精品
气的燃烧速度, 避免通过组织缸内强紊流运动来提高燃烧速率所引起的弊端。但是,国内外研究还未涉及到煤层气对煤层气燃烧特性和煤层气发动机的性能、排放的影响, 而且, 因天然气产地不同而各异, 很难归纳出掺氢天然气燃烧与排放方面的共性特征和规律。 2.2.2液化石油气
氢气与天然气、汽油、LPG相比单位质量低热值高, 约是汽油低热值的2.7倍。可燃极限宽, 易于实现稀薄燃烧, 提高经济性, 同时可以降低最高燃烧温度, 大幅度地降低NOx排放。同时氢的自燃温度585℃比天然气540℃ 、汽油(228-501℃)高, 有利于提高压缩比,提高氢能源内燃机的热效率。虽然氢能源的自燃温度比天然气、汽油等燃料高, 但其点火能量很低, 最小可以低到(0.02mg),这样氮能源内燃机工作时几乎不失火, 具有良好的启动性。氢能源有害物排放少,燃烧主要产物是水, 不产生CO及CH, 由于氢气火焰的淬冷距离比汽油短,因此靠近缸壁激冷层可燃混合气燃烧更完全,NOx 排放大大降低。由于氢能源燃料电池系统在能量密度、体积、反应速度以及成本等方面还没有很好解决, 所以以燃料电池为动力的汽车距实用还有一段距离。燃机燃料既可以实现氢能源清洁, 可再生的特点又可以利用目前已经充分建立起来的内燃机工业基础, 且氢气发动机热效率较高, 综合效率与燃料电池效率相当, 生产及使用成本低, 在使用性能、成本等方面较容易得到发展和应用。目前制约氢能源内燃机的因素主要有氢气沸点低-253℃ , 车贮存和运输性能差，制取困难, 到目前为止制取氢的成本仍是制约氢能源发展的主要因素。
2.3 新能源汽车性能的分析
分析汽车使用不同燃料后性能如何，也是选择燃料时要考虑的问题。 2.3.1动力性能及燃油经济性
内燃机在机外形成天然气与空气的混合气，再进入气缸燃烧，必然会使原机的功率较大幅度下降；用这种方式掺烧部分天然气也会影响功率。要使天然气发动机功率不下降，就需要向气缸内喷射气体燃料乃至液化天然气，但是这样内燃机就需要较大的变动或者重新设计专用内燃机。在常压下二甲醚是气态，如果加压将其变成液态喷入气缸中，那会同柴油机的功率一样。醇燃料的低热值比汽油、柴油低得多，但是理论空燃比下的混合气热值和常规燃料一样，醇燃料的理论空
精品
燃比比汽油、柴油低。因此掺烧部分醇燃料或者使用100%醇燃料，只要增加醇供油量，功率不会下降，如果进行优化，功率还会有较大幅度的增加。汽车使用醇燃料能提高功率及降低内燃机的比能耗(MJ/kW．h)，亦能提高热效率的原因如下：
1) 气化潜热高，有内冷作用，可以提高充气系数；
2) 含碳原子数少，层流火焰传播速度快，容易燃烧完全，等容燃烧比例大； 3) 含氧，对于原来混合气较浓时有稀释效应；
4) 混合气可燃范围宽，可以使用稀混合气，燃烧更完全可以提高热效率； 5) 辛烷值高，燃烧室壁面温度低，可以提高汽油机受爆燃限制的功率；燃烧无烟，可以提高受冒烟限制的柴油机功率；
6)理论空燃比混合燃烧后，分子变化系数大，可以提高膨胀功。
交通部公路科学研究所在使用213SC 化油器的解放CA-15汽油机上，使用不同含乙醇混合燃料的试验结果表明，在提高压缩比ε后最大功率P都增加，而按等热值折算成汽油的比油耗都降低，即热效率提高 [24] 。
汽油机使用100%甲醇或100%乙醇后，动力性能及燃油耗的变化表明，汽油机使100%甲醇后，功率扭矩都比汽油分别增加15%及13%，热效率也由28.1%提高到35.6%，折算成当量汽油后，比油耗则由291kW．h 下降到229.5g/kW．h。使用乙醇后功率及扭矩分别提高12%及9%，而热效率则由28.1%提高到36.7%。
柴油机的功率受排气冒烟的限制，改用碳原子很少的醇燃料，排气不冒烟，因此无论掺烧或者使用100%的醇燃料，只要增加供油量，动力性能及热效率都会有不同程度的提高。
2.3.2起动性、加速性及爬坡性能
实验表明，燃料的10%馏分温度愈低愈容易起动，汽油的这一馏分温度为45～55℃，而单一组分的甲醇及乙醇的沸点分别为65℃及79℃，醇燃料的气化热也比常规燃料高得多，使用大比例及100%醇燃料汽车在环境温度低时的起动性能差，需要采取改善措施后能满足用户的要求，能在–25℃低温下起动。详情参见文献[5]。
汽车的加速性能爬坡性能除了受燃料组分及蒸馏特性的影响外，在很大程度
精品
上受动力性能的影响。优化的醇燃料内燃机的动力性能比原机还有较大幅度提高，最高车速、加速及爬坡性能也会较好。汽车使用含不同甲醇混合燃料后的加速性基本上和原汽油机一样，最高车速还略有提高 。[25][26]
3 环境保护
3.1净化空气的任务繁重
汽车排放物是污染空气的重要根源之一。我国对660个城市空气质量分析结果表明，达到一级质量标准的城市仅占1%。2001年卫生部门统计结果表明，全国癌症患者达300万人，每年以3%的速度递增，在癌症患者中以肺癌占首位，然后是胃癌及肝癌。肺癌除了与吸烟有关外，也与空气质量及汽车排气中有害物密切相关。
3.2承担降低CO2等温室气体的义务
温室气体导致全球变暖，造成世界巨大的人员伤亡及经济损失。据美国公
共利益研究集团的资料报道，20世纪10年是1000年来最热的10年，全世界夺走33万人生命，损失6252亿美元。与20世纪50年代比，自然灾害多4倍，经济损失多9倍。1997年12月各国通过《京都议定书》，各国都要承担降低CO2排放的义务。我国CO2排放量占世界总量14%。如何降低CO2排放是当前各国关注和研究的焦点。能源及汽车工业部门既要考虑解决能源短缺，又要研究如何降低CO2排放，开发和使用清洁替代燃料是同时能解决两个问题的重要途径。
精品
4 汽车动力装置及燃料的现状与发展趋势
4.1汽车动力及燃料的现状与发展趋势如图1 所示
图1交通运输等动力及燃料的现状与发展趋势 图1的左侧是内燃机过去用油的情况，中间部分是当前动力装置开发研究及所用燃料多元化的情况，右侧部分是正在研究试验中的动力及燃料。目前研究及应用的电动汽车、混合动力及多种替代燃料，各有优缺点。毫无疑问，电动汽车及混合动力对降低排放，保护环境有利，应该研究。然而能在局部地区城市首先投入使用的是混合动力，仍要选用燃料。初期电动及混合动力车辆的价格也较高，常规内燃机动力的车辆仍占很大比例。
未来的汽车动力是用可再生资源生产的氢、醇燃料(甲醇、乙醇)等作燃料，由燃料电池发电。燃料电池是通过电化学反应，将燃料化学能直接转换成电能做机械功，不受卡诺循环的限制，效率可达50%以上，无污染，噪声很小。利用先进的纳米材料及技术，通过光电作用及利用风能水能制取廉价的氢，另一方面用丰富的可再生资源制取醇燃料，然后通过车载裂解器，生产出氢，这样整个装置重量大较复杂。所以一些国家已经在试验研究，将醇燃料直接输入燃料电池，在其中分解出氢发电 [3][4] 。
精品
综上所述，我国面临车用燃料日益短缺以及进一步降低CO2 等排放的繁重任务，选择使用清洁代用燃料势在必行。国内外研究，使用的清洁燃料有CNG、LPG、二甲醚(DME)、醇燃料、氢及植物油酯(生物柴油)。考虑到我国LPG 资源有限，民间生活用LPG(液化石油气)的一部分还要靠进口。氢气是公认的清洁燃料，只是要解决如何廉价制造及储存的问题。同时考虑文章篇幅不宜太大，所以本文主要对CNG、DME、及醇燃料进行分析比较。 4.2不同燃料使用经济性及方便性 4．2.1使用费用及投资费用的比较
1990年美国能源部门以每天代替一百万桶汽油为目标，对改用醇燃料汽车、天然气汽车及电动汽车所需的费用(单位：10亿美元)进行了测算表明，用醇燃料代替汽油所需的费用是最低的 。[27]
由于常规燃料汽车的有害排放物对大气的污染，使人们患呼吸系统、血液循环、神经系统及癌症的概率日益增大，影响了生态环境，带来了经济损失，在上述分析比较中，将上述危害给社会增加的负担损失，分成低费用及高费用两类。考虑了有害排放物影响因素后，使用清洁燃料或电力驱动后，每公里平均总费用比使用汽油时增加的幅度(％)减少了，而且使用醇燃料时增加的幅度是最低的，比使用天然气时低。
4.2．2国际上日益重视可再生醇燃料等生物燃料
1973年石油危机后很多国家投入大量的人力、财力及物力。对醇燃料进行研究及应用，为了交流研究成果及使用经验，1976年瑞典发起在斯德哥尔摩召开了首届国际醇燃会议(1SAF)，每隔2～3年召开一次，1998年在北京召开了第12届，2002年在泰国召开了第14届，前面几届论文主要集中在用煤或天然气制甲醇及甲醇的应用，以后乙醇的论文逐渐增多，而且更多地关注用生物质制甲醇、乙醇以及生物质燃料的开发及应用，除了ISAF外，国际上还经常召开生物质燃料的专门学术会议。
第13届国际醇燃料会议的主题是“地球的生存环境”——实施可持续发展的运输系统，会议较明显地转向讨论如何降低CO2排放、乙醇燃料的生产及应用以及在柴油机上应用乙醇等，第14届会议的主题是“可持续发展的能源在21 世纪中的作用”，会议上共发表了82篇文章，其中大约59篇文章是与乙醇有
相关推荐：
loading