新能源汽車(chē)概論（微課版）課件 學(xué)習(xí)任務(wù)3-3 代用液體燃料汽車(chē)

項(xiàng)目三

其他新能源汽車(chē)相關(guān)學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)任務(wù)9燃料電池汽車(chē)學(xué)習(xí)任務(wù)10氣體燃料汽車(chē)學(xué)習(xí)任務(wù)11代用液體燃料汽車(chē)學(xué)習(xí)任務(wù)12其他清潔能源汽車(chē)學(xué)習(xí)任務(wù)3-3代用液體燃料汽車(chē)【任務(wù)引入】汽車(chē)的液體代用燃料主要有煤制液體燃料和生物燃料兩大類(lèi)。目前實(shí)際應(yīng)用于汽車(chē)的煤制液體燃料主要是甲醇；生物燃料包括乙醇和生物柴油。以甲醇作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的汽車(chē)稱(chēng)為甲醇汽車(chē)，以乙醇作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的汽車(chē)稱(chēng)為乙醇汽車(chē)，以生物柴油作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的汽車(chē)稱(chēng)為生物柴油汽車(chē)。本學(xué)習(xí)任務(wù)主要學(xué)習(xí)甲醇混合燃料、乙醇混合燃料和生物柴油的特點(diǎn)及相應(yīng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)（整車(chē)）的特點(diǎn)。學(xué)習(xí)任務(wù)3-3代用液體燃料汽車(chē)主要學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)一、甲醇汽車(chē)二、乙醇汽車(chē)三、生物柴油汽車(chē)學(xué)習(xí)任務(wù)3-3代用液體燃料汽車(chē)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.能夠正確描述甲醇燃料的特性。2.能夠正確描述甲醇燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)及其性能的影響。3.能夠正確描述甲醇燃料的特點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施。4.能夠正確描述乙醇的特點(diǎn)及其作為燃料的優(yōu)勢(shì)。5.能夠正確描述汽油機(jī)改用乙醇燃料后，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)方面需要做一些變動(dòng)和改進(jìn)。6.能夠正確描述生物柴油的優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)習(xí)任務(wù)3-3代用液體燃料汽車(chē)相關(guān)知識(shí)學(xué)習(xí)一、甲醇汽車(chē)二、乙醇汽車(chē)三、生物柴油汽車(chē)一、甲醇汽車(chē)1.甲醇特性甲醇是一種無(wú)色、透明、易燃、易揮發(fā)的有毒液體，略有酒精氣味，可混合溶于水、醇、醚等多種有機(jī)溶劑，遇熱、明火或氧化劑易燃燒。甲醇可單獨(dú)作為汽車(chē)燃料，也可與汽油或柴油混合作為混合燃料。一、甲醇汽車(chē)2.甲醇燃料根據(jù)甲醇與汽油摻混的比例不同，甲醇燃料有低比例摻混、中比例摻混、高比例摻混、和全甲醇燃料。低比例摻混甲醇燃料的甲醇摻混比例小于15%，包括M3、M5、M10和M15四種。中比例摻混甲醇燃料的甲醇摻混比例在30%～50%之間，包括M30、M40和M50三種。高比例摻混甲醇燃料的甲醇摻混比例為85%，即M85甲醇燃料。全甲醇燃料為100%純甲醇。一、甲醇汽車(chē)3.甲醇燃料對(duì)甲醇汽車(chē)的影響1）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的影響使用低中比例甲醇燃料不需要改變發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)，但是甲醇特性與汽油機(jī)不適應(yīng)，需要改變甲醇的特性變成燃料甲醇，使之可與汽油搭配使用。全甲醇汽車(chē)需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)制造。一、甲醇汽車(chē)2）對(duì)汽車(chē)性能的有利影響一、甲醇汽車(chē)2）對(duì)汽車(chē)性能的影響由于甲醇與汽油的理化性質(zhì)與燃燒特性的一些不同，相比傳統(tǒng)汽油汽車(chē)帶來(lái)一些有利的變化和改進(jìn)，主要是降低排放和提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。（1）降低排放。甲醇是含氧燃料且其含碳量比汽油低。（2）提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率。辛烷值比汽油高、汽化熱比汽油高、燃燒速度快、著火燃燒濃度界限比汽油的相應(yīng)范圍寬。一、甲醇汽車(chē)3）甲醇燃料的缺點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施（1）腐蝕性甲醇以及甲醇燃燒反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的甲醛、甲酸、大量水蒸氣等均對(duì)金屬表面有腐蝕性。應(yīng)對(duì)措施：通過(guò)添加抗腐蝕的化學(xué)藥劑。改變發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)件材質(zhì)和熱處理工藝。開(kāi)發(fā)新型的橡膠材料或?qū)ΜF(xiàn)有的膠種進(jìn)行改進(jìn)。一、甲醇汽車(chē)（2）溶脹性甲醇是一種良好的極性溶劑，汽油是一種良好的非極性溶劑，它們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的彈性膠體、密封件等有不同程度的溶脹作用。解決甲醇汽油溶脹性的辦法有兩種：一是改用不被甲醇腐蝕的氟橡膠；二是在燃油中添加溶脹抑制劑。一、甲醇汽車(chē)（3）冷起動(dòng)性甲醇的初沸點(diǎn)比汽油高，甲醇的汽化潛熱是汽油的2倍多，甲醇在進(jìn)氣管道內(nèi)汽化時(shí)要吸收大量的熱，使進(jìn)氣管溫度降低，造成甲醇汽化困難。改進(jìn)措施：加大供油量，但同時(shí)也會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損及排放。調(diào)整空燃比，減少空氣量。在噴油器前或進(jìn)氣道合適的位置加裝水溫控制型的空氣或混合氣的加熱器。安裝電加熱火花塞及電熱塞。一、甲醇汽車(chē)（4）尾氣排放性甲醇燃燒反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生甲醛、甲酸等化合物作為非常規(guī)排放的污染物比汽油燃燒排放量要多。改時(shí)措施：用專(zhuān)用催化器。（5）互溶性甲醇和汽油的互溶性差，特別是含有少量水分時(shí)，分層現(xiàn)象更為嚴(yán)重。改時(shí)措施：當(dāng)采用低比例甲醇摻燒時(shí)，可以用加入添加劑的辦法解決。一、甲醇汽車(chē)（6）溶水性甲醇極性很強(qiáng)，與水可以無(wú)限互溶，水分對(duì)甲醇汽油的穩(wěn)定性影響很大，水分的存在會(huì)使甲醇與汽油的臨界互溶溫度提高，甚至在某些情況下從空氣中吸收的水分，也會(huì)導(dǎo)致穩(wěn)定均一的甲醇汽油重新分層。改善措施：添加助溶劑。（7）高溫氣阻性甲醇沸程單一(64.8℃)，大量加入后，甲醇汽油餾程嚴(yán)重偏離原汽油原餾程曲線。改進(jìn)措施：添加抗阻沉積劑。一、甲醇汽車(chē)4.甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）提高壓縮比汽油機(jī)在使用甲醇燃料時(shí)，其壓縮比可進(jìn)一步提高，因?yàn)榧状既剂闲镣橹蹈摺⒖贡夹院谩?）改善燃油分配均勻性及供油特性甲醇的容積耗量在功率相等時(shí)比汽油大一倍多，因此選用甲醇燃料時(shí)，采用噴油器的汽車(chē)要考慮其流量特性是否滿足要求及材料的相容性，重新確定混合氣的空燃比。采用使各缸進(jìn)氣管長(zhǎng)度及阻力盡可能一致，混合氣進(jìn)行預(yù)熱等措施，會(huì)改善混合氣的形成及均勻分配。一、甲醇汽車(chē)3）混合氣空燃比的調(diào)整醇燃料混合氣的可燃界限范圍寬，通常汽油機(jī)改用醇燃料后會(huì)提高壓縮比，提高了缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)速度及壓縮行程終點(diǎn)的缸內(nèi)溫度，這都有可能使用更稀的混合氣。因此汽油機(jī)改用甲醇燃料后，都需要調(diào)整混合氣空燃比，使用更稀的混合氣工作。一、甲醇汽車(chē)4）火花塞及點(diǎn)火時(shí)間的選擇甲醇容易因熾熱表面引起著火，最大火花塞溫度也低于汽油機(jī)的火花塞溫度，所以需要較冷型火花塞。盡管甲醇的著火界限寬，但是由于汽化潛熱大，蒸汽壓低及各缸間混合氣較大的不均勻性，在發(fā)動(dòng)機(jī)較冷的狀態(tài)下，難以穩(wěn)定著火?？赡芨纳频拇胧┌ǎ涸黾狱c(diǎn)火能量、延長(zhǎng)點(diǎn)火時(shí)間、采用多電極及電極局部側(cè)面有屏障的特種火花塞等。一、甲醇汽車(chē)5.典型甲醇汽車(chē)1）華普海鋒甲醇轎車(chē)海鋒甲醇動(dòng)力轎車(chē)動(dòng)力明顯優(yōu)于同排量汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，且比同排量汽油機(jī)燃料消耗節(jié)省40％以上。可使用M100或汽油。一、甲醇汽車(chē)2）奇瑞旗云甲醇汽車(chē)可使用甲醇和汽油雙燃料。一、甲醇汽車(chē)3）安凱HFF6104GK39汽油/甲醇雙燃料城市公交客車(chē)該車(chē)配備CA6102N1雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。二、乙醇汽車(chē)將乙醇摻入汽油可以作為車(chē)用燃料，常規(guī)使用的是E85燃料（乙醇含量約為85%）。既可以使用此種乙醇燃料又可以使用常規(guī)汽油的汽車(chē)，通常也稱(chēng)為靈活燃料汽車(chē)(FFV)。燃料乙醇是一種綠色可再生資源，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，糧食和各種植物纖維都可以加工生產(chǎn)出燃料乙醇，燃料乙醇的原料來(lái)源相當(dāng)豐富，而且可以循環(huán)再生。二、乙醇汽車(chē)1.乙醇的特點(diǎn)乙醇是無(wú)色、透明、具有特殊香味的易揮發(fā)液體，密度比水小，能跟水以任意比互溶。①熱值低，存在自供氧效應(yīng)，CO和HC排放量明顯小于汽油，但NOX排放量與汽油相當(dāng)。②辛烷值高。③十六烷值低。乙醇的著火性差，在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中采用乙醇燃料要困難得多。二、乙醇汽車(chē)1.乙醇的特點(diǎn)④沸點(diǎn)低。但缺少高揮發(fā)性成分，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)不利。⑤汽化潛熱高。乙醇的汽化潛熱是汽油的3倍，發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)不利，但可提高充氣效率。⑥著火極限寬。能在較稀薄混合氣狀況下工作。另外，乙醇的理化性質(zhì)較接近汽油，又容易與汽油混溶。生產(chǎn)乙醇的原料及資源非常豐富。二、乙醇汽車(chē)2.乙醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)調(diào)整與甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)似：（1）提高壓縮比。（2）改善燃油分配均勻性及供油特性。（3）調(diào)整混合氣空燃比。（4）調(diào)整點(diǎn)火提前角。（5）進(jìn)氣預(yù)熱以改善冷起動(dòng)性能。二、乙醇汽車(chē)3.典型車(chē)型1）通用汽車(chē)公司美國(guó)通用汽車(chē)公司旗下有多款可以使用E85燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，涵蓋四缸、六缸和八缸系列，排量從2.4L到6.0L，其應(yīng)用的品牌涵蓋了通用汽車(chē)旗下所有的品牌系列，如雪佛蘭、別克、卡迪拉克和GMC。二、乙醇汽車(chē)2）福特汽車(chē)公司美國(guó)福特汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)了多款發(fā)動(dòng)機(jī)可以燃燒E85燃料，如2013款福特?？怂罐I車(chē)。二、乙醇汽車(chē)3）沃爾沃汽車(chē)沃爾沃3個(gè)系列(C30、S40、V50)的9種車(chē)型可以提供多種燃料車(chē)型。二、乙醇汽車(chē)4）奇瑞汽車(chē)奇瑞A5靈活燃料+CNG多燃料轎車(chē)是一款能混合燃燒乙醇、汽油、CNG氣體燃料的清潔能源汽車(chē)。三、生物柴油汽車(chē)1.生物柴油的特點(diǎn)生物柴油(Bio-diesel)通常是指利用植物油、動(dòng)物的油脂及廢烹調(diào)油等作為原料，進(jìn)行酯化反應(yīng)而來(lái)，其性質(zhì)與柴油很接近。生物柴油是含氧量極高的復(fù)雜有機(jī)成分的混合物，這些混合物主要是一些分子量大的有機(jī)物，幾乎包括所有種類(lèi)的含氧有機(jī)物。生物柴油是一種優(yōu)質(zhì)清潔柴油，可從各種生物質(zhì)提煉，因此可以說(shuō)是取之不盡、用之不竭的能源，在資源日益枯竭的今天，有望取代石油成為替代燃料。三、生物柴油汽車(chē)生物柴油具有以下優(yōu)點(diǎn)：①生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。②具有優(yōu)良的環(huán)保特性。③低溫起動(dòng)性能好。④生物柴油的潤(rùn)滑性能比柴油好。⑤具有良好的安全性能。⑥具有優(yōu)良的燃燒性能。⑦具有可再生性。⑧具有良好的經(jīng)濟(jì)性。⑨可調(diào)和性。三、生物柴油汽車(chē)目前在應(yīng)用生物柴油作燃料時(shí)，主要存在如下問(wèn)題：（1）價(jià)格尚高于常規(guī)柴油。（2）在大量生產(chǎn)時(shí)，還需要保證原料的供應(yīng)。（3）使用生物柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)，尚需進(jìn)一步優(yōu)化，解決可能產(chǎn)生的新問(wèn)題。三、生物柴油汽車(chē)2.生物柴油汽車(chē)概況由于使用生物柴油無(wú)需對(duì)原有柴油機(jī)進(jìn)行較大調(diào)整，而且燃油本身良好的自潤(rùn)滑性能使其有利于降低磨損，相比于醚類(lèi)和醇類(lèi)代用燃料，有一定的優(yōu)勢(shì)。世界各國(guó)對(duì)生物柴油汽車(chē)的研究都得出了它能顯著降低發(fā)動(dòng)機(jī)污染物排放的結(jié)論。三、生物柴油汽車(chē)3.典型車(chē)型在生物柴油汽車(chē)研發(fā)方面，目前，世界各國(guó)基本上都是將低摻燒比的生物柴油應(yīng)用于現(xiàn)行的柴油汽車(chē)，對(duì)