內(nèi)燃機(jī)的代用燃料

內(nèi)燃機(jī)的代用燃料第一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)發(fā)展代用燃料汽車(內(nèi)燃機(jī))的重要性第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)的代用燃料 一、液體代用燃料

(一)醇類燃料

(二)二甲醚

(DimethylEther，縮寫DME)(三)煤制油

(又稱合成汽油和合成柴油)(四)生物柴油

二、氣體代用燃料

(一)石油氣(LPG)(二)天然氣(NG)(三)氫氣三、電能

(一)電動(dòng)汽車（ElectricalVehicle，縮寫EV）

(二)混合動(dòng)力汽車（HybridElectricalVehicle，縮寫HEV）

(三)燃料電池汽車（FuelCellVehicle，縮寫FCV）內(nèi)容第二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第一節(jié)

發(fā)展代用燃料汽車(內(nèi)燃機(jī))的重要性

20世紀(jì)60年代后，全世界經(jīng)歷了三次重大的石油危機(jī)（第一次1973-1974年，第二次1979-1980年，第三次1990年），與此同時(shí)，全球環(huán)境污染嚴(yán)重，它不僅影響到發(fā)達(dá)國(guó)家，也逐漸影響到發(fā)展中國(guó)家。能源尤其是石油資源的匱乏、全球環(huán)境的惡化己成為世界兩大難題，中國(guó)也不例外。中國(guó)是一個(gè)富煤貧油的國(guó)家，石油資源不足，有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料表明，到2001年底止，我國(guó)石油的探明可開(kāi)采儲(chǔ)量為33億t，年產(chǎn)量為1.6億t左右，儲(chǔ)采比為20/1，而全世界石油的平均儲(chǔ)采比也僅為40/1左右，見(jiàn)表6-1。預(yù)計(jì)今后十年，我國(guó)的石油缺口將會(huì)越來(lái)越大。表6-2列出了我國(guó)2000---2010年石油的供需預(yù)測(cè)。第三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)內(nèi)燃機(jī)的代用燃料

內(nèi)燃機(jī)的代用燃料可以分為液體與氣體兩種，此外也可用電能來(lái)代替燃料，驅(qū)動(dòng)汽車。

一、液體代用燃料

（一）醇類燃料

醇類燃料主要有甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH)

。甲醇可以從天然氣、煤、生物中提取，乙醇主要是含有糖或淀粉的農(nóng)作物經(jīng)發(fā)酵后制成，它們都是液體燃料。

20世紀(jì)60年代為了控制內(nèi)燃機(jī)的排氣污染，一些國(guó)家對(duì)低污染的醇類燃料發(fā)生興趣，1973年石油危機(jī)后，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到代用燃料的重要性。我國(guó)從20世紀(jì)80年代初開(kāi)始對(duì)甲醇燃料在內(nèi)燃機(jī)中部分代用或全部代用作了相當(dāng)廣泛的研究，先后組織了M15（甲醇比例）甲醇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架試驗(yàn)和車隊(duì)試驗(yàn)，組織了M85甲醇汽油和M100全甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)和試驗(yàn)車隊(duì)，取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)前我國(guó)石油資源嚴(yán)重短缺，醇類燃料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，有利于發(fā)揮我國(guó)的資源優(yōu)勢(shì)。

E10（乙醇比例）第六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日常用的代用燃料與汽油、柴油的物理化學(xué)特性的比較見(jiàn)表6-3。從表6-3所列的醇類燃料的性質(zhì)可以看到:1)醇類燃料的低熱值比汽油的低，甲醇僅為汽油的46%，乙醇為汽油的62%;但甲醇、乙醇燃燒時(shí)的理論空氣量也少，甲醇為汽油的43%，乙醇為汽油的60%。應(yīng)增大循環(huán)供油量。

2)醇類燃料的蒸發(fā)潛熱比汽油大得多，甲醇為1101kJ/kg，乙醇為862kJ/kg，甲醇為汽油的3.7倍，乙醇為汽油的2.9倍，從而使混合氣在燃料蒸發(fā)時(shí)溫降大(甲醇為汽油的7倍，乙醇為汽油的4.16倍)。有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)和動(dòng)力性，但不利于燃料在低溫下的蒸發(fā)，滯燃期長(zhǎng)，應(yīng)適當(dāng)增大點(diǎn)火提前角。

3)醇類燃料的辛烷值高，甲醇為109，乙醇為110，在汽油機(jī)上使用時(shí)，可以提高壓縮比，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。醇類燃料的十六烷值低，在柴油機(jī)上使用時(shí)，需要采用助燃措施。

1.醇類燃料的物化特性和使用特性第七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

汽油機(jī)可以燃用醇與汽油的混合燃料，醇類燃料在汽油中的互溶度通常與環(huán)境溫度有關(guān)，如圖6-1所示[2]。圖中線外是互溶區(qū)，線內(nèi)是兩液的分層區(qū)。當(dāng)混合燃料以汽油為主或以甲醇為主時(shí)，能互溶的溫度較低，而當(dāng)兩液接近摻半混合時(shí)，互溶要求的溫度較高。為使甲醇與汽油的混合燃料在常溫和低溫下保持單相而不分層，必須加中高碳醇

(如異丁醇

)、苯、丙酮等做助溶劑。試驗(yàn)表明:在0℃溶解20%的甲醇僅需3.5%容積比的雜醇。

2醇類燃料在汽油中的溶解度和助溶劑

第九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

乙醇與汽油的混合油在吸水或摻水后互溶的性能要比甲醇穩(wěn)定，但仍需控制它的含水量。圖6-2[2]所示為乙醇在汽油和重柴油中的互溶臨界溫度及其與含水率的關(guān)系，當(dāng)乙醇含水率愈高，它能溶于汽油或柴油的臨界溫度越高(即愈難溶解于汽油或柴油)。由于乙醇的相對(duì)密度與汽油比較接近，它溶解于汽油的臨界溫度(曲線2)要比溶解于重柴油的溫度(曲線l)低13--15℃。圖6-3[2]所示為乙醇與重柴油、輕柴油互溶溫度與乙醇容積比的關(guān)系，以乙醇為主或以柴油為主時(shí)，能互溶的溫度較低，而乙醇與輕柴油的互溶溫度要低于重柴油。第十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

(1)在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上用醇類燃料

1)醇含量較低的混合燃料的試驗(yàn)結(jié)果混合燃料中醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于20%時(shí)屬于醇含量較低的混合燃料。在解放牌汽車發(fā)動(dòng)機(jī)CA-l0B上的試驗(yàn)結(jié)果表明，混合燃料中醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在20%以下時(shí)仍能保證發(fā)動(dòng)機(jī)較好的起動(dòng)性能，在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下，燃用摻醇量小于20%的混合燃料可在動(dòng)力性能稍有改善的同時(shí)，降低能耗5%左右，在進(jìn)一步提高壓縮比后，功率能提高5%--7%，能耗降低6%--10%。在東風(fēng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)EQ6100上的試驗(yàn)結(jié)果表明，使用M15混合燃料的動(dòng)力性能與燃用純汽油相當(dāng)或略高，能耗降低3%左右;3醇類燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)上的試驗(yàn)結(jié)果第十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

若對(duì)汽油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整(增大點(diǎn)火提前角和循環(huán)供油量)，則燃用M15的功率比燃用純汽油大，轉(zhuǎn)矩增大3%，能耗降低3.6%;若進(jìn)一步提高壓縮比，則發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能還能進(jìn)一步提高。排放方面，燃用混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的CO,HC,NO:均有不同程度下降，見(jiàn)表6-4。第十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日美國(guó)根據(jù)聯(lián)邦試驗(yàn)規(guī)程，在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用M15燃料時(shí)測(cè)得的排放物與燃用汽油的比較見(jiàn)表6-5,CO,NOx有較大幅度下降，HC則略有增加(通過(guò)氧化催化反應(yīng)器進(jìn)行后處理)。第十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

德國(guó)根據(jù)ECE試驗(yàn)規(guī)程，在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用M15,E25汽油的排放測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6-6[3],燃用M15,E25時(shí)，CO、N0x排放均有所下降，HC則略有提高，HC排放提高的原因是:與負(fù)荷特性、外特性試驗(yàn)不同，ECE循環(huán)包括有怠速暖機(jī)工況，負(fù)荷率較低，此時(shí)混合燃料的HC排放要高于燃用汽油。第十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

2)醇含量較高的混合燃料的試驗(yàn)結(jié)果在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上燃用醇含量較高或純醇燃料時(shí)排放改善效果較為明顯。它能明顯降低CO排放量，HC排放量也略有下降(通常醇含量較高或純甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)需用排氣加熱進(jìn)氣，以加快暖機(jī)過(guò)程，從而可使排溫升高)。由于甲醇蒸發(fā)潛熱高，在其他條件相同時(shí)，它能降低壓縮溫度和最高燃燒溫度，從而在多數(shù)情況下它可以降低NOx排放，但由于甲醇火焰?zhèn)鞑ニ俣群头艧崴俾士?，它的滯燃期長(zhǎng)，需要增大點(diǎn)火提前角，又會(huì)增大NOx排放，因此它對(duì)NOx排放的影響不明顯，如圖6-4所示。第十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃用醇類燃料時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)有未燃醇和醛等有害排放物，見(jiàn)表6-7。綜上所述，當(dāng)汽車燃用混合燃料或純醇燃料時(shí)，只要優(yōu)化其燃燒過(guò)程，其能耗和NOx，CO及HC排放都可以降低，醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排出的致癌多環(huán)芳香烴含量也比汽油低。第十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

(2)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃用醇類燃料

醇類燃料十六烷值低，自燃溫度高，難于壓燃，在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上使用時(shí)，需要采用助燃措施(火花塞、電熱塞助燃)或加入著火改進(jìn)劑(IgnitionImprover)。

第十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日(1)甲醇作為車用燃料有以下優(yōu)點(diǎn):1)甲醇可從煤或天然氣中提煉，它可以大規(guī)模專門生產(chǎn)，也可以利用現(xiàn)有的氮肥廠設(shè)備聯(lián)產(chǎn)，或采用多聯(lián)產(chǎn)(熱、電、化工產(chǎn)品如甲醇、二甲醚、合成氣等聯(lián)產(chǎn)，簡(jiǎn)稱IGCC),生產(chǎn)成本低。2)甲醇是液體燃料，可以沿用石油燃料的運(yùn)輸儲(chǔ)存系統(tǒng)，基礎(chǔ)設(shè)施投入少。

3)燃用甲醇燃料可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能、經(jīng)濟(jì)性能，有害排放物低，是一種清潔代用燃料。4.醇類燃料的優(yōu)缺點(diǎn)第十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日甲醇的主要缺點(diǎn)是:

1)有毒、不可飲入口中或?yàn)R入眼中，須對(duì)甲醇燃料加強(qiáng)管理并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。

2)排氣中有未燃醇和醛有害氣體排放物，需進(jìn)行排氣后處理。其中未燃醇在環(huán)境中存在的時(shí)間短，可以被帶氧微生物分解。

3)甲醇對(duì)有色金屬、橡膠有腐蝕作用，需對(duì)燃油系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與材料上采取措施，如采用耐溶脹的硫化橡膠、不銹鋼制油箱及聚四氟乙烯燃油管道等。

第二十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

(2)乙醇(酒精)

乙醇的來(lái)源有三種，即剩余糧食、能源作物和秸稈。巴西和美國(guó)分別利用本國(guó)生產(chǎn)的甘蔗和玉米大量生產(chǎn)乙醇作為車用燃料。美國(guó)政府從20世紀(jì)90年代起一直以每年7億美元的巨額補(bǔ)貼來(lái)維持每年50億升的乙醇產(chǎn)量(約400萬(wàn)t，每噸補(bǔ)貼約175美元左右)，且產(chǎn)量還在逐年增加，用來(lái)作為汽油的替代燃料和辛烷值及氧的添加劑(汽油中加10%左右乙醇)。第二十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日乙醇作為內(nèi)燃機(jī)代用燃料有以下優(yōu)點(diǎn):

1)辛烷值高(110左右)，可以代替目前正在使用的無(wú)鉛抗爆添加劑甲基叔丁基醚(MTBE)。乙醇無(wú)毒，對(duì)環(huán)境無(wú)危害，而MTBE則被懷疑會(huì)污染地下水和致膀胱癌等，在美國(guó)一些州已被禁用，2004年全面禁用。

2)乙醇是含氧燃料，蒸發(fā)潛熱高，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用乙醇可以實(shí)現(xiàn)無(wú)煙排放，并能大幅度降低CO排放，HC,NOx也可以有不同程度的降低(取決于發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及其調(diào)整狀態(tài))?；鸹c(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)可以燃用純乙醇或乙醇和汽油的混合燃料(摻燒比例大時(shí)需加助溶劑)，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)也可以燃用乙醇，但需有助燃措施。第二十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

乙醇作為內(nèi)燃機(jī)代用燃料的缺點(diǎn)是:

1)乙醇生產(chǎn)成本高，雖然利用階段性過(guò)剩、存放期過(guò)長(zhǎng)甚至霉變的糧食制取酒精可以在一定程度上緩解糧食過(guò)剩和燃料不足的矛盾。但我國(guó)可耕地面積少(為世界的7%)，人口多(占全世界人口的22%)，糧食來(lái)源不穩(wěn)定，生產(chǎn)乙醇過(guò)程中耗能大(生產(chǎn)乙醇的耗能量接近乙醇發(fā)出的能量)、耗糧大，生產(chǎn)乙醇過(guò)程中有大量CO2排放，利用糧食生產(chǎn)乙醇，只能適度開(kāi)展。此外利用乙醇作為燃料或辛烷值添加劑時(shí)，政府要考慮給予補(bǔ)貼，否則在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下難以推廣應(yīng)用。

2）利用能源作物(如甜高粱的莖桿、木薯等)制乙醇也是可行的，生產(chǎn)成本比糧食制乙醇低1000元/t左右，秸稈制酒精是將秸稈通過(guò)酶水解成單糖，然后發(fā)酵成乙醇。由于酶成本高，秸稈收集比較困難，世界上未大規(guī)模生產(chǎn)。秸稈比較適宜在汽化生成沼氣后，作為民用燃料。第二十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

(二)二甲醚

(DimethylEther，縮寫DME)二甲醚又稱甲醚，簡(jiǎn)稱DME，在常壓下是一種無(wú)色氣體或壓縮液體，具有輕微醚香味。相對(duì)密度（20℃）0.666，熔點(diǎn)-141.5℃，沸點(diǎn)-24.9℃，室溫下蒸氣壓約為0.5MPa，與液化石油氣（LPG）相似。溶于水及醇、乙醚、丙酮、氯仿等多種有機(jī)溶劑。易燃，在燃燒時(shí)火焰略帶光亮，燃燒熱（氣態(tài)）為1455kJ/mol。常溫下DME具有惰性，不易自動(dòng)氧化，無(wú)腐蝕、無(wú)致癌性，但在輻射或加熱條件下可分解成甲烷、乙烷、甲醛等。二甲醚在常溫、常壓下為無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭氣體，在壓力下為液體，性能與液化石油氣（LPG）相似二甲醚的毒性：二甲醚的毒性很低，氣體有刺激及麻醉作用的特性，通過(guò)吸入或皮膚吸收過(guò)量的此物品，會(huì)引起麻醉，失去知覺(jué)和呼吸器官損傷。第二十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日二甲醚是醚的同系物，但與用作麻醉劑的乙醚不一樣，毒性極低；能溶解各種化學(xué)物質(zhì)；由于其具有易壓縮、冷凝、氣化及與許多極性或非極性溶劑互溶特性，廣泛用于氣霧制品噴射劑、氟利昂替代制冷劑、溶劑等，另外也可用于化學(xué)品合成，用途比較廣泛。二甲醚作為一種新興的基本化工原料，由于其良好的易壓縮、冷凝、汽化特性，使得二甲醚在制藥、燃料、農(nóng)藥等化學(xué)工業(yè)中有許多獨(dú)特的用途。如高純度的二甲醚可代替氟里昂用作氣溶膠噴射劑和致冷劑，減少對(duì)大氣環(huán)境的污染和臭氧層的破壞。由于其良好的水溶性、油溶性，使得其應(yīng)用范圍大大優(yōu)于丙烷、丁烷等石油化學(xué)品。代替甲醇用作甲醛生產(chǎn)的新原料，可以明顯降低甲醛生產(chǎn)成本，在大型甲醛裝置中更顯示出其優(yōu)越性。作為民用燃料氣其儲(chǔ)運(yùn)、燃燒安全性，預(yù)混氣熱值和理論燃燒溫度等性能指標(biāo)均優(yōu)于石油液化氣，可作為城市管道煤氣的調(diào)峰氣、液化氣摻混氣。也是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的理想燃料，與甲醇燃料汽車相比，不存在汽車?yán)鋯?dòng)問(wèn)題。它還是未來(lái)制取低碳烯烴的主要原料之一。第二十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日由統(tǒng)計(jì)確認(rèn)的礦物燃料埋藏量的可開(kāi)采年份是：(至1997年，BP統(tǒng)計(jì))石油：42年；天然氣：62年：煤：224年。其中，石油資源在21世紀(jì)迎來(lái)生產(chǎn)顛峰后生產(chǎn)量將逐漸減少。天然氣可開(kāi)采年分比石油長(zhǎng)20年，還在進(jìn)行開(kāi)發(fā)，估計(jì)將來(lái)的埋藏量可達(dá)現(xiàn)在3倍，不用擔(dān)心資源的枯竭；煤可開(kāi)采年份300年。在二甲醚大量生產(chǎn)時(shí)主要考慮用煤作燃料。由于石油資源短缺、煤炭資源豐富及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，二甲醚作為從煤轉(zhuǎn)化成的清潔燃料而日益受到重視，成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外競(jìng)相開(kāi)發(fā)的性能優(yōu)越的碳一化工產(chǎn)品。第二十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日作為L(zhǎng)PG和石油類的替代燃料，二甲醚是具有與LPG的物理性質(zhì)相類似的化學(xué)品，在燃燒時(shí)不會(huì)產(chǎn)生破壞環(huán)境的氣體，能便宜而大量地生產(chǎn)。與甲烷一樣，被期望成為21世紀(jì)的能源之一。二甲醚特有的理化性能奠定了其在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)地位，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、日常生活等領(lǐng)域。二甲醚未來(lái)主要用于替代汽車燃油、石油液化氣、城市煤氣等，市場(chǎng)前景極為廣闊，是目前國(guó)際、國(guó)內(nèi)優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。自然界里二甲醚并不存在，必須由原料來(lái)制成，天然氣和煤是目前較好的原料。當(dāng)然在考慮原料問(wèn)題時(shí)，對(duì)礦物燃料的資源量必須同時(shí)考慮。我國(guó)自80年代就開(kāi)始將二甲醚用作燃料的開(kāi)發(fā)研究，一部分企業(yè)和研究機(jī)關(guān)的試驗(yàn)已進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的驗(yàn)證階段。要真正替代LPG、LNG以及石油燃料，必須要考慮制造成本。在最近的一段時(shí)間里應(yīng)格外考慮與LPG的競(jìng)爭(zhēng)。第二十七頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日二甲醚理化性質(zhì)二甲醚（簡(jiǎn)稱DME），又稱木醚、氧二甲、習(xí)慣上簡(jiǎn)稱甲醚。分子式：C2H6O結(jié)構(gòu)式：CH3—O—CH3二甲醚的性質(zhì)：二甲醚上一種無(wú)色、具有輕微醚香味的氣體，具有惰性、無(wú)腐蝕性、無(wú)致癌性、幾乎無(wú)毒。還具有優(yōu)良的混溶性，能同大多數(shù)極性和非極性有機(jī)溶劑混溶。在100ml水中可溶解3.700ml二甲醚氣體，且二甲醚易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多種有機(jī)溶劑，加入少量助劑后就可與水以任意比互溶。其燃燒時(shí)火焰略帶亮光。第二十八頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日DME(CH3OCH3)是目前世界上被普遍看好的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)超清潔燃料。它可以用作民用、車用和燃汽輪機(jī)燃料替代LPG、柴油和天然氣，其優(yōu)點(diǎn)是:

1)廣泛的可獲得性?？梢杂擅夯蛱烊粴庵频?，從而可以利用我國(guó)豐富的煤炭資源。

2)超清潔。研究結(jié)果表明，柴油機(jī)燃用二甲醚時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高的功率輸出和熱效率(與柴油機(jī)相當(dāng)或略高)，低噪聲和無(wú)煙燃燒，其排放不采用復(fù)雜后處理裝置即可達(dá)歐洲III和美國(guó)ULEV標(biāo)準(zhǔn)，并有潛力達(dá)到歐洲IV排放標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表6-8與表6-9[11]。

3)生產(chǎn)DME的傳統(tǒng)技術(shù)為二步法，即由合成氣制成甲醇，再將甲醇脫水制成DME,生產(chǎn)成本較高。目前已開(kāi)發(fā)成功生產(chǎn)DME的先進(jìn)方法(一步法或整體一步法)，可大幅度降低其生產(chǎn)成本(1100元/t左右)，此外若采用多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，二甲醚的成本可以更低。DME用作車用燃料由于沸點(diǎn)低、粘度小，需要對(duì)整個(gè)燃油系統(tǒng)加壓或采用共軌燃油系統(tǒng)，此外應(yīng)對(duì)柱塞偶件等進(jìn)行減摩與耐磨處理或在燃油中加潤(rùn)滑添加劑。第二十九頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第三十頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

煤制油是將煤炭通過(guò)化工過(guò)程變成油品。煤制油分為直接液化和間接液化兩種。

直接液化是將煤在高壓(7MPa)下加氫液化，其技術(shù)在世界上尚不完全成熟，目前在日本、美國(guó)有中試項(xiàng)目。間接液化是將煤先氣化成合成氣(CO+H2)，在中壓下(3MPa左右)Fischer-Tropsch技術(shù)催化合成液體燃料(簡(jiǎn)稱為F-T合成)。用F-T技術(shù)合成的柴油(簡(jiǎn)稱F-T油)，其十六烷值可大于70，低硫(質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10-5以下)，低芳烴(小于1%),熱值與柴油相當(dāng)，在柴油機(jī)上使用可以降低N0x和碳煙微粒排放。它可以與柴油以任意比例互溶，一些國(guó)家(如美國(guó)的Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室)正在研究F-T油與柴油的混合油(50%的柴油和50%的F-T油的混合油簡(jiǎn)稱FT-50)在柴油機(jī)上使用的可能性及其燃燒與排放特性。(三)煤制油

(又稱合成汽油和合成柴油)第三十一頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

生物柴油是一種非化石的可再生能源，它作為柴油機(jī)的代用燃料受到越來(lái)越多的關(guān)注，目前已知的可作為內(nèi)燃機(jī)使用的植物油有30多種。植物油的粘度高，約為柴油的11---17倍，低溫流動(dòng)性差，需要進(jìn)行酯化處理，即通過(guò)酯基轉(zhuǎn)移作用將植物油轉(zhuǎn)化成一價(jià)酯類，降低其粘度，維持其辛烷值和熱值不變。壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)可以燃用純生物油，也可使用植物油和柴油的混合油(如20%的大豆渣油與柴油的混合油稱為B20)。植物油的十六烷值較高(40左右)，能量密度較高(約為柴油的90%左右)，與石油系燃料互溶性好，不存在分層問(wèn)題，含氧8%—10%，可以降低碳煙/微粒排放。目前世界上植物油產(chǎn)量相對(duì)石油來(lái)說(shuō)還很少，今后隨著其產(chǎn)量的增大，用植物油取代柴油會(huì)越來(lái)越可行。此外，我國(guó)餐飲業(yè)有大量的廢油倒入下水道，由于粘度大，冬季時(shí)易造成堵塞，如將廢油收集后經(jīng)適當(dāng)處理轉(zhuǎn)化為生物柴油，會(huì)有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。日本每年有近30萬(wàn)t餐飲廢油轉(zhuǎn)化為生物柴油作為柴油機(jī)的代用燃料使用，我國(guó)也正在開(kāi)發(fā)生物柴油在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。

(四)生物柴油第三十二頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

氣體燃料曾是內(nèi)燃機(jī)的主要燃料，煤氣機(jī)是最早的內(nèi)燃機(jī)。由于氣體燃料的能量密度小(單位體積熱值低)且儲(chǔ)運(yùn)不便，致使液體燃料逐步取代了氣體燃料。但在氣體燃料資源豐富的國(guó)家和地區(qū)，它在內(nèi)燃機(jī)上的使用一直沒(méi)有停止過(guò)。

近20年來(lái)，隨著石油資源的逐漸枯竭、氣體燃料開(kāi)采量的加大和遠(yuǎn)距離輸送、凈化脫水及儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的提高，氣體燃料液化技術(shù)和液化氣體燃料電控噴射技術(shù)等的發(fā)展，特別是隨著對(duì)內(nèi)燃機(jī)排放指標(biāo)要求的日益嚴(yán)格，氣體燃料在內(nèi)燃機(jī)上的使用又進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。目前在內(nèi)燃機(jī)上使用的氣體燃料有天然氣、液化石油氣、沼氣、煤氣、氫氣等，其中以壓縮天然氣(CompressedNaturalGas,縮寫CNG)和液化石油氣(LiquefiedPetroleumGas,縮寫LPG)為主。燃?xì)馄囈允褂萌剂戏N類不同可分為單一燃料汽車(Mono-FuelVehicle),兩用燃料汽車(Bi-FuelVehicle)和混合燃料汽車(Dual-FuelVehicle)。

二、氣體代用燃料第三十三頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日

評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)用氣體燃料的性能參數(shù)主要有熱值、辛烷值、十六烷值、化學(xué)計(jì)量空燃比、著火溫度等。由于多數(shù)氣體燃料是多組分的混合氣體，且組分可能在一定范圍內(nèi)變化，因此其性能參數(shù)也不是一個(gè)固定值。常用天然氣、液化石油氣與液體燃料(汽油、柴油)性質(zhì)的比較見(jiàn)表6--3。

第三十四頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日（一）石油氣(LPG)LPG的主要成分是丙烷和丁烷，發(fā)動(dòng)機(jī)用的LPG一般是純丙烷(C3H8)或丙烷與丁烷(C4H10)的混合物。它的主要技術(shù)特點(diǎn)如下:

1）汽化溫度低。常溫下，石油氣在0.2---0.6MPa的壓力下即可液化(隨組分不同而定)，因此，液化石油氣的汽化較為容易，與空氣混合的均勻性大大優(yōu)于汽油，有利于燃料的完全燃燒，排放低，表6-10表示了LPG(不同組分)和汽油在轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)臺(tái)上的試驗(yàn)結(jié)果比較。

2)LPG的燃燒特性與汽油相當(dāng)，其熱值略高于汽油。

3)LPG的辛烷值高，抗爆性能優(yōu)于汽油，允許采用較高的壓縮比，有利于提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。

汽化的LPG對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的充量系數(shù)有不利影響，因此簡(jiǎn)單改裝后的氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的功率會(huì)有所下降。第三十五頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日第三十六頁(yè)，共四十一頁(yè)，2022年，8月28日NG的主要成分是甲烷，它的存儲(chǔ)方式主要有兩種，一是直接以氣體方式儲(chǔ)存，即將其壓縮至特制的容器中(壓力為20一30MPa)，再經(jīng)減壓器減壓后供給發(fā)動(dòng)機(jī)。另一種是以液體方式儲(chǔ)存，由于甲烷的臨界溫度低，通常采用低壓(