第8章 燃料及排放

发动机排放污染及控制主讲人

龚金科等2023年2月3日8.1燃料对排放的影响8.2燃料的改善8.3代用燃料第8章燃料与排放第8章燃料与排放概述：主要内容主要介绍了燃料对汽车排放的影响；叙述了汽油和柴油的改良方法及常用的代用燃料。第8章燃料与排放汽油对排放的影响第8章燃料与排放汽油对排放的影响汽油的辛烷值高，抗爆燃能力强；辛烷值低可能引起较强的爆燃，并增加NOX排放量。汽油的挥发性对NOX排放没有明显影响，对CO排放影响也很小。汽油密度变化对于根据标准燃料调整的发动机的排放影响可以忽略不计。第8章燃料与排放汽油对排放的影响第8章燃料与排放烷烃的热稳定性好；烯烃具有较高的辛烷值，但热稳定性差，在发动机的进气系统里易形成胶状沉淀物；芳烃燃烧温度高，导致NOX排放量增加，硫可降低三效催化转化器的效率，对氧传感器也有不利影响。汽油添加剂对排放有一定影响。柴油对排放的影响第8章燃料与排放柴油对排放的影响第8章燃料与排放十六烷值下降时柴油机冷起动性能变差，排气容易冒白烟，排放增加。柴油粘度增加，雾化性能变差，燃烧恶化，碳烟排放增加；柴油密度较高会导致微粒排放量增加；柴油的馏程也会影响柴油机的微粒排放量。芳烃是柴油中的有害成分，芳烃燃烧时冒烟倾向严重。柴油对排放的影响第8章燃料与排放柴油中的硫在柴油机中燃烧后以SO2形式随排气排出，其中一部分SO2被氧化成SO3，然后与水结合形成硫酸和硫酸盐。柴油中加入少量碱土金属或过渡金属的环烷酸盐或硬脂酸盐（统称消烟剂），可显著降低柴油机排气的烟度。柴油中还可以加多种有机添加剂，改善柴油机的排放状况。燃料的改善第8章燃料与排放汽油的改善对于低排放无铅汽油，规定铅的质量浓度要从微量降低到零；对硫含量也作了严格限制；大幅度降低烯烃含量，减少汽油机内的沉积物，对芳烃特别是苯含量作了限制，以降低排气的毒性。柴油的改善对于低排放柴油来说，首先要提高十六烷值；而降低柴油中的硫含量则是低排放柴油的标志性特征。能源结构我国化石能源结构：富煤、缺油、少气。煤资源石油资源天然气资源第8章燃料与排放我国能源利用未来的发展方向第8章燃料与排放我国能源利用未来的发展方向：以煤为基础的代用燃料多元化。我国煤炭至少能用100年以上，甲醛技术安全，耗煤少，已经具备从工业产品转向燃料的基本条件。代用燃料第8章燃料与排放代用燃料概念车天然气第8章燃料与排放天然气主要来源于油田，主要成分是甲烷，其余为乙烷、丙烷、丁烷及少量其它物质。天然气资源丰富，是世界上产量增长最快的能源。

开采天然气天然气按其存在形式分为压缩天然气和液化天然气。目前用于汽车上的是压缩天然气。天然气的性能指标第8章燃料与排放天然气与汽油的主要理化性能比较表项目天然气（甲烷）汽油（90#）密度（液相kg/m3）424700～780分子量M16.04396沸点（℃）-161.530～90低热值（MJ/kg）50.0543.9辛烷值（RON）13092着火极限（%）537390～420火焰传播速度（cm/s）33.839～47火焰温度（℃）19182197天然气的排放性能第8章燃料与排放燃用压缩天然气的CO和HC排放较汽油明显降低，但甲烷的排放增加。此外，使用纯压缩天然气的汽车的NOx排放较高。

天然气在汽车上与空气混合时是气态，因此，与汽油、柴油相比，其混合气更均匀，燃烧更完全。液化石油气第8章燃料与排放车用液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷，污染物排放总体较低。液化石油气(LPG)与汽油、柴油常规汽车燃料相比，具有燃烧完全、积炭少、污染物排放低等优点。CNG汽车系统示意图LPG汽车醇类燃料第8章燃料与排放醇类燃料汽车是指以甲醇或乙醇为燃料的汽车。醇类燃料汽车发展较早，在技术和成本方面，醇类汽车已经达到实用阶段。醇类分子醇类燃料的性能指标第8章燃料与排放醇类燃料的主要性能指标项目汽油甲醇乙醇常压沸点（℃）30～22064.878.3低热值（MJ/kg）44.5220.2627.20汽化潜热（kJ/kg）2971101862辛烷值（RON）90,93,95,97112111自燃点（℃）260470420分子量100～1153246醇类燃料的应用第8章燃料与排放污染物E85汽油车变化率(%)CO(g/km)81.7+371HC(g/km)1400300+367NOX(g/km)2641.5-37.3E85汽车怠速排放与同型汽油车排放对比醇类燃料应用在汽车上的三种主要类型：掺烧、纯烧和改质。醇类燃料对降低汽车排放污染的效果明显。植物油第8章燃料与排放植物油的许多性质与柴油比较接近，因此主要用作柴油机替代燃料。与柴油相比，体积热值较接近、雾化困难、发火性差，着火延迟期长、残碳高，易生成胶状物堵塞油路。纯植物油用作柴油机燃料时，通过一些措施可以获得良好的动力性。但使用纯植物油冷起动困难，而且容易出现多种问题。植物油第8章燃料与排放相对密度运动粘度(38℃)mm2/s残碳%热值MJ/kg自燃点℃十六烷值豆油0.92640.200.5838.936327芝麻油0.92236.890.5637.2320

玉米油0.92234.740.4237.2357

菜籽油0.92134.710.5238.935032米糠油0.92239.530.3537.2340

花生油0.91939.300.3637.6360

向日葵油0.92431.00.3436.236033柴油0.845.030.00342.522050几种植物油的主要性质表氢气第8章燃料与排放氢气资源丰富，热值高，排放污染少，其燃烧产物既没有HC、CO和碳烟等污染物，也没有造成温室效应的CO2，其唯一的有害排放物是NOx，因此氢是理想的清洁燃料。氢气动力车氢气的局限和前景第8章燃料与排放储氢金属的研究成果为解决氢气储存问题展现了良好前景。氢作为