乙醇油發(fā)動機(jī)改進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送 全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 本科學(xué)生畢業(yè)論文 乙醇油發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)改進(jìn) 學(xué)院名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 車 輛 工 程 B07-1 班 學(xué)生姓名： 崔洪健 指導(dǎo)教師： 齊曉杰 職 稱： 教 授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一一年六月 Heilongjiang Institute of Technology 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 I 摘 要 目前世界 石油資源的短 缺和環(huán)境污染的加劇 ， 為緩解汽車對石油的依賴，改善全球大氣環(huán)境污染，適應(yīng)國際能源開發(fā)的需要， 世界各國都在尋找新的汽車代用燃料。而乙醇憑借其可再生性和燃燒清潔性，已成為國內(nèi)外汽車代用燃料的研究重點(diǎn)之一。乙醇燃料是一種新型車用替代燃料，與汽油相比具有可再生性、熱效率高和排放低等優(yōu)點(diǎn)，這對于我國的能源、環(huán)保、等問題具有重要意義。 本文分析了國際原油價(jià)格發(fā)展歷史，并且在目前高油價(jià)的形勢下分析了乙醇汽油的發(fā)展與前景。通過對美國、巴西兩國乙醇燃料發(fā)展歷史與現(xiàn)狀的分析對比，得出了兩國發(fā)展乙醇燃料各自不同的特點(diǎn)，以及他們共同 的發(fā)展趨勢。在分析的基礎(chǔ)上對我國乙醇汽油發(fā)展提出了建議和意見。概述了國內(nèi)外乙醇汽油的發(fā)展現(xiàn)狀，和發(fā)展乙醇汽油的目的和意義。找出乙醇汽油現(xiàn)階段存在的問題。 本文對四種燃料 E0、 E5、 E10和 E15的臺架試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，從動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能分別進(jìn)行了對比試驗(yàn)， 研究表明 , 本論文對燃用四種低比例乙醇汽油混合燃料后發(fā)動機(jī)的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性做了一定的研究與分析，發(fā)現(xiàn)乙醇汽油燃用混合燃料的動力性有所降低，但與原機(jī)相差不大：以質(zhì)量計(jì)的燃油消耗率明顯增加，燃油經(jīng)濟(jì)性有所降低。燃用乙醇汽油混合燃料后，尾氣排放中的 CO和 HC能夠明顯得到降低，但同時(shí)也會引起個(gè)別工況下 NOx排放量的增加。 本文最后參考國內(nèi)外相關(guān)資料進(jìn)行了分析，并提出了解決建議。 關(guān)鍵詞： 乙醇；排放性；經(jīng)濟(jì)性；動力性；實(shí)驗(yàn)分析；改進(jìn)研究 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 II ABSTRACT The worlds oil resources shortage and environmental pollution increase, to ease dependence on oil vehicle, improving the global atmospheric pollution, the need to adapt to the international energy development, countries in the world looking for new alternative fuel vehicles. And by virtue of its renewable nature of ethanol and combustion cleanliness, alternative fuel vehicles at home and abroad has become a focus of research. Ethanol fuel is a new alternative fuel vehicle, compared with gasoline with renewable, low thermal efficiency and emissions benefits, which for our energy, environmental protection, and other issues of great significance. This paper analyzes the history of international crude oil prices and high oil prices in the current situation of the development of ethanol gasoline and prospects. Through the United States, Brazil, ethanol fuel between the two countries history and curre nt situation analysis and comparison of the development of ethanol fuel between the two countries reached their different characteristics, and their common trends. Based on the analysis of ethanol gasoline in China has put forward suggestions and comments. An overview of the development of ethanol fuel situation at home and abroad, and developing the purpose and meaning of ethanol gasoline. Identify the existing problems of ethanol gasoline. In this paper, four kinds of fuel E0, E5, E10 and E15 of the bench test data were analyzed, from the power, economy and emissions tests were compared, studies have shown that this thesis, the low proportion of fuel ethanol and gasoline in four mixture of fuel and engine power and fuel economy to do some research and analysis, found that ethanol gasoline blended fuel burning power was somewhat lower, but with little difference between the original machine: the mass of the fuel consumption rate was increased fuel economy decreased. Fuel ethanol blended gasoline fuel, emissions of CO and HC can be reduced significantly, but operating conditions will also cause the individual to increase NOx emissions. Finally, a review of relevant data were analyzed, and the solutions proposed. Key words： Ethanol； Emissions； Economy； Dynamic； Experimental Analysis； Improvement 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 I 目 錄 摘 要 . I ABSTRACT . II 第章 緒 論 .1 1.1 概述 . 1 1.2 燃料乙醇研究發(fā)展現(xiàn)狀 . 2 1.2.1 國外發(fā)展概況 . 2 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展概況 . 4 1.3 本論文研究的目的與內(nèi)容 . 5 1.3.1 論文研究目的 . 5 1.3.2 論文研究內(nèi)容 . 5 1.4 推廣乙醇汽油的意義 . 6 第章 發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù) .8 2.1 燃料乙醇的理化特性 . 8 2.2 汽油的理化特性 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2.3 燃料乙醇與汽油理化特性的比較 . 10 2.4 乙醇汽油的優(yōu)點(diǎn) . 11 2.5 乙醇汽油的缺點(diǎn) . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2.6 汽車發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù) . 13 2.7 乙醇油燃燒分析 . 13 2.8 本章小結(jié) . 14 第章 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡介 . 15 3.1 相關(guān)實(shí)驗(yàn)臺設(shè)備 . 16 3.1.1 實(shí)驗(yàn)用 汽油機(jī) . 16 3.1.2 測試系統(tǒng) . 17 3.1.3 FC2000 發(fā)動機(jī)自動測控系統(tǒng) . 17 3.1.4 FC2100 油耗儀 . 19 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 II 3.1.5 AVL i60 智能排放儀 . 19 3.1.6 實(shí)驗(yàn)臺組成框架簡介 . 20 3.2 乙醇汽油的摻比方案 . 15 3.3 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì) . 15 3.4 汽車動力性能及燃油經(jīng)濟(jì)性 . 20 3.5 車用乙醇汽油性 能理論分析 . 21 第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究分析 . 22 4. 1 汽油機(jī)動力性 . 22 4. 2 汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性 . 23 4.3 乙醇汽油發(fā)動機(jī)排放性能 . 25 4.4 本章小結(jié) . 32 第五章 改進(jìn)技術(shù)研究 . 33 5.1 提高汽油機(jī)動力性的改進(jìn)措施 . 33 5.1.1 乙醇汽油動力差的原因 . 33 5.1.2 從發(fā)動機(jī)本身進(jìn)行改進(jìn) . 33 5.1.3 從燃料本身進(jìn)行改進(jìn) . 34 5.2 提高汽油機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的改進(jìn)措 施 . 35 5.2.1 乙醇汽油經(jīng)濟(jì)性差的原因 . 35 5.2.2 從汽油機(jī)本身改進(jìn) . 35 5.2.3 從燃料本身改進(jìn) . 35 5.3 降低汽油機(jī)排放性的改進(jìn) . 35 5.3.1 乙醇汽油排放性好的原因 . 35 5.3.2 從汽油機(jī)本身改進(jìn) . 36 5.3.3 從燃料本身改進(jìn) . 36 5.4 乙醇汽油車冬季滴水問題改進(jìn)研究 . 36 5.5 本章小結(jié) . 37 結(jié) 論 . 38 參考文獻(xiàn) . 39 致 謝 . 41 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 1 買文檔送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 第章 緒 論 1.1 概述 能源是人類生存和發(fā)展的第一性保證因素之一。從 2000 年開始，中國的能源短缺和結(jié)構(gòu)不合理，引發(fā)了國內(nèi)外的嚴(yán)重關(guān)注。中國的能源問題已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的主要瓶頸，也直接影響國家能源戰(zhàn)略安全。 地球上能源種類很多，總體上可分為可再生能源和不可再生能源。可再生能源包括太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、水能及由可再生資源衍生出來的生物燃料等；不可再生能源包括石油、天然氣、煤炭、核能等。目前消耗量 最大的是石油、煤炭和天然氣這些不可再生能源，由于其儲量有限并且已經(jīng)逐漸枯竭，造成世界各國普遍存在能源問題。 我國是能源消耗的大國，占世界一次能源（以石油、天然氣、核電和煤炭等優(yōu)質(zhì)能源為主）需求總量的 10%以上。而能源以煤炭消費(fèi)（約占 75%）為主，石油約占 17%。能源結(jié)構(gòu)中低效、高污染能源占相當(dāng)比重，高效清潔能源所占比例很小，這樣的結(jié)構(gòu)不僅造成能源的大量浪費(fèi)，而且對環(huán)境造成很大污染，偏離了世界能源結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢的主流。今后我國應(yīng)加速優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，增加清潔能源和新能源的比重。 從上世紀(jì) 60 年代開始，美國、日本和歐 盟等國家和地區(qū)相繼制定了汽車排放限制標(biāo)準(zhǔn)，以控制汽車排放給人類生存環(huán)境帶來的日益嚴(yán)重的危害。排放限制標(biāo)準(zhǔn)的出臺，迫使汽車制造業(yè)和相關(guān)的研究機(jī)構(gòu)甚至政府部門都傾注了大量的人力和財(cái)力來研究降低排氣中各種有害物質(zhì)的對策和控制技術(shù)。然而，單純依靠改善內(nèi)燃機(jī)燃燒和排放系統(tǒng)來改善汽車排放以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的措施也受到許多限制。因此，除了設(shè)計(jì)更高效的發(fā)動機(jī)以節(jié)省燃料資源外，必須尋找其它的能源以部分或者完全替代我們當(dāng)前正在使用的燃料。 乙醇是一種常用的燃料和燃料添加劑，可以充當(dāng)汽車燃料的替代品，在近代也越來越受到重視。純乙醇或 添加到汽油中，不僅可以提供驅(qū)動的動力，還能改善汽車污染物的排放，并且它具有制造方便、價(jià)格低廉和辛烷值較高等優(yōu)點(diǎn)，這些都是促使各國科學(xué)家和學(xué)者們積極研究的原動力。最好是把研究重點(diǎn)放在乙醇汽油的混合燃料上，而避免對發(fā)動機(jī)進(jìn)行改裝，節(jié)約生產(chǎn)成本。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 2 未來，中國政府還將繼續(xù)適度發(fā)展燃料乙醇行業(yè)?！笆晃濉逼陂g，中國燃料乙醇的潛在市場規(guī)模將急劇擴(kuò)大。以中國四家燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能來看，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來國內(nèi)對燃料乙醇的需求，燃料乙醇裝置產(chǎn)能擴(kuò)張不可避免。因此計(jì)劃到“十一五”末，國內(nèi)乙醇汽油消費(fèi)量占全國汽油消費(fèi)量的比例將 上升到 50以上，這意味著屆時(shí)中國燃料乙醇的產(chǎn)能和產(chǎn)量將會有一個(gè)質(zhì)的飛躍。 1.2 燃料乙醇研究發(fā)展現(xiàn)狀 乙醇的生產(chǎn)方法，有以生物質(zhì)為原料的發(fā)酵法和以石化產(chǎn)品為原料的化學(xué)合成法。20 世紀(jì) 50 年代以前，乙醇主要依靠生物發(fā)酵法生產(chǎn)，所用原料可以是淀粉質(zhì)、糖蜜、纖維原料等。普通乙醇生產(chǎn)在我國古代就已開始，是迄今為止生產(chǎn)最成熟、經(jīng)驗(yàn)最豐富、歷史最悠久的可再生能源。 50 年代以后，隨著世界石油化工的迅速發(fā)展，乙烯經(jīng)加溫加壓水合就能生成乙醇，這種方法在石化工業(yè)發(fā)達(dá)的國家發(fā)展很快?；瘜W(xué)合成法的生產(chǎn)過程雖然簡單，但受原料來源的 限制，隨著 1976 年第一次世界范圍內(nèi)“石油危機(jī)”的發(fā)生，使合成乙醇的發(fā)展受挫。世界上除美國有少量合成乙醇生產(chǎn)外，其他國家都沒有大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。 燃料乙醇作為一種工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的能源，和以往小規(guī)模、食用型的乙醇生產(chǎn)并不完全相同。燃料乙醇產(chǎn)生于 20世紀(jì)初葉，后因石油的大規(guī)模、低成本開發(fā)以及其經(jīng)濟(jì)性較差而被淘汰。如今，為了減輕對石油的依賴，人們都在尋找可再生能源。由于乙醇進(jìn)人燃料市場有重大的發(fā)展?jié)搫?，引起了世界性的重視，因此發(fā)酵法生產(chǎn)燃料乙醇的發(fā)展動力大大加強(qiáng)。同時(shí)農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，造成糧食相對過剩，這一切都 使燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的重新崛起、迅速發(fā)展成為必然。 1.2.1 國外發(fā)展概況 燃料乙醇被認(rèn)為是替代和節(jié)約汽油的最佳燃料之一，能和汽油以一定比例混配成一種車用燃料。這項(xiàng)技術(shù)在國外已十分成熟，具有價(jià)廉、清潔、安全、環(huán)保、可再生等優(yōu)點(diǎn)。燃料乙醇的發(fā)展與國際原油供應(yīng)情況息息相關(guān)。 在燃料乙醇的生產(chǎn)、推廣和使用方面，美國和巴西走在了世界的前列，兩國產(chǎn)量的總和占全球總量的 66%。我國 2002 年乙醇產(chǎn)量為 213 萬噸，僅次于美國及巴西。燃料乙醇的成本隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、生產(chǎn)技術(shù)和綜合利用能力的提高而不斷下降。目前使用車用乙醇汽油的 國家主要是美國和巴西，歐盟自 20世紀(jì) 90年代初也開始生產(chǎn)、使用車用乙醇汽油。 1979 年，在石油危機(jī)的背景下，美國為減少對進(jìn)口原油的依賴，聯(lián)邦政府制定了“乙醇發(fā)展計(jì)劃”，開始大力推廣車用乙醇汽油。作為重要的能源戰(zhàn)略，美國還制定了相關(guān)的法律和扶持政策，對車用乙醇汽油的生產(chǎn)和使用給予財(cái)政補(bǔ)貼。 據(jù)悉，美國黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 3 清潔空氣法曾對新配方汽油（ RFG）含氧量提出要求， MTBE 被推薦為 RFG 的含氧化合物?，F(xiàn)在，美國 15 個(gè)州將尾隨加州禁用 MTBE，塞納特能源議案號召全國在 4 年內(nèi)全部禁用 MTBE。預(yù)計(jì)到 2004 年，美國汽車燃料將需要 23 億加侖乙醇， 2012 年將達(dá) 50億加侖。按可再生燃料協(xié)會統(tǒng)計(jì)，美國乙醇生產(chǎn)量將從 2001 年 17.7億加侖增加到 2002年 22 億加侖， 1999-2001 年增加了 20%。 6 座新裝置己于 2002 年投產(chǎn)，另有 14 座乙醇生產(chǎn)廠正在建設(shè)中。到 2002 年底，乙醇生產(chǎn)能力將由 2001 年 21 億加侖增加到 28.6億加侖。乙醇的魅力在于它是可清潔燃燒的燃料，可從再生物質(zhì)能源生產(chǎn)，雖然乙醇生產(chǎn)費(fèi)用較高，但采用改進(jìn)技術(shù)的新工藝和使用較廉價(jià)的原料，可望降低生產(chǎn)費(fèi)用。美國加州將于 2004 年 1月禁用 MTBE，屆時(shí)將引入 RFG 含硫新標(biāo)準(zhǔn) 30PPm，加州將執(zhí)行RFG 3 標(biāo)準(zhǔn)，平均含硫限值 15PPm（現(xiàn)在為 30PPm）、含苯 0.7%（現(xiàn)在為 0.8%）。加州大多數(shù)主要煉油廠正在快速向汽油不加 MTBE 轉(zhuǎn)化，菲利浦斯石油公司已于 2002 年7 月首次在加州加油站推銷無 MTBE 的汽油，另有三家煉制商也將跟隨其后。美國現(xiàn)約有 200萬輛可靈活用油汽車，可使用汽油也可使用乙醇汽油 E 85（ 85%乙醇和 15%汽油）。美國現(xiàn)有 135 座加油站可加用 E 85 乙醇汽油，大多在明尼蘇達(dá)州?，F(xiàn)還開發(fā)了基于乙醇的無鉛航空燃料 AGZ 85，可用于小型非噴氣式飛機(jī) 按照最近美國國會 提議的立法，要求大力發(fā)展乙醇工業(yè)，今后 15年乙醇的使用將翻三番。為了進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，美國能源部大力支持纖維素乙醇中試及產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)項(xiàng)目，目的是利用木材、稻草、玉米稈等纖維素廢料生產(chǎn)燃料乙醇。美國政府實(shí)施燃料乙醇政策以來，給國家經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、貿(mào)易、人民生活等多方面帶來了極大的益處，促進(jìn)了美國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，改善了環(huán)境，減少了原油進(jìn)口，為社會提供了大量的就業(yè)機(jī)會。 巴西是石油資源貧乏的國家之一。早在上世紀(jì) 20年代巴西就開始在汽車中應(yīng)用乙醇汽油混合燃料。 1975年巴西政府開始大力實(shí)施乙醇全國計(jì)劃這一新能源政策，因 地制宜推動以甘蔗為主要原料的乙醇燃料的發(fā)展，目標(biāo)是減少石油進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)能源的多元化。 1977年巴西政府制定法規(guī)，正式以 20乙醇與汽油混配，推向國內(nèi)燃料市場，用于普通汽油發(fā)動機(jī)汽車。經(jīng)過 30多年的努力，現(xiàn)在巴西已經(jīng)成為世界上屈指可數(shù)的乙醇生產(chǎn)和消費(fèi)大國。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前巴西全國使用乙醇汽油的汽車約有 1 600萬輛，而完全用含水酒精作動力燃料的乙醇汽車也達(dá)到了 200多萬輛。如今巴西已經(jīng)形成完整的燃料乙醇供應(yīng)系統(tǒng)，乙醇和汽油都通過管道輸送，與鐵路、公路相連接，供應(yīng) 3 1 979個(gè)加油站進(jìn)行零售。燃料乙醇計(jì)劃的實(shí) 施，給巴西帶來了三大收益，一是形成了獨(dú)立的經(jīng)濟(jì)能源運(yùn)行系統(tǒng)，保證了國家能源安全；二是刺激了農(nóng)業(yè)和乙醇相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，為巴西經(jīng)濟(jì)注入了新的活力；三是大大減少了溫室氣體等有害氣體的排放黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 4 量，使大氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境得到顯著改善。 巴西政府大力發(fā)展燃料乙醇行動計(jì)劃始于 1975 年，原因有三：第一從國家能源安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展考慮，當(dāng)時(shí)巴西 80%的燃料依賴進(jìn)口，國家的能源安全不能保證；第二是為了促進(jìn)國內(nèi)農(nóng)業(yè)、種植業(yè)的發(fā)展和保護(hù)農(nóng)民利益，巴西是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，擁有全世界最大的甘蔗種植區(qū)；第三是為本國發(fā)展綠色可再生能源創(chuàng)出新路和保護(hù)環(huán) 境。 目前，巴西年產(chǎn)乙醇 1200 萬噸左右，高居世界首位，是世界上最大的燃料乙醇生產(chǎn)和消費(fèi)國。巴西每年消耗燃料乙醇的數(shù)量已占到每年消耗車用汽油的 33%，約 40%的小汽車完全以乙醇做燃料，其余則以 22%的燃料乙醇和 78%的車用汽油的混合物作為燃料。每年有 470 萬噸無水乙醇、 480 萬噸含水乙醇用于車中，在全巴西 2.6 萬個(gè)加油站有燃料乙醇銷售。 日本洋馬公司經(jīng)多次試驗(yàn)，基本解決了乙醇與柴油混合的分層問題，正著力進(jìn)行柴油一乙醇混合燃料的發(fā)動機(jī)使用試驗(yàn)。美國 ADM 公司己開展了乙醇柴油的研究工作，含 (體積分?jǐn)?shù) )乙醇 15 、其它添加劑 5、柴油 80的乙醇柴油已在柴油車上進(jìn)行了 386km的行車試驗(yàn)。 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展概況 我國是能源消耗的大國，占世界一次能源需求總量的 10以上。高效清潔能源所占比例很小，這樣的結(jié)構(gòu)不僅造成能源的大量浪費(fèi)，而且對環(huán)境造成很大污染，偏離了世界能源結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢的主流。今后我國應(yīng)加速優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，增加清潔能源和新能源的比重。 我國燃料乙醇的使用始于抗戰(zhàn)時(shí)期，當(dāng)時(shí)汽油緊缺，就用發(fā)酵乙醇部分或全部替代。后由于汽油價(jià)格的優(yōu)勢，燃料乙醇退出能源領(lǐng)域。國內(nèi)再次開展燃料乙醇的研究及應(yīng)用工作始于 20 世紀(jì) 80 年代 至今。 近年來，隨著科技的發(fā)展，農(nóng)副產(chǎn)品連年豐收，如果能將糧食適當(dāng)轉(zhuǎn)化為工業(yè)燃料，對緩解農(nóng)民賣糧難和調(diào)節(jié)國家糧食儲備有利，同時(shí)也是對傳統(tǒng)能源的補(bǔ)充，起到改善能源結(jié)構(gòu)的作用。目前我國每年汽油消費(fèi)已超過 3500 萬噸、柴油 6200 萬噸，若有 20%的汽油、柴油是含有 15%乙醇的汽油、柴油，每年將消費(fèi) 290 萬噸乙醇，可轉(zhuǎn)化900 萬噸糧食。若全部汽油、柴油是含有 15%乙醇的汽油、柴油，每年將消費(fèi) 1455 萬噸乙醇，可轉(zhuǎn)化 4500 萬噸糧食，同時(shí)還產(chǎn)出約 1500 萬噸 DDGS（是酒糟蛋白飼料的商品名，即含有可溶固形物的干酒糟） 飼料。所以發(fā)展燃料乙醇對農(nóng)業(yè)、酒精行業(yè)、副產(chǎn)品加工業(yè)以及國家能源安全等方面具有深遠(yuǎn)的意義。目前，我國已經(jīng)開始了燃料乙醇產(chǎn)業(yè)的建設(shè)。正在全國范圍內(nèi)逐步推廣使用車用乙醇汽油，使其在兩三年內(nèi)占到市場份額的 25% 30%。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 5 中國燃料乙醇產(chǎn)業(yè)起步較晚，但發(fā)展迅速，燃料乙醇在中國具有廣闊前景。隨著國內(nèi)石油需求的進(jìn)一步提高，以乙醇等替代能源為代表的能源供應(yīng)多元化戰(zhàn)略已成為中國能源政策的一個(gè)方向。中國已成為世界上繼巴西、美國之后第三大生物燃料乙醇生產(chǎn)國和應(yīng)用國。 2006年，中國燃料乙醇的生產(chǎn)達(dá)到 144萬噸，按照 1： 3.3比 例計(jì)算，大概消耗玉米 475萬噸。截止 2006年，黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽 5省及湖北、河北、山東、江蘇部分地區(qū)已基本實(shí)現(xiàn)車用乙醇汽油替代普通無鉛汽油。 目前乙醇柴油的研究主要集中在燃料機(jī)外混合后進(jìn)入汽缸燃燒的方式。這樣可以在原機(jī)不作改動或是很少改動的情況下使用乙醇柴油混合燃料，滿足發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動力性和環(huán)保的要求。主要工作表現(xiàn)在尋找能使乙醇和柴油互溶的助溶添加劑，和柴油機(jī)上的適用性試驗(yàn)。目前，已經(jīng)開發(fā)了數(shù)十種助溶添加劑，有些還申請了專利。但這些助溶添加劑普遍較為昂貴，每噸價(jià)格為 1萬元。許多科研機(jī)構(gòu)都參與 到這個(gè)課題的研究，其中清華大學(xué)、吉林大學(xué)、上海交通大學(xué)等的研究較有特色。他們就乙醇柴油混合燃料的燃燒為課題，對柴油機(jī)的動力、經(jīng)濟(jì)、排放、燃燒等性能進(jìn)行了研究，并取得了一定的進(jìn)展。 未來，中國政府還將繼續(xù)適度發(fā)展燃料乙醇行業(yè)?！笆晃濉逼陂g，中國燃料乙醇的潛在市場規(guī)模將急劇擴(kuò)大。以中國四家燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)能來看，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足未來國內(nèi)對燃料乙醇的需求，燃料乙醇裝置產(chǎn)能擴(kuò)張不可避免。因此計(jì)劃到“十一五”末，國內(nèi)乙醇汽油消費(fèi)量占全國汽油消費(fèi)量的比例將上升到 50以上，這意味著屆時(shí)中國燃料乙醇的產(chǎn)能和產(chǎn)量將會有一 個(gè)質(zhì)的飛躍。 1.3 本論文研究的目的與內(nèi)容 1.3.1 論文研究目的 針對國際原油供應(yīng)趨緊和價(jià)位偏高的狀況，發(fā)展可再生生物車用燃料潛力很大，以及我國油品消費(fèi)需求快速增長的市場前景廣闊。乙醇汽油作為新型清潔燃料，是目前世界上可再生能源的發(fā)展重點(diǎn)，在我國完全適用；符合我國能源替代戰(zhàn)略和可再生能源發(fā)展方向，改善了油品的性能和質(zhì)量，技術(shù)上成熟安全可靠。 1.3.2 論文研究內(nèi)容 本論文從乙醇汽油應(yīng)用在汽油發(fā)動機(jī)的應(yīng)用上入手，從動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性三方面來闡述燃料乙醇在汽油發(fā)動機(jī)上應(yīng)用的優(yōu)勢，比較不同摻雜比例的乙醇汽 油的特性，分析現(xiàn)階段燃料乙醇發(fā)展形勢并且探討性說明燃料乙醇的非常規(guī)性排放特性對燃料乙醇有更深入了解燃料乙醇的特性。 (1)對乙醇汽油 (E0、 E5、 E10和 E15)的理化特性及應(yīng)用特點(diǎn)進(jìn)行分析，并指出它們的優(yōu)缺點(diǎn)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 6 (2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)繪制出不同工況下各種燃料的排放曲線，對比分析燃用混合燃料后的排放特性。 (3)評價(jià)發(fā)動機(jī)燃用混合燃料后的動力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。 1.4 推廣乙醇汽油的意義 目前，要從技術(shù)上完全解決汽車的污染問題還不成熟，但盡量減少汽車尾氣的排放，并盡量減少排放后的危害，研究針對我國現(xiàn)實(shí)條件下的 汽車排放污染物的產(chǎn)生機(jī)理和排放控制技術(shù)，有著廣泛和深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義，分析排放危害和治理措施也具有廣泛的代表性和較高的實(shí)用價(jià)值。乙醇汽油能夠在一定程度上改善大氣環(huán)境、保障能源安全、推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展和節(jié)約國家外匯，是未來具有廣闊前景的代用燃料?？梢?，針對乙醇汽油的排放特性和動力性能開展研究是有必要的。 （ 1）節(jié)約石油資源 乙醇它以玉米、薯類、糖蜜和木質(zhì)纖維素等為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾制成。乙醇汽油可以部分甚至完全取代汽油用作汽車燃料。因?yàn)橐掖纪耆且环N可再生能源，按照目前我國石油如此高的對外依存度， 2006年我 國的燃料乙醇的產(chǎn)能已達(dá) 100萬噸，按照規(guī)劃在“十一五”末可達(dá)到 500萬噸的產(chǎn)能，如果都用于燃料，可為國家節(jié)約石油資源，進(jìn)而降低對進(jìn)口石油的依賴。也為國家節(jié)約大量的外匯。 （ 2）減少汽車污染物的排放，保護(hù)環(huán)境 汽車燃燒石油燃料排放出的氣體中除有水蒸氣外，還有 CO、 HC、 NOx、 S02和 C02等，這些氣體都不同程度對人類、動物和植物等構(gòu)成了危害。隨著汽車保有量的增加，汽車的排放已經(jīng)成為大氣環(huán)境污染的首要來源。使用乙醇汽油作為燃料，可以明顯降低汽車廢氣的排放，有效改善大氣環(huán)境質(zhì)量。 目前世界上汽車對乙醇汽油的使用 方法一般有兩大類：用汽油發(fā)動機(jī)的汽車，酒精加入量為 5-22；專用發(fā)動機(jī)的汽車，酒精加入量為 85.100。這樣汽車就可以降低一氧化碳排放量約 30-38，揮發(fā)性有機(jī)化合物 (VOC)約 12，氮氧化物排放量約略有上升 (絕對量極少 )，有害物質(zhì)排放平均降低 l 3以上。可以看出，用酒精作增氧劑，可顯著降低汽車尾氣中的有害物，起到凈化空氣的功效。 （ 3）振興地方經(jīng)濟(jì)，增加稅收 推廣使用車用乙醇汽油可以有效解決糧食轉(zhuǎn)化問題，穩(wěn)定糧食價(jià)格和農(nóng)民收入，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和消費(fèi)的良好循環(huán)。近年來，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)連年豐收，但是糧食深 加工轉(zhuǎn)化問題未能得到很好的解決，尚未形成“增產(chǎn) ,消費(fèi) ,刺激再生產(chǎn)”的良性循環(huán)。糧食庫存量逐年上升，形成了我國糧食存量的相對過剩。部分存糧已出現(xiàn)陳化。發(fā)展車黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 7 用乙醇汽油，可有效解決糧食作物的轉(zhuǎn)化，形成一個(gè)長期、穩(wěn)定、有效、可控的糧食消費(fèi)市場，也使國家擁有一個(gè)可靠的糧食轉(zhuǎn)化和調(diào)控手段。徹底解決了我國糧食的生產(chǎn)、消費(fèi)和儲備這一政府最棘手的問題。更重要的是可以為我國培育一新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)拉動點(diǎn)?？梢詭蛹Z食生產(chǎn)、糧食綜合加工、飼料、養(yǎng)殖、肉類加工、有機(jī)綠肥、土壤改良等一系列產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)?；l(fā)展。把我國的“農(nóng)”字文章 做的有聲有色，結(jié)出豐碩成果。 1.5 本章小結(jié) 本章分別對乙醇汽油的國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了研究，有闡述了發(fā)展我國乙醇汽油事業(yè)的目的和意義，說明了乙醇汽油的發(fā)展對我國有著重大的戰(zhàn)略意義。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 8 第章 發(fā)動機(jī)燃燒技術(shù) 2.1 燃料乙醇與汽油的理化特性 21 世紀(jì)人類面臨可持續(xù)發(fā)展的問題，對能源的需求就要多元化。所以各種代用燃料的研究很有必要。中國國家計(jì)委產(chǎn)業(yè)發(fā)展司司長談到“今后能源的多元化是一個(gè)趨勢，不是誰代替誰，而是各自根據(jù)它的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性的替及程度，各有各的角色，共同承擔(dān)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和老百姓生活需要的能源供給。 ” 目前， LPG、氫氣、 NG、醇類（主要是甲醇和乙醇）等代用燃料，它們的生產(chǎn)成本、理化性能、對內(nèi)燃機(jī)排放的改善情況各有不同。因在選擇代用燃料時(shí)要綜合考慮國家資源情況、工業(yè)發(fā)展水平、生產(chǎn)代用燃料的技術(shù)及效益，熱機(jī)的適應(yīng)性及發(fā)展趨勢、環(huán)境保護(hù)等。 表 2.1 乙醇與汽油特性對比 燃料 汽油 乙醇 分子量 114 46 含氧量 0 34 8 物理狀態(tài) 液 液 液態(tài)密度 g cm O.72 O.75 0.790 沸點(diǎn) 30 220 78 3 自燃點(diǎn) 260 370 420 十六烷值 27 8 最低點(diǎn)火能量 O.25 O.3 可燃體積比 1.3 7.6 4.3 19 理論空燃比 (質(zhì)量比 ) 14.8 9.98 理論空燃比 (體積比 ) 58.4 14.3 比熱 kJ kg 2.3 2.72 凝固點(diǎn) -57 -114 動力粘度 20.C cp O.42 1.2 運(yùn)動粘度 20 cst 0.65 O.85 乙醇是由烷基 (-C2H5)和羥基 (-OH)組成的化合物，這就決定了它本身就是一種很好的含氧代用燃料。羥基 (-OH)屬于極性鍵，而石油中的烴分子都是非極性分子，因此黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 9 乙醇與普通的石油 燃料有一定的差別，表 2 1列出了乙醇與汽油的主要物理化學(xué)特性。與石油燃料相比乙醇有如下特點(diǎn)：是含氧燃料，其燃料的“自攜氧性”可達(dá)到 34 8；但是乙醇的低熱值、凝固點(diǎn)、閃點(diǎn)、粘度和十六烷值都要比汽油低，而辛烷值、自燃溫度和汽化潛熱相比汽油要高的多，其密度高于汽油，沸點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽油，著火界限也較汽油寬廣。 燃料乙醇作為一種清潔能源，是指向汽油或柴油中加入一定比例的無水乙醇作為燃料使用。乙醇又名酒精，是由碳、氫、氧 3 種元素組成的有機(jī)化合物，結(jié)構(gòu)式是 C2 H5 OH，相對分子質(zhì)量為 46，是一種無色透明、易揮發(fā)、易 燃燒的液體。燃料乙醇具有良好的互溶性，燃燒性能與礦物燃料相似，能夠完全燃燒，不會產(chǎn)生對人體有害的物質(zhì)，可直接用作液體燃料或與其他液體燃料混合使用，減少對不可再生資源的消耗。 乙醇的辛烷值較高，閃點(diǎn)較低，著火溫度較高，十六烷值較低，因而乙醇和汽油的性質(zhì)較接近，和柴油的性質(zhì)相差較大，故乙醇在柴油機(jī)上的應(yīng)用較汽油機(jī)難度大；由于乙醇燃料“含氧”的特點(diǎn)，燃燒時(shí)理論上所需空氣接近汽油的一半，對于改善擴(kuò)散燃燒時(shí)由于油氣混合不均勻而生成碳煙和微粒具有積極的作用。 燃料乙醇可作為基礎(chǔ)增氧劑，改善燃燒，降低有害物質(zhì)的生成，能有 效降低汽車尾氣的排放。從乙醇的結(jié)構(gòu)式可以看出，乙醇含有 2個(gè)碳原子，含有 1 個(gè)氧原子，在燃燒時(shí)，有自供氧作用，與不含氧原子而碳原子又多得多的石化燃料相比，燃燒充分，排放物中有害物質(zhì)較少，能減少機(jī)動車對空氣的污染，達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的目的。根據(jù)美國和加拿大等國的檢測，在汽車中使用添加乙醇的汽油，所排放的臭氧會大大減少，減少了臭氧所造成的危害，對大氣的污染會明顯減輕，汽車尾氣的成分變化如表 2.2所示。 乙醇燃料顯極性，具有較強(qiáng)的親水性，能無限溶于水：而柴油屬于石油系燃料，具有較強(qiáng)的僧水性，且石油系燃料憎永性順序?yàn)椋褐?肪族烴 烯徑 芳香烴。因?yàn)椴裼椭泻休^多的脂肪烴，具有較少的芳香烴，當(dāng)柴油和乙醇混合時(shí)，表現(xiàn)出較差的相溶性，很容易分層，不易形成穩(wěn)定的乳化液，因而解決柴油與乙醇的相溶性問題是柴油摻混乙醇的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù) 目前，汽油和柴油燃料是廣泛使用的內(nèi)燃機(jī)燃料。石油燃料燃燒后排出的廢氣成為大氣的主要污染源。這些物質(zhì)不僅污染大氣，還會導(dǎo)致酸雨、光化學(xué)煙霧和臭氧層破壞等環(huán)境問題。為此，各國制定了大氣清潔法等法規(guī)，對汽油、柴油規(guī)格不斷提出新的要求，降低汽油、柴油的芳烴及柴油的硫含量等。實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)燃料的清潔化發(fā)展，主要途徑：改善現(xiàn) 用燃料性能，使其成為清潔燃料；開發(fā)清潔的汽油與柴油代用燃料。 汽油質(zhì)量的發(fā)展大致可分為：含鉛汽油低鉛汽油無鉛汽油新配方汽油（也黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 10 稱“清潔燃料” ）世界燃料規(guī)范等幾個(gè)階段。我國汽油規(guī)格的改進(jìn)經(jīng)過了兩個(gè)階段：汽油牌號升級及汽油無鉛化。從 2000 年 7月 1 日全國實(shí)現(xiàn)汽油無鉛化。 目前美國市場銷售的汽油有：常規(guī)汽油、含氧化物汽油、新配方汽油、乙醇汽油。其中含氧化物汽油是一種加入了富氧化合物，如加人 MTBE、乙醇的常規(guī)燃料，氧化物能促進(jìn)清潔燃燒，減少 CO 排放。新配方汽油（ RFG）是調(diào)整了成品發(fā)動機(jī)汽油配方、組成和 性質(zhì)，以滿足美國環(huán)保局（ EPA）根據(jù)清潔空氣法 211 款制定的新配方汽油法規(guī)。含氧汽油和新配方汽油屬于清潔汽油。 汽油為復(fù)雜烴類（碳原子數(shù)約 4 12）的混合物。無色至淡黃色的易流動液體。沸點(diǎn)范圍約初餾點(diǎn) 30至 205，空氣中含量為 74 123g/m3 時(shí)遇火爆炸。主要組分是四碳至十二碳烴類 ,易燃。汽油的熱值約為 44000kJ/kg。燃料的熱值是指 1kg 燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量 ,由石油分餾或重質(zhì)餾分裂化制得。原油蒸餾、催化裂化、熱裂化、加氫裂化、催化重整等過程都產(chǎn)生汽油組分，但從原油蒸餾裝置直接生產(chǎn)的直餾汽油 ，不單獨(dú)作為發(fā)動機(jī)燃料，而是將其精制、調(diào)配，有時(shí)還加入添加劑（如抗爆劑四乙基鉛）以制得商品汽