm，最高高车速为为1300km/h，还还采用喷喷水来防防止异常常燃烧。用用金属储储氢器储储存氢气气，这是是一种较较为理想想的储氢氢方法，它它采用特特殊的金金属材料料LaNNi5等制成成容器，这这些合金金能够吸吸附氢气气，而后后在一定定的温度度下能够够释放出出来供发发动机使使用。还还有的公公司研究究采用液液态氢的的方式，在在-2553的温度度下，将将氢液化化，
16、再用用绝热容容器储存存起来，在在适当的的时候喷喷入气缸缸，这种种方式不不会产生生异常燃燃烧，但但是成本本昂贵，结结构复杂杂，制造造液态氢氢所消耗耗的能量量比制造造同量的的气态氢氢多400%，并并且液态态氢汽化化损失严严重。燃料电池通通过使用用氢和氧氧发生电电化学反反应而不不是通过过燃烧而而产生电电，不产产生火焰焰，不会会产生任任何造成成污染的的CO22、COO等有害害物质。燃燃料电池池中的氢氢是通过过分解碳碳氢类化化石燃料料而制得得，其CCO2的释放放量也大大大低于于产生相相当能量量而燃烧烧这些碳碳氢燃料料时释放放出的CCO2量。在在汽车上上使用它它可以真真正实现现没有污污染的零零排放，这这一
17、点对对于汽车车拥有量量很大的的城市里里，意义义尤为重重大。当然在应用用的过程程当中遇遇到了一一些问题题，这些些问题正正是制约约氢气发发展的关关键。2.6生物物柴油的的应用1.具有优优良的环环保特性性。主要要表现在在由于生生物柴油油中硫含含量低，使使得二氧氧化硫和和硫化物物的排放放低，可可减少约约30%（有催催化剂时时为700%）。2.具有较较好的低低温发动动机启动动性能。无无添加剂剂，冷凝点达-220。3.具有较较好的润润滑性能能。使喷喷油泵、发发动机缸缸体和连连杆的磨磨损率低低，使用用寿命长长。4.具有较较好的安安全性能能。由于于闪点高高，生物物柴油不不属于危危险品。因因此，在在运输、储储存
18、、使使用方面面的有是是显而易易见的。 5.具有良良好的燃燃料性能能。十六六烷值高高，使其其燃烧性性好于柴柴油，燃燃烧残留留物呈微微酸性，使催化化剂和发发动机机机油的使使用寿命命加长。6.具有可可再生性能。作作为可再再生能源源，与石石油储量量不同其其通过农农业和生生物科学学家的努努力，可可供应量量不会枯枯竭。在国际市场场上，生生物柴油油根据等等级和纯纯度的不不同，价价格在2250美美元/tt以上。目目前在美美国、欧欧洲、亚亚洲的一一些国家家和地区区已开始始建立商商品化生生物柴油油生产基基地，并并把生物物柴油作作为代用用燃料广广泛使用用。生物柴油使使用最多多的是欧欧洲，份份额已占占到成品品油市场场
19、的5%。目前前在欧洲洲用于生生产生物物柴油的的原料主主要为菜菜籽油，目目前的生生物柴油油标准也也主要是是参照菜菜籽油的的生物柴柴油标准准品质作作出的。220000年初德德国的总总生物柴柴油生产产量已达达4500 k t，并并有逐年年上升的的趋势。德德国凯姆姆瑞亚.斯凯特特公司自自19991年起起开发研研制了用用植物油油如菜籽籽油生产产生物柴柴油的工工艺和设设备。目目前利用用该公司司的工艺艺和设备备已在德德国和奥奥地利等等欧洲国国家建起起了多个个生物柴柴油生产产工厂，最最大产量量达3000 tt/d。上面几种替替代燃料料各有千千秋，他他们之间间各发面面是有区区别的，那那么每一一种替代代燃料的的前
20、景怎怎样呢？结 论通过上面的的论述，可可以得出出以下结结论：1.常规化化石燃料料目前消消耗量极极大，同同时，世世界对化化石燃料料的需求求量还在在增加，资资源匮乏乏。2. 虽然然很多替替代燃料料都在汽汽车上得得到一定定的应用用，但是是在接下下来的几几十年里里汽油和和柴油在在汽车燃燃料当中中还将占占据着主主导的作作用。3.尽管用用其它燃燃料代替替传统化化石燃料料还有许许多难题题，但世世界许多多国家都都看重替替代燃料料的开发发应用前前景，纷纷纷加大大投资力力度和研研究力量量，汽油油和柴油油被其他他燃料替替代是必必然的。4.煤基基醇醚燃燃料是我我国未来来几十年年车用替替代燃料料的发展方方向。因因为在“
21、少油、少少气、富富煤”的中国国，煤的的储藏量量相对比比较多，寻寻找替代代燃料，需需求量是是上千万万吨，如如此大量量的替代代只能靠靠煤来实实现。对于甲醇醇的来源源，目前前焦化厂厂的焦炉炉煤气除除了自用用以外，有有相当部部分排空空，既浪浪费了能能源，又又污染了了空气，如果加以合理利用，生产甲醇，再由甲醇生产二甲醚是完全可以实现的。未来十年内甲醇产量会提高到几千万吨，作为化工原料用量有限，它的主要出路将会做汽车燃料甲醇和二甲醚同时毒性性、热值值低、腐腐蚀性等等技术问问题，目目前都已已经解决决，随着着甲醇生生产量越越来越大大，甲醇醇的价钱钱也会越越来越低低。所以我觉觉得在我我们国家家煤基醇醇醚燃料料的
22、发展展将会有有强力的的市场推推动。同时在一些些地方可可以根据据自身的的特点选选择发展展的重点点燃料，比比如说四四川天然然气资源源丰富，就就可以重重点发展展液化天天然气汽汽车。5.用更苛苛刻点的的目光来来看，很很多替代代燃料还还是一种种不可再再生资源源，而且且很难达达到零排排放的标标准，它它们只能能是汽车车产业向向“洁净化化 目标进进军过程程中的一一个过渡渡产品。从长远远的观点点来看，氢氢能的综综合经济济效益最最高，只只要能解解决氢的的生产、储储运及加加载的成成本问题题，我觉得得氢将是是车用能能源的终终极燃料料，只要要解决它它的储藏藏和成本本问题，氢氢将成为为主导燃燃料。6.各种燃燃料的应应用前
23、景景：各种种替代燃燃料都得得到了应应用，它它们的未未来性存存在很多多不确定定性，从车辆辆应用角角度看，车车用代用用燃料主主要有三三类：含含氧燃料料（醇/醚）、合合成油、气气体燃料料（甲烷烷气/合成气气/氢气）。含含氧燃料料技术成成熟，是是近期推推广应用用的重点点，一般般以掺混混使用为为宜。合合成油与与现有车车辆技术术体系和和基础设设施安全全兼容，而而且是一一种优质质的环保保燃料，其技术也还有较大的改进余地。气体燃料中，甲烷气是近中期的重点，合成气是各种一次能源通过气化工艺制成的富氢气体，是各种汽车新型燃料的原料气，也可直接用做车用燃料，在车用能源转型中发挥着关键作用；氢气是一种原料来源广泛、尾
24、气排放为零的环保燃料，是车用能源转型的战略目标之一，根据国家中长期科技发展规划纲要，我国将从基础科学研究、前沿技术创新、工程应用开发等多个层面实施对氢能技术的重点突破。 7. 液化化石油气气汽车还还是很有有可能在在未来的的一些日日子里成成为汽油油和柴油油的替代代燃料，首首先，LLPG相相对于汽汽油的热热值系数数是0.8,相相对于汽汽油的体体积系数数是1.26，说说明LPPG的储储存不会会增加汽汽车太多多的重量量，而且且动力性性不会下下降太多多。其次次LPGG汽车续续驶里程程较长(4000 kmm)，储运运较方便便，建站站费用较较低(880万元元900万元人人民币)， 价格也也较低， 使用上有经
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