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1、第 0 页 共 16 页题目 内燃机代用燃料发展前景探索 学生姓名 第 1 页 共 16 页1摘要社会对环境和节能的重视有力地促进了其他环保内燃机代用燃料车辆的发展，目前科学家关注最多的几种石油替代品是甲醇燃料、乙醇燃料、氢燃料、生物石油、天然气燃料等由于严重的资源不足并希望从日本、德国等发达国家获取节省能源、再利用技术等方面的经验，2004 年下半年，中国发改委开始探讨制定“循环型经济促进法”，目前已在汽车等行业确立了循环型经济试点(REM)企业。与此同时，中国环境保护总局也正式制定了绿色汽车指导方针(GCG)，以及基于 GCG 标准的优惠政策(税制优惠、城市内的限行条件等) 。关键词:环境
2、污染；能源污染；节省能源第 2 页 共 16 页2目 录1.引言11.1 世界汽车的发展史11.2 我国汽车的发展史11.3 我国汽车的研究思路12.内燃机的代用燃料概况12.1 代用燃料的分类12.2 醇类燃料的物化特性和使用特性22.2.1 醇类燃料的低热值比汽油的低22.2.2 醇类燃料的蒸发潜热比汽油大得多22.2.3 醇类燃料的辛烷值高22. 3 醇类燃料在汽油中的溶解度和助溶剂32.4 醇类燃料在发动机上的试验结果32.4.1 在点燃式发动机上燃用醇类燃42.4.2 压燃式发动机燃用醇类燃料 42.5 醇类燃料的优缺点42.5.1 甲醇52.5.2 乙醇（酒精）53.气体代用燃料的
3、分类及介绍53.1 气体代用燃料的概述53.2 液化石油气(LPG) 63.3 天然气（NG）63.4 使用性能6第 3 页 共 16 页34.汽车代用燃料的开发和应用前景74.1 常规燃料与替代燃料发动机技术的 CO2 排放比较74.2 欧盟替代燃料的普及替代率预测94.2 世界最节能汽车排名96.结论和建议116.1 结论及认识116.2 工作建议11致谢12参考文献13第 4 页 共 16 页41.引言1.1 世界汽车的发展史一部汽车工业发展史，伴随着一部环境保护史，它们相互对立和统一，相互依存和促进，交织在一起，构成了一部经济发展与环境保护协调发展的历史。学习这部历史，有助于我们深刻认
4、识环境保护与经济发展的相互关系和相互作用。适者才能生存1885 年第一部汽车问世，在接下来的时间里，汽车所带来的种种便利令人们欣喜不已，生活仿佛也被装上了 4 个轮子，加快了前进的速度。世间万物，有一得必有一失。半个世纪后，人们开始逐渐意识到汽车所带来的危害。上世纪 40 年代发生了美国洛杉矶光化学污染事件，持续 4 天，死亡 4000 多人。专家发现，污染源是数量迅速增加的汽车。1959 年，美国加州议会提议对汽车排放污染开展全州范围内的控制。州政府成立了汽车排放控制局，后改为加州空气资源局，负责研究制定汽车排放标准及法规。1961 年，加州空气资源局颁布了强制装置法，要求加州所有新生产的汽
5、车以及在用车一律安装曲轴箱强制通风装置。这是世界上第一个汽车排放法规。这个装置成为世界上第一个汽车净化装置。1966 年，加州颁布了世界上第一个汽车尾气排放总量的标准及控制方法，以控制轿车和轻型车的尾气排放，1968 年在全美推行。 1970 年美国国会通过了著名的进一步提高大气质量的“马斯基法”，从而大大加快了汽车排放控制的进程。近年来，美国不断修改大气质量管理法，将大气标准不断提高。美国的加利福尼亚是汽车污染最严重的州，因而法规最严。加州法规要求，到 1998 年，在该州出售第 5 页 共 16 页5的汽车中有 2要达到零排放。到 2003 年，这个比例上升到 10，也就是说每年有 20
6、万辆上市销售的汽车要达到零排放。马萨诸塞州、纽约市、新泽西州和马里兰州等步加州后尘，纷纷推出类似的法规。就连欧洲也做出相应的反应。面对收得越来越紧的法规，美国通用汽车公司的董事长罗伯特斯坦普尔怒火中烧，他愤怒地说:“制定法规的人简直是胡来！”不过，后来斯坦普尔还是表示，“我们只能全力以赴。”斯坦普尔怒归怒但依法照办的态度，几乎可以说是所有美国汽车商的真实写照。商人无不追求利润最大化和成本最小化，他们不会主动地在环保上投入，从而使利润减少。但是，他们屈从于法律，他们会在法律允许的范围内行事。他们畏惧扬在头上的鞭子，而政府就是挥动鞭子的人。由于研制碳氢电池耗资巨大，单打独斗谁也玩不起，所以美国三大
7、汽车公司联手共同开发，其他汽车厂则有心无力，只有靠边站的份了。日本丰田公司认为，有关环保法规标准的不断抽紧，对于他们反倒是好事，因为小规模的汽车厂由此退出了竞争，等于环保帮助他们扫清了战场。当今，世界汽车工业的前景已经十分明朗得环保者得天下。将来的天下，是环保汽车的天下。环保法规和标准只会越来越严厉，适者才能生存。只有适应环保法规和标准的厂家才是最终的赢家。1.2 我国汽车的发展史中国起步晚加速快，有些历史惊人地相似。尽管中国汽车发展的进程比西方国家晚了半个世纪，但在它刚刚起步的时候，同样忽视了环保问题。当年中国的一位汽车专家说:“我个人认为目前国产轿车没有必要考虑环保问题。现在全国轿车生产全
8、部是引进原件组装，原设计中包含净化装备。由于我国汽车排放标准较宽，所以即使取消净化设备，排放也可以达到国内标准。这样既减少了成本，价格也相应降低了。”由此可见，进口车不装净化设备，也可以达到国内标准。第 6 页 共 16 页6然而领先我国半个世纪的西方国家的排放标准却十分严厉，以至于我国返销欧洲市场的汽车，必须按原设计生产，全部安装净化设备。据说，上世纪 70 年代，中国为部分驻外大使配备了国产红旗轿车，因为红旗轿车达不到当地国家的汽车尾气排放标准，被要求改造。周恩来总理曾让长春第一汽车制造厂研制汽车尾气净化装置。1983 年，我国颁布了第一批机动车尾气污染控制排放标准，在以后的时间里，我国陆
9、续颁布了一系列有关机动车尾气污染控制法规和标准。关于这一点，在当时还引起了激烈争论。汽车主管部门认为，不断抽紧的法规和标准，会增加投入和加大成本，有些汽车厂会承受不了打击，这样就会阻碍中国汽车工业的发展。环保及有关部门则认为，严厉的法规和标准不仅有助于改善环境质量，还会推动汽车行业的技术进步。事实为这场争论做出了评判。中国之所以节省了几十年的时间，迅速缩短了与西方国家的差距，严厉的环保法规和标准以及严格的执法起到了关键性的作用。事实证明，严厉的环保法规和标准不仅没有阻碍中国汽车工业的发展，反而优胜劣汰，将达不到环保标准和形不成市场规模的汽车厂淘汰出局，优化了中国汽车工业的结构。在中国汽车工业与
10、环保协调发展中，经济政策起到了十分重要的作用。2000 年和2001 年国家税务总局、财政部和国家环保总局等部门相继颁布了对达到欧标准低排放的小汽车，减征 30的消费税的政策。到 2003 年底，有 42 家企业的 1043个车型达到了标准，享受了减税的优惠政策。可以说，这是我国最成功的一个环境保护优惠政策，在这个政策的激励下，中国汽车工业轻松愉快地达到了欧，只用了 3 年的时间。1.2 我国汽车的研究现状第 7 页 共 16 页7随着机动车保有量的激增，机动车尾气排放已逐渐成为城市空气的主要污染源之一，且近年来呈现出不断恶化的势头。1998 年，全国 140 个城市（占全国城市总量的 43.
11、5%）的空气质量超过国家三级标准，属于严重污染城市。按照国家环保中心预测，2010 年我国汽车尾气排放量将占空气污染物总量的 64%。城市空气环境的恶化已对我国国民经济持续发展和人民身体健康产生了极大的负面影响。1.3 研究思路为缓解我国石油资源匮乏和需求之间的矛盾及有利于我国长期可持续稳定的发展和环境保护，需要规划与发展内燃机燃用清洁代用燃料以替代石油基燃料即汽油和柴油。2.内燃机的代用燃料概况2.1 代用燃料的分类内燃机的代用燃料可以分为液体与气体两种，此外也可用电能来代替燃料，驱动汽车。醇类燃料主要有甲醇（CH3OH）和乙醇（C2H5OH） 。甲醇可以从天然气、煤、生物中提取，乙醇主要是
12、含有糖或淀粉的农作物经发酵后制成，它们都是液体燃料。20 世纪 60 年代为了控制内燃机的排气污染，一些国家对低污染的醇类燃料发生兴趣，1973 年石油危机后，进一步认识到代用燃料的重要性。1975 年瑞典成立了国家甲醇开发公司（SMAB ） ，积极从事车用发动机燃用甲醇的研究工作，1976 年由瑞典发起主持召开第一届国际醇类燃料的研讨会（ISAF） ，德国、美国、巴西等 14国参加会议，醇燃料开发应用成为国际热点科研项目，甲醇燃料也逐步由低比例的掺烧（M3 ，M15）发展到 20 世纪 80 年代以后的高比例（M85，M100 ）掺烧。不少国家还进行了中等规模车队应用试验，日本是由专家管理下
13、的车队试验移向一般的车队试验；美国和德国则由专家管理下的车队试验转向普及，并且制定了甲醇燃料标准和甲醇汽车的排放标准，在一些大中城市分别设立了甲醇汽油的加油站。由于甲醇汽车的推广必须和燃料供给设备的普及相适用，为解决推广初期燃料供给的矛盾，美国从 1987 年开始发展灵活燃料车辆 FFV（Flexible Fuel Vehicle） 。FFV 车辆能灵活切换应用甲醇、汽油或甲醇和汽油的混合油。日本日产公司重视美国和欧洲市场，也开发了 FFV 车，在日本称做 VFV（Variable Fuel Vehicle） 。我国从 20 世纪 80 年代初开始对甲醇燃料在内燃机中部分代用或全部代用作了第
14、8 页 共 16 页8相当广泛的研究，先后组织 M15 甲醇汽油发动机的台架试验和车队试验，组织了M85 甲醇汽油和 M100 全甲醇发动机的开发和试验车队，取得了丰富的经验。当前我国石油资源严重短缺，醇类燃料的开发应用，有利于发挥我国的资源优势。2.2 醇类燃料的物化特性和使用特性2.2.1 醇类燃料的低热值比汽油的低甲醇仅为汽油的 46%，乙醇为汽油的 62%；但甲醇、乙醇燃烧时的理论空气量也少，甲醇为汽油的 43%，乙醇为汽油的 60%。因此当在汽油机上燃用甲醇、乙醇时，应增大循环供油量（化油器发动机可增大主量孔直径或调大可调量孔，电控喷射的汽油机需要增加喷油脉宽）从而使混合气的热值大体与汽油空气混合气相等或略高，这样使发动机在燃用醇类燃料时动力性能不降低甚至可以提高。2.2.2 醇类燃料的蒸发潜热比汽油大得多甲醇为 1101kJ/kg，乙醇为 862kJ/kg，甲醇为汽油的 3.7 倍，乙醇为汽油的 2.9倍，从而使混合气在燃料蒸发时温降大（甲醇为汽油的 7 倍，乙醇为汽油的 4.16 倍）。醇类燃料较大的混合气温降有利于提高发动机的充量系数和动力性，但不利于燃料在低温下的蒸发，造成发动机冷起动困难（尤其是在冬季）和暖机时间长。由
