建立我国乘用车燃料经济性标准体系及相关制度样本

建立国内乘用车燃料经济性原则体系及有关制度——国内汽车燃料经济性原则法规和政策研究金约夫中华人民共和国汽车研究中心原则室一、概述中华人民共和国人均石油资源水平极低，人口占世界总人口21%，而石油资源只占世界总量3%。石油产量只占世界总量5%。，中华人民共和国石油消耗总量达到2.1亿吨，是位列美国（8.9亿吨）和日本（2.5亿吨）之后第三大石油消费国。依照国家发展和改革委员会预测，到，进口石油将占石油需求50%以上。持续增长石油消费所带来石油进口将严重威胁中华人民共和国能源安全，并阻碍中华人民共和国经济持续发展。到、、2030年时，中华人民共和国机动车燃料消耗量需求将达到1.3亿吨、2.3亿吨和3.7亿吨，分别是当年全国石油总需求43%、57%和87%。不断增长石油进口量意味着中华人民共和国将越来越依赖于其她石油出口国。从历年石油进口来源看，中东地区是中华人民共和国石油重要来源，从1995年45%上升到54%。动荡中东局势给中华人民共和国带来是：石油供应不稳定和价格大幅浮动。近中期中华人民共和国石油需求分析——美国能源某些析资料汇总最低最高最低最高最低最高需求2.532.673.053.213.713.95供应能力1.601.701.701.801.801.90缺口0.900.971.351.411.912.05世界各国为解决能源安全，开展了大量基本研究工作，当前各国采用重要对策有：实行有效汽车燃料经济性原则法规；——实行汽车燃料消耗量限值原则；——实行汽车燃料消耗量申报和发布制度；实行汽车燃料消耗量标记制度；为减少汽车燃料消耗量实行相应辅助办法；国内政府组织进行工作：开始，国家经济贸易委员会以行业[]86号文会同原国家计委、环保总局、国家质监总局、税务总局、财政部等6部委构成了指引委员会，责成中华人民共和国汽车技术研究中心负责，成立了中华人民共和国汽车燃料经济性原则和政策研究项目工作组，开展汽车燃料经济性原则和政策研究。二、该项研究分为如下几项进行：汽车燃效标记制度；汽车燃料经济性申报和发布制度勉励政策建议；汽车燃料消耗量限值原则和实验办法。实行汽车燃料消耗量申报和发布制度实行燃料消耗量申报和发布制度，可以提高汽车制造业整体对燃料消耗量结识，为消费者购买高能源效率车辆提供一种参照根据。这种做法是国际上普通做法，同步也是国内向法制化管理汽车燃料消耗量过渡。施燃料消耗量申报和发布制度多数国家是和汽车产品型式认证结合进行。美国有它独特办法。从国外对汽车产品实行“燃料消耗量规定”状况看，所具备普遍特性是有较完整法律体系保证，有非常明的确施对象和范畴，充分考虑了目的基准值设定将会带来影响，以及考虑到制造商在实行“燃料消耗量规定”前应当准备事项等内容，并分阶段实行。汽车燃料消耗量申报和发布制度是许多国家对汽车产品实行一项减少汽车燃油消耗量有效管理制度。实行燃料消耗量申报制度，可以提高汽车制造业整体对燃料消耗量结识，发布制度为消费者购买高能源效率车辆提供一种参照根据，并可增进她们节能意识提高。美国和日本都是基于法律、法规来制定和实行申报和发布制度。美国汽车燃料经济性申报和发布制度；日本申报和发布制度；欧盟申报和发布制度；汽车燃料消耗量标记制度能效标记定义：能源效率标记(如下简称“能效标记”)是粘贴在用能产品上一种标签，重要用来表白用能产品能效水平高低，或注明产品能源效率或能源消耗量，或标出产品能源效率级别等信息，以便在消费者购买产品时，向消费者提供必要信息。标签上同步还也许涉及对用能产品重要特性阐明及其她信息。标记可以是自愿性，也可是强制性，普通由政府负责组织实行。通过对国外所使用各种标记进行了充分研究，提出了国内应当实行汽车能效标记详细规定和形式。标记研究内容尚有：标记目和作用；标记种类和性能；能效标记与能效原则关系；标记内容；某些国家汽车油耗标记信息比较；三、汽车燃料消耗量勉励和辅助政策建议实行汽车燃料经济性限值原则，在国外都配套有不同技术政策和辅助政策，如美国CAFE惩罚性税收，和对消费者征收惩罚性油老虎税等。对于汽车燃料经济性，国际上采用勉励和辅助政策目是为了达到整体上汽车燃料经济性提高，普遍采用对车辆燃料经济性勉励和辅助政策手段普通有三种：经济手段；通过减免税费，勉励高燃效汽车迅速发展，提高市场占有率；予以高燃效汽车经济上补偿，如：购车补贴、贷款优惠，低息和降息等；辅助办法，通过政府补贴引导消费做法，如：对于购买混合动力汽车补贴；强制手段；对达到燃料经济性性能规定车辆，准予上牌和上路；对车辆达到下阶段燃料消耗量限值原则，提出时间规定；对达不到燃料消耗量限值原则规定车辆，虽然交纳了惩罚性税收，也不能无限期销售。给与一定宽限期，限期达标；对于国家机关（或政府部门）有义务购买和使用高燃效车辆；对于汽车生产公司有义务生产和销售符合燃料经济性性能原则规定车辆；对于顾客有义务购买和使用达到燃料经济性性能原则规定车辆；原则法规手段。规范燃料经济性评价和实验办法；通过出台燃料经济性性能原则（限值），提高车辆燃料经济性；适时地发布燃料经济性性能原则制定筹划，给与公司准备期；采用国际通行“申报与发布制度”，规范对汽车产品燃料经济性管理，并通过该制度实行，逐渐建立国内汽车燃料经济性评价体系；其她研究尚有：手段地拟定和运用；提出国内汽车提高燃料经济性政策原则；勉励政策建议；惩罚政策建议；金融和辅助政策应向顾客和公司都受益方向倾斜；关于M1类汽车燃料消耗量实验办法和限值研究采用统一实验办法，对汽车产品进行燃料经济性评价，是非常重要。考虑当前国内状况和参照国际普通用法，提出《乘用车（M1类）燃料消耗量实验办法》和《乘用车（M1类）燃料消耗量限值原则》。实验办法：轻型汽车燃料消耗量实验办法GB/T19233-（欧I和欧II实验运转循环）。GB/T19233-轻型汽车燃料消耗量实验办法；参照采用ECER101/02所有技术内容；合用范畴：以点燃式发动机或压燃式发动机为动力，最大设计车速不不大于或等于50km/hM1类车辆，也合用于最大设计总质量不超过3.5tM2类和N1类车辆；在进行GB18352.1或GB18352.2排放测量时，用碳平衡法计算得到燃料消耗量；GB/T19233实验运转循环（欧Ⅰ和欧Ⅱ）：也许实行实验运转循环（欧Ⅲ和欧Ⅳ实验运转循环）：GB/T12545.1-乘用车燃料消耗量实验办法；实验内容：模仿都市工况循环燃料消耗量实验；90km/h等速行驶燃料消耗量实验；120km/h等速行驶燃料消耗量实验；GB/T12545.1-简称为三合一实验办法。GB/T12545.1实验运转循环：乘用车限值原则合用范畴：以点燃式发动机或压燃式发动机为动力，最大设计车速不不大于或等于50km/h，最大设计总质量不超过3500kgM1类车辆；制定依照和原则：以普查、记录、申报和分析国产乘用车燃油耗水平为基本拟定限值；依照国内实际状况拟定评价体系；提出分阶段燃料消耗量限值；放宽微型车限值；考虑特殊构造车辆限值；对在生产车推迟执行；限值原则编制过程：进行了“评价体系”、“国产乘用车普查”、“普查成果记录分析”、“燃料经济性数据申报”和“技术办法效果和成本分析”等前期工作；在普查、记录、申报和分析国产乘用车燃油耗水平基本上，4月1日提出限值第一方案；在征求重要生产公司意见基本上，提出第二方案；在广泛听取起草工作组各单位意见基本上，6月20日提出第三方案；进行国外水平记录和分析，并与限值进行比较；限值水平：第一阶段相称于平均水平，符合率约50%，保证‘十·五’规划平均燃油耗减少5%-10%规定；第二阶段加严10%，保证‘十一·五’规划平均燃油耗比既有水平减少15%左右规定；燃料消耗量限值与国外SUV水平比较：SUV车辆特殊性，规定对此类车辆予以不同限值。为此课题组对美国市场SUV进行了分析研究，成果如下：汽柴油生产与汽车工业发展有关性研究张国生中石化经济技术研究院节能与环保是永恒研究课题，随着人们对环境污染与能源消耗进一步关注，各国政府都是在制定排放法规同步，积极研究推出能源法规。并且，在能源法规中重点是控制燃油经济性，以便增进车辆更新换代，达到节油和环保双重目。第一章节油与汽车工业一、国内节约汽车燃料重要性和必要性石油资源是不可再生能源和原材料，合理运用石油资源、对的引导消费和提高能源效率具备重要意义。随着国民经济发展，特别是汽车工业发展，对汽油和柴油需求量不断增大。据记录，当前，国内民用车辆社会汽车保有量已达到万辆左右。每年车辆和机具要消耗1.15亿吨汽油和柴油，相应全年车辆和机具具有有毒物质尾气排放量要高达7700万吨。这两个数据与发达国家相比,单位燃油消耗咱们是美国2.5倍，单位车辆尾气排放有毒物质咱们也是美国3.0倍,如此大资源消耗和有毒物质排放量,随着人们对环保和节能意识增强，越来越引起人们注重,人们迫切需要减少车用燃料消耗和减少对环境污染。汽车工业发展速度不久,每年保有量以10%以上速度在增长,轿车生产速度达到15～20%。并且,在国外发达国家轿车保有量普通占汽车车总数70%以上,国内仅为30%左右，轿车发展空间很大。由于车辆迅速增长，汽柴油需要量也呈现较大增长速度，从1995年到，汽柴油需要量从7700万吨，增长到12400万吨，增长率达到7.04%。普通汽柴油要占到原油加工量50%以上。原油加工量从1995年1.49亿吨，增长到约2.2亿吨，增长率达到8.11%。高速增长石油需求给石油开采和炼制工业带来压力，国内原油资源缺少，90年代以来，原油产量年均增长仅为250多万吨左右，总产量达到1.67亿吨。仅满足需求量76%左右，缺口都是由进口原油解决。国内原油资源局限性，从1993年以来就从原油出口国转变为原油净进口国，目迈进口原油资源已经增长到7000万吨左右，随着国民经济发展，资源短缺矛盾日益突出，原油资源对国内经济发展影响很大，长远观点来看，应加大节约油品力度，发展代替能源特别是可再生资源，以减少对石油资源依赖性是十分重要和必要。二、国内汽柴油生产和消费现状（一）汽柴油生产与消费原油加工能力为2.895亿吨，加工量达到约2.20亿吨，其中汽、柴产量达到11988万吨。从生产和消费比较来看，国内成品油产量构造现状特点之一是汽油略有过剩，柴油基本平衡。届时国内汽车保有量为1803和1950万辆，国内全社会汽柴产品生产和消费以及汽车保有量状况（详见表1-2-1）。（二）国内原油供应与需求国内石油资源紧张，当前，国内生产量仅有16700万吨/年，已经不能满足国民经济发展对油品需要。中华人民共和国原油总供应量为22920，其中华人民共和国内原油产量16700万吨，进口原油6941万吨，原油出口量为721万吨。考虑原油库存变化后，中华人民共和国原油表观消费量为21896万吨，中华人民共和国原油供应与消费状况详见表1-2-2，中华人民共和国原油近年进口量详见表1-2-3。表1-2-1汽柴产品生产和消费以及汽车保有量（万吨/年、万辆/年）产品汽油产量41254319柴油产量74057669产量共计1153011988社会消费量共计1174512414汽车保有量18031950资料来源：为行业生产记录年报；中华人民共和国石油石化产业经济研究年度报告表1-2-2中华人民共和国原油供应与消费（万吨）年份国内产量进口量出口量总供应量表观消费量16380602575521650215811670069417212292021896资料来源：国家经贸委，中华人民共和国海关记录表1-2-3中华人民共和国原油近年进口量（万吨）年份199719981999原油进口354727323661702760266941资料来源：中华人民共和国海关记录三、国内汽车工业发展及对汽柴油供应和需求趋势预测国内汽车工业发展迅速，已经提前三年完毕了“十五”规划提出到中华人民共和国汽车产量达到290万辆目的，全国合计生产各类汽车325万辆，汽车生产构成中增长较快是轿车和载重车；农用车在此期间内也有较大幅度发展，农用车销售量已达约250万辆。汽车工业发展，拉动汽柴油产品迅速增长，依照调查国内将来汽车保有量数量（详见表1-2-4）预测汽、柴油需求预测（详见表1-2-5）。表1-2-4汽车保有量预测汽车规划汽车保有总量2198～23553100～3315表1-2-5国内将来汽、柴油需求预测单位：万吨年份品种推荐值汽油4260～4350柴油8290～8460汽油5800柴油12900第二章环保对汽车工业和油品规定汽车排放是大气重要污染源之一，为减少汽车尾气中有害物排放，发达国家普遍采用了机内净化（改进发动机设计、改进燃烧条件减少污染物生成）和机外净化（汽车安装尾气转化器）等一系列办法，使得汽车尾气导致大气污染状况有所减轻。进而又开发了清洁燃料生产，清洁汽油、柴油在发达国家和某些新兴工业化国家得到了较快推广应用。二十世纪后30年，各国政府都纷纷制定日益严格汽车排放原则、燃料规格原则以控制各种有毒有害物排放。一、有害排放物生成与控制及其各国排放法规内燃机在燃烧过程中产生有害成分重要为：一氧化碳（CO），碳氢化合物（HC），氮氧化物（NOx）,硫氧化物（SOx）和其他化合物及微粒等。这些污染物重要来自不完全燃烧和不适当燃料。不清洁燃料产生污染物一定较高，因此各国都在研究清洁燃料生产问题，控制污染物源头是当前一种趋势，重要控制油品中硫含量、苯含量、烯烃和芳烃等，并且恰当增氧来改进燃烧条件。再者，就是改进发动机设计，防止不完全燃烧。并且增长了尾气后解决办法（增长了三效催化转化器，用催化剂催化氧化或催化还原以解决污染物），减少对环境污染影响。在世界上排放法规重要有三个体系，即美国、日本和欧洲体系，国内当前是参照欧洲法规制定了排放原则。美国法规：是1966年诞生于加利福利亚州，用7个工况构成一种完全测试循环，并于1968年被美国联邦政府采纳为联邦排放法规。欧洲法规：它是由若干等加速、等减速、等速和怠速工况构成。1970年制定了模仿市内道路行使都市工况（citycycle）；1992年增长了反映城郊高速公路行驶状况城郊工况（EUDC，extraurbandrivingcycle）。日本法规：日本1968年实行“大气污染防治法”，1973年采用10种工况测试循环（热启动）。1992年起改用10.15工况测试循环。美国、欧洲和日本排放法规对比：从最高车速和平均车速来看，欧洲最高，日本最低。从总行驶距离和总循环时间看，日本最短。从循环模式来看，欧洲和日本工况由一系列等加减速和等速工况构成，相对简朴，而美国FTP-75工况最复杂，速度变化大，操作困难。美国、欧洲和日本排放法规对比(详见表2-1-1)。表2-1-1美国、欧洲和日本排放法规对比测试循环美国FTP-75欧洲ECE-15+EUDC日本10.15工况总行驶距离，km17.9114.16平均车速，km/h31.732.522.7最高车速，km/h91.2120(90)70总循环时间，内排放法规：1984年4月1日开始实行排放法规GB3842～3844–83,仅规定了单一简朴工况排放限值，1989年颁布了轻型车排放原则GB11641-89及其测试办法GB11642-89。排放原则基本参照欧洲20世纪70年代末至80年代中ECE15-03法规，只是HC限值略宽松。1999年3月10日颁布并于1月1日开始实行GB14761-1999法规，4月开始实行GB18352.1-(是GB14761修订及代替)。北京市1999年1月实行了相称欧洲I类法规地方原则（DB11/105-98），并于7月1日提前一年实行相称欧洲II类法规GB18352.2-。从污染物治理进程上看，美国达到欧Ⅰ原则用了，又持续了达到欧Ⅱ原则；欧洲欧Ⅰ原则用了，持续了4年达到欧Ⅱ原则；国内欧Ⅰ原则用了，筹划持续了4年达到欧Ⅱ原则。当前，美国和欧洲排放原则基本一致，都在欧Ⅲ原则上，欧洲排放原则详见表2-1-2。表2-1-2欧洲排放原则法规名称车型COHCNOxHC+NOxPM实行日期(g/km)(g/km)(g/km)(g/km)(g/km)欧洲I号汽油车2.720.970.14形式认证1992.7.1柴油车3.161.130.18一致性认证992.12.31欧洲II号汽油车2.20.5形式认证1996.1.1非直喷柴油车10.70.08一致性认证1997.1.1直喷柴油车10.90.1欧洲III号汽油车5形式认证.1.1柴油车0.640.50.560.05一致性认证.1.1欧洲IV号汽油车10.10.080.025形式认证.1.1柴油车0.50.250.3一致性认证.1.1轻型车排放进程详见图2-1-1。当前，中华人民共和国汽车技术研究中心正在组织专家对欧洲排放新法规进行研究，并与德国大众汽车公司合伙，通过度析欧III排放新法规对排放测试设备新技术规定，提出排放认证明验室建设方案。同步，在分析国外为满足新排放法规规定所采用各种技术改进办法基本上，提出国内汽车发动机排放控制技术路线建议意见，为政府决策提供技术支持。，国内就开始实行严格汽车排放原则，规定汽油车必要装备电喷发动机和三效催化转化器；柴油机必要装备增压器和改进喷油泵；国家四部委局联合发布了低污染排放小汽车减征消费税管理办法。原国家经贸委发布《近期工业行业发展导向》提出，从1月1日起，车用汽油质量要所有达到国家新原则，即硫含量不不不大于0.08％，烯烃不不不大于35％，轻柴油质量也要所有达到国家新原则，即硫含量不不不大于0.2％，氧化安定性、总不溶物不不不大于每百毫升2.5毫克，十六烷值不不大于45。依照世界各国汽柴油质量发展历程和趋势，汽柴油质量发展重要特性为：1、对汽柴油质量原则只进行使用规定控制2、对汽油进行限铅控制，规定采用无铅汽油3、规定减少汽油中硫和苯含量和减少柴油中硫含量4、进一步减少柴油中硫含量和汽油中硫、苯、芳烃和烯烃含量。应当指出：当前世界上许多国家汽柴油质量原则正在向更高环保、节能型水平发展，节能与环保已经是全球化热点和焦点问题。为了满足节能与环保迫切规定，生产清洁燃料已经成为炼油工业重要任务。第三章节能、发动机、环保和油品关系一、国内外节油状态对比随着各国对环境污染与能源消耗进一步关注，不少国家在制定排放法规同步，又推出了能源法规。例如美国联邦出台能源法规：规定了汽车燃油经济性规定，1975年为每加仑行驶13英里，1981年提高为25.2英里，当前提高为27.5英里，使得汽车工业产生巨大技术进步，燃料消耗大幅度减少。另依照专家分析：在汽车某些节能重要来自三个方面，其中有40%是车重下降，20%是选用了子午线轮胎，40%是发动机性能改进。在其她某些对油耗影响因素也是诸多，如车况、路况、驾驶习惯、行驶限制条件、燃料品质等都会对油耗导致很大影响。在国内汽车构造中是缺轻少重，油耗较高中型卡车占比重较大，尽管近年来汽车工业以超乎寻常速度发展，高压缩比汽车越来越多，但在近万辆汽车保有量中80%还是压缩比较低在用车，不论哪类车辆油耗都远远高于国外发达国家。在“十五”汽车工业规划中，强调了提高燃油经济性和发动机技术进步。规划使轿车百公里平均油耗从70年代末14升下降为当前7升。提高汽车燃油经济性，力求使各种车型百公里油耗平均减少10%，其中，轿车和轻型车减少5～10%，中重型汽车减少10～15%。综上所述，如果国内汽车构成中汽油中型卡车向柴油型转化、发展轿车及微型车；柴油车向轻、重型车发展，其节油潜力很大。二、发动机技术进步对节油影响从1986年以来，车用汽油机发生了很大变化。燃烧室优化设计、多气门、可变机构、电控燃油喷射、稀薄燃烧、分层燃烧和缸内直接喷射等技术成熟应用，不但使汽油机动力性、经济性、排放性得到提高，并且也缓和了对汽油辛烷值规定（即由于汽油机自身机械辛烷值提高，在压缩比提高时并未过于依赖汽油辛烷值提高）。据专家分析：发动机技术进步中，采用稀薄燃烧方式可以提高汽油机批示热效率，减少NOx排放。此外，稀燃发动机普通不受爆震极限限制，可采用高压缩比，提高车辆动力性。1984年，日本本田汽车公司初次推出稀薄燃烧发动机，其空燃比为22:1，可大幅度减少油耗，同步可有效减少CO、HC排放。三菱公司开发了垂直涡流分层燃烧系统，用在4气门汽油机上。这种发动机稀燃极限空燃比可达23:1以上，同步NOx排放减少。与理论空燃比加三元催化器发动机相比，经济性提高12%。缸内直喷技术使用：直喷式汽油机能随发动机工况变化，迅速精确地控制空燃比和喷油时间，达到需要缸内混合气浓度。由于把燃油直接喷射到气缸内及采用先进电控技术，可在稀薄混合状况下燃烧，因而可大大减少油耗，可减少油耗约6～8%，使功率提高20%～30%。从以上分析可以看出：发动机燃烧室优化设计、多气门、可变机构、电控燃油喷射、稀薄燃烧、分层燃烧和缸内直接喷射等技术成熟应用，以及ECU电子控制系统采纳,大大提高了汽油机动力性、经济性其排放性也得到改观。三、环保与清洁燃料汽柴油燃烧最大危害是汽车尾气排放有害污染物，并且，汽、柴油构成对尾气排放有害污染物浓度有一定影响。欧美等发达国家对此项工作做过进一步研究，如美国AQIRP项目和欧洲EPEFE筹划等。通过研究普遍以为：汽油中苯、芳烃、烯烃含量，蒸汽压和硫含量都对环境有一定影响，危害人类身体健康，需要加以控制。而氧可以减少汽车尾气中CO和未燃烧烃类量，对有毒物质总量影响也很明显，因此需要增长汽油中氧含量。苯重要来自重整汽油，苯类大多损害人中枢神经，导致神经系统障碍。苯被摄入人体后，危及血液及造血器官，发展严重时，有出血症状或感染败血症。苯在生物体内能逐渐氧化生成苯酚等，诱发肝功能异常，使骨髓停止生长，可发生再生障碍性贫血。居住区大气中苯最高容许浓度为2.4mg/m3。因而要限制汽油中苯含量，以减少汽车尾气中苯对大气污染。芳烃重要来自重整汽油和催化汽油，在不完全燃烧时可生成多环芳烃，而多环芳烃是致癌物质。此外，芳烃在光反映作用下产生臭氧，而空气中臭氧浓度为0.4mg/m3时，即可刺激粘液膜，促使中枢神经系统紊乱，引起支气管和肺组织病变。臭氧被以为是一种突变性、致癌性和致畸胎性物质。因而要限制汽油中芳烃含量，以减少汽车尾气中芳烃对大气污染。烯烃大概88%来自催化汽油，在光反映作用下产生臭氧，特别是1，3—丁二烯活性最强，汽车尾气中大量烯烃存在有也许使人类患癌症几率增大，因此汽油中烯烃含量要加以限制。减少汽油蒸汽压，就可减少挥发性有机化合物含量，从而减少臭氧生成和轻烃挥发带来环境污染。减少汽油硫含量，就可减少SOx量，从而减少对人类危害。汽油中氧重要来自醚和醇类物质，醚和醇类物质可以减少汽车尾气中CO和未燃烧烃类以及有毒物质总量，提高汽油辛烷值，是优质汽油组份。但是，氧含量也不适当过高，过高容易产生氮氧化物，也影响环境。柴油中重要是硫和芳烃以及颗粒物污染。由于环保和节能需要，各国都在控制污染源头,倡导生产清洁燃料。第四章清洁燃料生产为了满足节油与环保规定，石油石化行业也在积极采用办法，抓紧炼厂改造和调节，发展新技术力求生产出更清洁燃料。一、国内外汽、柴油质量发展趋势从世界发达国家近30年来发展经验，汽油大都经历了含铅、含硫普通汽油阶段、无铅汽油和清洁燃料阶段；柴油也是从不控制硫含量、芳烃含量到限制硫含量阶段和清洁汽柴油阶段。每一种阶段都随着着汽车发动机进步、电子控制系统采纳和燃料油品精制限度提高，车辆燃油经济性不断提高。为理解决尾气排放问题，发达国家普遍采用了机内净化和机外净化等一系列办法，使得汽车尾气导致大气污染状况有所减轻。但是，油品构成和质量对节油和环保影响有很大影响也是不能忽视。美、欧洲、日本汽车制造商协会1998年联合建议（世界燃料规范）代表了油品质量提高思路与方向（详见表4-1-1和表4-1-2）。油品质量发展思路重要是控制硫、苯含量，大幅度减少芳烃和烯烃含量，缩小馏分范畴和提高抗爆级别。表4-1-1《世界燃料规范》汽油重要原则等级ⅠⅡⅢ国内新原则RON≮91/95/9891/95/9891/95/98MON≮82/85/8882/85/8882/85/88硫ppm≯100020030800铅g/l≯0.013不可察觉不可察觉氧%≯苯v%，≯52.512.5芳烃v%，≯50403540烯烃v%，≯201035终馏点℃≯215195195表4-1-2《世界燃料规范》柴油重要原则等级ⅠⅡⅢ国内新原则十六烷值≮48535540十六烷值指数≮465054馏程℃95%≯370355340干点≯365350密度kg/m3820-860820-850820-840粘度mm2/s（40℃）2.0-4.52.0-4.02.0-4.0硫含量ppm≯500030030芳烃V%总和≯2510限制多环≯51二、国内生产清洁燃料技术水平和将来发展当前，国内已经拥有了生产清洁燃料重要生产技术，并且还在开发某些具备世界领先水平技术。（一）国内石油炼制特点在国内石油燃料生产中，二次加工装置是以重油催化裂化装置为主构造特点，反映在汽油构成上，催化裂化汽油比例较大（普通公司要占到80%以上），其他组分如重整汽油、烷基化油、异构化油等比例比较少。这样一种汽油构造特点，是汽油组分中硫、烯烃含量都比较高。对于柴油解决硫含量和十六烷值偏低是重要矛盾。为此，实行清洁汽油生产技术，重要集中一是减少既有FCC汽油中烯烃含量和硫含量；二是增长重整、烷基化和其他醚化产品等高辛烷值汽油组分产量和建设异构化装置。对于实行清洁柴油生产技术，重要集中在加大加氢精制装置和加氢裂化装置建设。（二）清洁汽油生产技术1、催化裂化技术催化裂化装置是生产汽油重要装置，汽油改质是实现清洁汽油核心一步，国内催化裂化掺炼渣油比例太大，因此汽油烯烃含量比较高。汽油硫含量控制可以采用前加氢（原料预精制）和后加氢（产品后精制）办法来解决。当前拥有技术有蜡油加氢解决、FCC汽油选取性加氢精制等技术。对于汽油烯烃控制，重要许多改进催化工艺如：FDFCC灵活催化工艺、MGD多产柴油工艺和MIP催化工艺等；在裂化催化剂改进上：采用最大量生产异构烷烃裂化催化剂、降烯烃催化剂等。尚有催化汽油后解决技术。同步也开发某些有关催化助剂，其中涉及：高效辛烷值助剂，减少FCC汽油硫含量助剂，提高FCC汽油诱导期助剂等。这些均有助于汽油质量改进与提高。普通来讲：降烯烃办法和作用中，催化剂贡献占三分之一，催化工艺过程优化贡献占三分之二，加强工艺过程研究是十分重要，应引起人们注重。2、催化重整技术汽柴油都是调和产品，高品质油品组分生产十分重要。重整汽油是汽油重要组分之一，是高辛烷值汽油调和组分。由于国内原油资源限制（中、重质资源多，相对重整原料少）。并且，在经济上开宽馏分重整生产汽油不如开窄馏分生产芳烃划算，因此，重整装置规模偏小，总生产能力偏低。在重整原料开发上，应创造条件，引入某些轻质原油或将二次加工适合重整原料进行精制后进重整是必要。在重整技术方面发展重要有：低压组合床重整工艺、持续重整工艺以及改进半再生重整工艺，也相继开发成功了许多高性能催化剂。3、烷基化技术国内共有14套HF酸烷基化和硫酸法烷基化装置，重要存在环保、质量和效益问题，开工率还较低，开发固体酸催化剂成为烷基化技术发展趋势。国内实验已有利一定基本，对固体酸烷基化催化剂上焦炭前置物分子构造和物化性质进行了研究，找到了烷基化催化剂再生办法；持续进行多次再生证明了其有效性，从而为该项技术中试放大奠定了基本。4、C5－C6烷烃异构化技术5、轻汽油深度醚化技术已研究开发出活性与树脂剂相称沸石型催化剂，进行了工艺研究，拟定了催化蒸馏和醚化反映工艺条件。调合汽油烯烃含量减少、辛烷值增长、氧含量增长。将继续汽油C5－C7烯烃深度醚化实验研究，研究适应于宽馏分醚化催化剂，继续工艺条件考察及催化剂评价实验，拟定催化剂配方及工艺。在醚化－异构化组合工艺技术开发上，研制开发了具备良好异构活性及再生性能分子筛催化剂，并进行了烯烃骨架异构化工艺条件实验研究。该实验表白，采用组合工艺醚化物收率较单独醚化工艺有较大幅度提高。6、新型高效汽油添加剂碳酸二甲酯应用技术研究、第四代汽油清净剂开发、LPG精制技术等都进行深度研究。（三）清洁柴油生产技术国内二次加工柴油数量大，其硫含量高和十六烷值低是当前重要矛盾，对于芳烃控制当前尚有放在重点上，开发成功技术重要有：1、柴油加氢精制技术，新开发应用RN-10加氢精制催化剂,可应用于生产低硫柴油，性能处在世界领先水平。2、中压加氢改质技术已处在世界先进行列，已在多套工业装置上实现工业应用，采用中压加氢改质技术，可以得到低硫、低芳、高十六烷值优质柴油。3、重质油中压和高压加氢裂化技术，以重质油为原料生产高芳潜重整料、低硫柴油和低BMCI值油。4、以高硫直馏柴油和高硫、高氮、高芳烃催化柴油为原料柴油中低压条件下深度脱硫、脱芳技术。此外还在开发提高柴油品质非加氢技术研究。5、柴油添加剂应用和开发，正在开发有：含流动改进剂多功能柴油添加剂、柴油清净剂和十六烷值改进剂。多功能柴油添加剂，通过合成与复配手段，能明显改进柴油低温流动性、清净分散性、稳定性、减少柴油汽车尾气排放。通过合成与复配柴油清净剂，对喷嘴清洗效果明显，可控制沉积物产生，柴油氧化安全性未受影响，防锈能力提高。十六烷值改进剂对提高十六烷值有很大作用。总之，为了实现环境美好、清洁这一目的，需要汽车工业和炼油工业共同努力。第五章结论与建议依照以上状况，咱们以为有几条意见可供油品规格制定和立法研究中参照。1、石油资源是不可再生能源和原材料，合理运用石油资源、对的引导消费和提高能源效率具备重要意义，国家应当进一步研究和出台某些勉励节油、节能政策。3、汽车排放是空气重要污染源之一，汽车尾气排放一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物，美国、欧洲、日本都严格进行了限制。国内强调加强环保意识、严格尾气排放原则利国利民，石油炼制单位应加强油品杂质解决，合理调节汽油、柴油组分，提供优质油品。4、生产清洁燃料对国家对民众均有益处，但是对于公司要增长很大投入，导致一定效益损失。国家也应当进一步研究和出台某些勉励生产和使用清洁燃料政策和考虑公司效益补贴办法。国内机动车燃料经济性水平及节油潜力高海洋中华人民共和国汽车技术研究中心摘要：本文简介了国内机动车燃料经济性现状，并与国外现状进行了比较。分析研究了在采用普通已经成熟先进技术之后，油耗也许减少幅度。一、前言当前，国内能源消费已居世界第二位。近十年来国内国民经济按年均9.7%速度增长，原油消费量按年均5.77%速度增长，而全国原油产量自1996年突破1.5亿吨后来，已持续几年徘徊在1.6亿吨左右。这种石油供求矛盾使国内自1993年成为石油净进口国以来，进口量逐年增大，特别是“九五”期间，石油净进口量从1996年1348.5万吨增长到1999年2858万吨，净进口量超过6000万吨，达到7千万吨，达到了将近8千万吨。汽车消耗汽油约3千万吨，柴油2千万吨，接近于所有原油提炼汽、柴油一半。当前，国内汽车拥有量在飞速增长，有人预测，到国内汽车保有量将增长到5210～5451万辆，是当前2.5倍左右。由于国内能源大量依托进口，在当前这样国际形势下，要保持这样高增长率，必要提高汽车燃料经济性。否则，一旦国际石油供应紧张，汽车工业将受到极大威胁。提高汽车燃料经济性，将容许在有限石油供应条件下，提高汽车保有量，使汽车工业繁华景象得以延续。因此，提高汽车燃料经济性不但是保证国家能源安全需要，也是汽车行业可持续发展需要。国内机动车燃料经济性现状国内机动车保有量构成图1表达国内各种类型机动车构成。由于收入水平影响，农用车和摩托车保有量超过了其他种车辆。注：这里乘用车指总量不不不大于3.5吨载客汽车。各类机动车燃料经济性水平乘用车燃料经济性水平。新轻型车油耗实验办法是按照与排放实验相似实验循环进行，该实验循环等同采用欧洲循环，模仿汽车实际行驶方式，得出油耗数据比较接近实际。如下图表数据是轻型汽车按照欧洲II排放原则测试工况法油耗。图2阐明，与欧洲车型相比，国内多数汽车燃油经济性有一定差距。但是，也有某些车辆油耗水平与欧洲相称，这是由于国内许多新开发车辆技术与国外同步，因此汽车油耗水平也比较接近。同样，在相似重量下，国内乘用车分车型油耗比美国差某些。但是美国汽车偏于大重量。中华人民共和国汽车技术研究中心作过研究，美国当前油耗原则（对于轿车公司销售量加权平均油耗原则）是27.5mile/gallon（大体相称于国内实验办法下10.0km/L），而国内1999年全国轿车销售量加权平均为11.4km/L，国内汽车平均燃油经济性好于美国原则，因素重要是国内汽车排量小、车辆尺寸小，并非是所有车辆都技术先进因素。表1是不同重量段下所有车型油耗数据平均（非销售量加权平均）比较，可以看到在各个重量段，国内汽车油耗明显高于欧美汽车，差距范畴在9-16%之间，差距最大车型是整车整备质量1000kg如下微型汽车。表1国内当前车型平均与欧美车型平均相比整车整备质量平均油耗（L/100km）国内与欧美平均差别欧洲美国中华人民共和国1000kg如下6.16.587.55-16%1001-1300kg7.028.468.51-9%1301-1700kg8.8510.6810.86-10%1700kg以上11.7113.3113.75-9%总平均-11%注：此表数据仅为同一重量段内所有车型平均值（非销售量加权）比较，只有有限意义。二、其他类车辆燃料经济性水平（一）大中型客车载货汽车（二）农用车农用车普通采用单缸柴油机，也有少量四轮农用车采用多缸机，当前这些发动机外特性最低油耗率比国外类似产品高6－10%。笔者对某些农用车调查表白，三轮农用车百公里油耗大概为4－5L/km，年行驶里程大概为10000km。（三）摩托车国内是摩托车生产大国，但摩托车单车燃油经济性水平却不先进。如下图表中油耗数据是各车型经济车速等速百公里油耗。表2国内摩托车油耗与日本比较（双方均选取250ml如下排量摩托车）排量日本(L/100km)国内(L/100km)相差不大于50ml1.721.85-7.0%51-1001.91.91-0.5%不不大于1002.072.25-8.0%总平均-5.2%显然，国内摩托车燃油经济性水平比日本摩托车有大概5.2%差距。同步阐明国内摩托车也存在通过技术上改进以减少油耗余地。国内机动车在燃料经济性方面技术水平表3国内乘用车与欧美汽车性能/技术水平差别大体描述整车整备质量平均(kg)平均排量(L)平均最大功率(kw)变速器描述单位排量相应整车整备质量（平均）（kg/L）单缸气门数中华人民共和国11871.5672.623%自动(A4A3)76%手动(M4M5)1％CVT76140%多气门60%2气门欧洲2.1959%自动(A4A5)40%手动(M5M6)1%CVT76%多气门24%2气门美国14722.914570%自动(A4A5)30%手动(M5M6)55870%多气门30%2气门注：由于记录数据限制，上表仅供参照。（四）国内乘用车技术水平详细体现：发动机方面：微型汽车上采用大多是二十年前引进机型改进，维持单缸2气门技术水平；1.0－1.6L车型，大概有一半采用了某些先进技术，例如多气门技术，但也有一半车型技术较差，燃油经济性不好；排量不不大于1.6L车型中，大某些新引进车型技术含量较高，许多采用了多气门、可变气门正时技术，但某些老车型却依然使用前引进发动机构造。此外国内乘用车普通采用排量较小发动机。变速器方面：国内许多微型汽车事实上采用是只有4个迈进档手动变速器或3个迈进档自动变速器，大体比国外汽车少一种迈进档，导致燃油经济性较差；国外有些车型已经采用6档手动变速器或5档自动变速器，而国内很少。其他方面：国内乘用车重量比较低，有助于节能；大中型客车和载货汽车技术水平发动机：国内当前实行是欧I原则，而欧洲在就开始实行欧II原则，因此国内发动机水平也有许多差距，例如当前国外多采用电控高压喷射技术，而国内仍却没有。虽然技术改进重要是针对排放，但采用了新技术后燃油经济性也会改进，并且提高经济性自身也是一种目的。国内机动车燃料经济性提高潜力1、在机动车上采用先进技术是提高汽车燃料经济性重要手段提高新车燃料经济性是节约能源主线机动车一旦出厂成为在用车，再改造起来就非常困难，所觉得了改进燃油经济性而改造汽车也许性很小，一是技术上要破坏原有设计，带来驾驶性能或排放方面问题，另一方面，经济上往往也不合算。制造高能效机动车是主线出路。新技术是重要手段要提高新车燃料经济性，主线办法就是采用先进技术。例如多气门技术，可以大大提高发动机充气效率，减少泵气损失，从而提高燃料经济性。2、提高汽车燃料经济性新技术（1）发动机技术多气门技术多气门技术可以大大提高发动机充气效率，减少泵气损失，从而提高燃料经济大概3－5％。可变气门正时技术可以依照发动机工作状况积极调节气门启动时刻，减少泵气损失，提高燃油经济性1－3％。提高压缩比技术提高发动机压缩比，提高燃烧效率，是改进燃油经济性重要办法。采用直喷技术直接喷射柴油机要比非直喷式柴油机燃烧效率高，油耗要减少10％左右。柴油机又比汽油机节约大概20－30％燃料。汽油机上采用直接喷射技术，会节约大概10－20％燃料。停缸节油技术当发动机运转在较低负荷时，停止某些气缸工作，从而提高工作气缸负荷率，达到节约燃料目。减少摩擦损失例如采用磙子摇臂，可以减少摩擦，提高燃料经济性。发动机附件效率提高进气增压和发动机重量减轻（2）传动系技术增长档位数增长档位，就意味着可以使发动机有更多机会工作在高效率区域，从而提高燃油经济性。CVT技术CVT变速器就是能持续变速变速器，即无级变速器，它有也许使发动机有更多机会工作在最佳区域，从而提高汽车燃料经济性。优化自动变速器换档逻辑（3）动力总成良好匹配（4）行驶系统使用更好轮胎（5）采用轻质材料，减少汽车重量（6）采用电动转向（五）乘用车油耗减少潜力表4总结了可以提高燃油经济性各种新技术效能以及导致零售价增长。数据来源于：美国国家科学院（NRC）研究报告，国内外其他研究文献与报告。表4新技术对燃油经济性影响及其成本燃油效率提高(%)零售价增长（￥）最低最高低高1发动机技术1.1提高发动机机械效率1.1.1减少泵气（进排气）损失多气门、顶置凸轮258201120可变气门正时352801120可变气门升程和正时5105601680进气门节流（无节气门）*3617003300无凸轮轴进气*510230045001.1.2减少发动机磨擦损失其他部件（如轴承、油封等）13280600滚子挺柱（摇臂）2260600低摩擦润滑剂1160901.1.3减少附件功率损耗126509001.2发动机工作过程优化提高压缩比+50100停缸节油（合用大排量发动机）36900可变压缩比*26170040001.3其他发动机技术发动机增压和尺寸减小5730004500直接喷射汽油机*102036004600直接喷射柴油机*2035450060002传动系技术4到5速自动变速器2356012004档到5档手动变速器13200400无级变速器（CVT）4812003000更好自动变速器换档方略131005605到6速自动变速器1212003000自动换档手动变速器*355602300先进无级变速器*02300068003整车技术(reartofront)57300700空气阻力减少121001200改进滚动阻力11.512045042v电源系统*125602300集成发电机/起动机*4717003000电动转向*1.52.58501200汽车重量减轻（汽车新材料）*3450028004发动机-传动系-整车匹配技术发动机-传动系-整车匹配技术11.540010005新型动力形式MildHybrid**15251600024000FullHybrid**2540240003新技术采用会减少燃油消耗，但也会增长零售价格，由此导致消费者燃油耗费支出减少，要与零售价增长在一定期间内相抵消，并且抵消时间是消费者可以接受，这样，消费者在购买汽车时候，就不会抵制购买技术高、油耗低汽车。以表4为基本，再加上如下假设：汽油价格：3.07￥/L；汽车年行驶里程：微型车汽车：15,000km；其他：20,000km。这个数据是许多研究报告中提到，也征询了许多汽车行业专家。通过度析计算，依照国内既有乘用车技术水平，选取某些已经大量采用技术和某些惯用技术，燃油经济性可以平均提高15－27％，而新技术车辆价格增长将在大概8年时间内通过节约燃料费用收回，如果考虑“费改税”实行，这个时间大概可以缩短到5年。（六）在用车油耗减少途径重要是搞好维护保养机动车在使用过程中，技术条件会发生变化，例如虑清器也许会脏污，喷油器也许会堵塞，轮胎气压会减少，这些都会影响汽车燃料经济性，及时合理进行保养，使汽车总维持在良好工作状态，是在用车节能最有效途径。三、小结机动车节能对国家能源安全和汽车工业自身发展非常重要；国内机动车燃油经济性水平与国外总体上有大概3－17％差距；对乘用车分析表白，如果采用当前已经批量用于生产新技术，和某些惯用技术，汽车燃油经济性会改进15－27％。汽车发动机技术进步与节能欧阳明高、王建昕清华大学汽车安全与节能国家重点实验室在过去几十年里，由于材料、机械加工、燃烧及其控制技术高速发展及新型燃烧方式使用，使得汽车发动机动力性、经济性及排放得到了很大改进。但是，由于汽车保有量不断增长，能源消耗、温室CO2及其他有害气体排放量迅速上升，因而世界许多国家制定了严格排放法规，并且美国、西欧和日本等国提出了各自车辆耗油原则，并通过税收刺激生产和销售低油耗车。如欧洲汽车制造协会（ACEA）提出了其节油目的，欧洲委员会（EuropeanCommission）自愿接受到，轻型车按照新欧洲实验循环（93/116/EC），CO2排放达到140g/km（对于汽油车，相称于41mpg）目的[1]。国内能源形势也不容乐观，自1993年成为石油进口国后，供需矛盾日益突出，到国内石油进口已超过7000万吨[2]。据关于部门记录，此后国内石油消费和进口将呈上升趋势。大量进口石油势必影响国家外汇平衡和能源特别是石油供应安全。就国内汽车发动机而言，当前生产以及在用各类发动机，绝大多数性能指标差，特别是燃油耗、排放及噪声远不能满足当今节能与排放规定。由于汽车发动机在国内交通运送业中占有很大比例，为了节约有限资源、满足日益严格排放法规规定，研究和推广低能耗、低排放、低噪声、动力性能好发动机技术，对于减少国内车辆能源消耗、改进都市大气质量有极其重要作用。本文就汽车发动机技术重要涉及燃烧室构造优化、混合气形成方式、供油方略、电子控制及新型燃烧方式等与节能关系作简朴简介。一、车用汽油机在近二十年里，车用汽油机技术进步重要有：优化燃烧室构造、采用顶置凸轮轴、单缸多气门、可变气门定期和升程机构、电控燃油喷射、稀薄燃烧和缸内直接喷射等。图1气门及气道布置对进气流量与进气涡流影响优化燃烧室构造紧凑燃烧室形状可以改进缸内气体流动，加速油气混合，提高燃烧速度，减少循环波动，这不但能减少CO和HC排放，并且能提高发动机经济性。燃烧室构造直接影响到充气效率、火焰传播速度、燃烧放热率、散热损失、爆震和循环波动等，从而影响汽油机性能。优化燃烧室构造重要体当前：（1）尽量缩短火焰传播距离，提高抗爆性能；（2）优化燃烧室几何形状以提高放热速度；（3）合理布置火花塞，提高抗爆性能；（4）有足够进排气门流通截面。图1气门及气道布置对进气流量与进气涡流影响通过上述燃烧室设计办法，在汽油机上可实现高压缩比、稀燃和速燃。如天津大学开发射流燃烧室，可实现空燃比为20稀燃，提高了汽油机经济性[3]。顶置凸轮轴采用顶置凸轮轴（OHC）发动机，由于驱动气门系统重量轻、摩擦小，并且进排气道容易布置，因此它比老式顶置气门（OHV）发动机充气效率高、效率高、升功率大。当代OHC发动机比当代OHV发动机燃油经济性高3%，比老式OHV发动机燃油经济性高6%[4]。单缸多气门国外车用汽油机已向多气门普及化方向发展，大多为4气门、5气门。图1给出了4气门气道布置对发动机流量系数及进气涡流影响。可以看出，4气门构造可以改进发动机换气特性，减少进气阻力，使进气和排气更加平稳，可提高汽油机充气效率和升功率，因而在相似功率状况下，多气门发动机可以做更小。如果再配合紧凑楔形燃烧室，火花塞中心布置，可增长压缩比，提高燃烧压力，从而达到更高性能和更低油耗。当前，4气门已成为发动机技术重要趋势，4气门发动机已在日本中高档轿车得到了广泛应用。可变气门定期和升程机构运用电子或液压系统变化发动机气门定期和升程，可提高发动机功率，减少能耗。日本本田汽车公司一方面在4气门汽油机上开发成功了可变气门定期和气门升程电子控制系统（VTEC），它能依照发动机转速和负荷自动变化气门配气相位和升程，如在小负荷时，提前关闭进气门，减小泵气损失。运用这项技术，可提高汽油机低速转矩5-8%、比功率20%。如果减小发动机排量，使其具备相似低速性能，采用气门定期和升程可变系统能减少能耗6%[4]。稀薄燃烧稀燃就是发动机在不不大于理论空燃比状况下燃烧。由于稀燃可提高工作过程中混合气比热容比，燃料也可以燃烧得更完全，传热损失少，因而可提高发动机热效率，改进燃油经济性，减少NOx排放。此外，稀燃发动机普通不受爆震极限限制，可采用高压缩比。在实际稀燃系统中，大多应用分层燃烧技术。实现稀燃核心技术是缩短火焰发展期和燃烧持续时间，并运用电控系统，依照汽油机工况变化迅速精确地控制缸内涡流、喷油次数和喷油时间，保证点火瞬时在火花塞周边形成易于着火浓混合气（空燃比为12～13.5），燃烧室别的区域为稀混合气。对于进气道喷射稀燃汽油机来说，必要采用燃油喷射与气流涡流和滚流分层相结合办法。进气涡流可实现混合气在缸内轴向分层，在不对称进气时，充量在缸内形成斜轴涡流。控制混合气分层因素是进气涡流和喷油时刻，其中，进气涡流起维持混合气分层作用，喷油时刻决定浓混合气区在缸内位置。在进气行程初期喷油，燃油一方面分布于燃烧室下部，随着活塞运动而逐渐形成均匀混合气；在进气行程后期喷油，将在燃烧室上部形成浓混合气。稀燃极限与喷油时刻关系很大，只有在进气行程某一区间内结束喷油，才干得到抱负稀薄分层混合气。如三菱汽车公司开发了垂直涡流、分层燃烧系统，用在4气门汽油机上，稀燃极限空燃比可达23:1以上，同步NOx排放减少。与理论空燃比加三元催化器发动机相比，燃油经济性提高了12%。HoieK等人运用开发变涡流系统和精准空燃比控制系统成功地开发出一种四气门稀燃汽油机，在高速区，发动机使用直气道和两气门工作，加大了充量系数；在低速区，用一种进气门形成缸内涡流并通过控制进气冲程中喷油时刻以产生轴向分层进气，采用这项技术可使发动机燃油消耗率减少10%，排放达到美国LEV原则[5]。天津大学运用进气道电控二次喷油并配合缸内滚流技术实现了准均质稀薄燃烧，在CA1102五气门汽油机上，通过不同进气和喷油模式结合，可使汽油机在空燃比不大于20时稳定燃烧[6]；在夏利轿车发动机TJ376Q上应用该技术使汽油机燃油消耗减少了15%，动力性明显增长，显示出诱人应用前景[7]。缸内直喷汽油机（GDI）与进气道喷射稀燃汽油机相比，缸内直喷稀燃汽油机绝热指数高、泵气损失和传热损失小；动态响应好，冷起动快，迅速减速断油能力强；并且燃油在缸内蒸发可减少混合气温度，提高汽油机充气效率和抗爆性，可进一步提高压缩比。如日本三菱公司应用4气门和滚流技术，可使汽油机压缩比达12.5，燃油经济性可以提高25%左右，功率提高20%-30%，并且可明显减少HC和NOx排放[8]。分层燃烧缸内直喷汽油机空燃比稀限已提高到40以上。均质混合气直喷发动机在小负荷时泵气损失大，燃油消耗量比分层燃烧时高10%左右，但比常规进气道喷射发动机低5-10%，如果采用均质稀燃和高EGR率，均质燃烧与分层燃烧方式在燃油消耗量上差别会进一步减小。如均质燃烧与可变气门定期相结合，其燃油消耗量可与分层燃烧相称。稀燃汽油机在小负荷工况下不需要关小节气门来限制进气量，基本上避免了发动机在换气过程中泵气损失。由于汽车发动机经常工作在小负荷工况，分层燃烧可使其平均燃油消耗量下降15-20%[9]。但是，稀燃火焰传播速度慢，应采用相应办法来增进缸内混合气分层、加快火焰传播，提高燃烧速度，减小燃烧循环波动率。高能点火汽油机依托重复、可靠着火达到良好性能和排放规定。对于使用化学计量比混合气汽油机来说，既有开关型晶体管式(transistor-switched)火花点火线圈即能提供足够点火能量，并能可靠工作，但对于燃空当量比φ<0.7稀燃汽油机来说，就需要更高点火能量以保证汽油机可靠着火[10]。高能点火和宽间隙火花塞有助于火核形成，缩短着火落后期，减小循环变动、扩大稀燃极限。采用电子技术加大点火能量，提高火花强度并能依照发动机工况规定自动调节点火提前角，加长火花持续时间，保证燃烧可靠，特别在稀薄燃烧时，高能点火能增进火焰核心形成，提高混合气着火性，减少排放，特别是HC排放，同步也有一定节能效果。固然由于高能点火使火花塞烧蚀增长，火花塞寿命也会缩短。汽油机喷油方略初期设计单点喷射或节气门体喷射，是在进气歧管前一种节气门处用一种喷油器喷射，不能使燃油均匀、及时地进入各气缸，已被多点喷射所代替。多点喷射是在每一气缸进气门前装一种喷油器喷油，它可明显改进各缸供油均匀性，并且动态响应比单点好。近来，为了使各气缸间油气混合过程相似以获得更好性能，各喷油器同步喷射又被按各缸发火顺序顺序喷射所代替。多点喷射使燃油分派与进气歧管构造无关，燃油分派更均匀，由于燃油分派不均匀而需要考虑分派辛烷值问题已经不需要考虑了，这样无论发动机在热态或冷态下工作，其过渡特性都是最佳。同步，由于进气歧管中只有空气，进气歧管可设计得使发动机达到最大充气量，可进一步提高发动机转矩和做功能力，并能减少能量消耗。电子控制技术使用，使得发动机喷射方略、点火时刻、抗爆震等能瞬时可调、可控。如在汽油机机体上安装爆震传感器，当爆震浮现时，爆震传感器就向ECU发出有关信号，ECU接受此信号后，就会按一定程序自动推迟点火时间，防止爆震发生。如果不发生爆震了，ECU就提前点火时间，这样就能提高发动机动力性和经济性。二、车用柴油机柴油机压缩比高，平均空燃比大，燃烧热效率高，并且构造简朴、可靠性好。近几十年来，由于世界各国竞相发展集约化节能型经济，竭力减少单位国民产值能耗，全球范畴内又掀起了控制CO2排放以缓和温室效应热潮，因而，车用柴油机又受到了青睐，其中欧洲轿车用柴油机发展不久，在新生产轿车中，装用柴油机已达50%。柴油机燃油消耗量已明显低于汽油机，但还但愿进一步减少。当前全世界已树立起轿车3L/100km油耗目的，因而还需要对柴油机进行优化改进。为此，需采用下列技术办法：直接喷射式燃烧室老式看法是非直喷式燃烧室柴油机高速性好、工作平顺、噪声低，合用于轻型车，但它固有缺陷是节流和散热损失大，燃油消耗量高，冷起动困难。当代直喷式柴油机已可以以4000-5000r/min转速运营，其燃油消耗量比非直喷式柴油机低10%左右，且增压强化潜力大，起动性能好[9]。每缸4气门构造4气门构造可增大进排气流道面积，提高充量系数，减少泵气损失；喷油器可以垂直布置于气缸轴线附近，对油气混合有利；通过开关两个进气道之一可获得可变进气涡流比，拓宽柴油机高效工作转速范畴。老式看法是只有缸径130-150mm以上大功率高速、强化柴油机可用每缸4气门构造。但当代轿车柴油机，虽然缸径小到70-80mm，也但愿采用这种构造。增压中冷涡轮增压是提高柴油机充气量和功率密度、减少燃油消耗重要手段之一，同步它可以减少柴油机PM和烟度排放，但增压会使发动机循环温度提高，NO排放增长。采用中冷技术可减少进气温度，提高进气密度，可进一步提高发动机功率，同步能减少循环温度，抑制NO生成。但采用常规涡轮增压器不能在很宽运转范畴内与柴油机良好匹配，如采用低速匹配可改进发动机低速性能，但高速性能受损；采用高速匹配则低速性能和加速性变差。采用带排气旁通阀增压器可缓和这一矛盾，但排气能量损失势必影响发动机经济性。只有电控可变几何截面或可变喷嘴涡轮增压器，才干依照发动机工况规定，适时调节涡轮喷嘴截面积以达到所需增压压力，实现从低速到高速全工况优化，使柴油机性能得到很大提高，并可以在很大转速范畴内获得高达1.5-1.8MPa平坦平均有效压力。通过增压，在不减少发动机功率输出状况下，可缩小发动机尺寸，可节油10%[11]。高压燃油喷射系统柴油机要尽快实现油气均匀混合，以保证燃烧迅速、完全，除了必要空气流动外，燃油雾化质量至关重要。研究表白：为了保证柴油机实现高效低排放燃烧，喷油压力应从当前50-100MPa提高到150-200MPa。对于当前广泛使用泵—管—喷嘴式喷油系统来说，喷油压力过高很易导致异常喷射，并且这种喷油系统只有在最高转速和最大负荷下才干产生最高喷油压力，而在低速、小负荷时，喷油压力迅速下降。此外，这种喷油系统很难实现喷油规律控制。共轨式燃油喷射系统采用独立高压供油泵，可提供很高喷油压力（>150MPa），并且通向各喷油器高压油管很短，不会浮现不可控制异常喷射状况。此外，喷油压力与发动机转速和负荷无关，即在低速小负荷工况时能维持足够喷油压力，且可独立控制喷油。通过对喷油器中电磁阀恰当控制，共轨系统能实现多次喷射，可减少燃烧噪声和NOx排放。具备高喷射压力柴油机，大型载重车比燃油消耗率已达150g/kWh，轿车柴油机比燃油消耗率也能低于205g/kWh。大众公司开发Lupo3缸轿车，用泵喷嘴可实现200MPa压力，该车百公里油耗仅为3升。除此之外，减少活塞环张力、优化活塞裙部或其承载面、减少气缸套扭曲变形，减少运动件摩擦，能改进发动机经济性2%，用滚动凸轮挺柱代替滑动挺柱，可改进燃油经济性2%[4]；运用电子或液压驱动器关闭某些气缸进排气门，使其不工作，可减少发动机燃油消耗7-10%[4]。依照车辆性能规定适时调节压缩比，如在低负荷时，发动机以高压缩比工作以节油，而在高负荷时用低压缩比以防止爆震。不久将来，可变压缩比在9.6:1-21:1之间发动机将被设计出来，据称节油率可达30%[11]。三、均质充量压缩着火（HCCI）燃烧技术HCCI燃烧方式能有效地解决老式均质稀燃汽油机燃烧速度慢缺陷，是有别于老式汽油机均质点燃预混燃烧、柴油机非均质压燃扩散燃烧和GDI发动机分层稀薄燃烧方式第4种燃烧方式。HCCI发动机运用是均质混合气，通过提高压缩比或可变压缩比、采用废气再循环、进气加温和增压等手段提高缸内混合气温度和压力，促使混合气压缩自燃，并在缸内形成多点着火，从而减少火焰传播距离和燃烧持续期。HCCI燃烧方式与柴油机不同点在于：柴油机在着火时刻燃油还没有完全蒸发混合，进行是以扩散燃烧方式主燃烧，燃烧过程重要受燃油蒸发速率及其与空气混合速率控制。而HCCI燃烧方式则在着火此前已经形成了均匀混合气，其燃烧方式是预混燃烧模式，它燃烧速率只与燃料化学反映动力学关于。HCCI发动机燃烧热效率接近Otto循环，其重要因素是[12]：（1）节流损失小HCCI发动机对负荷控制是通过调节燃油喷射量、变化空燃比来实现，因而节气门节流损失小。（2）压缩比高对于常规汽油机来说，由于其空燃比限制在化学计量比附近，其压缩比不能太高（8:1-12:1），否则容易浮现爆燃。HCCI发动机工作混合气较稀，采用汽油作燃料时，可以在过量空气系数为3-9范畴内稳定燃烧。为了实现压缩自燃，必要采用高压缩比（12:1-21:1，与直喷柴油机相近）。高压缩比意味着高批示热效率。（3）燃烧持续期短HCCI是多点同步着火，火焰不需要在整个气缸内传播，使燃烧持续期缩短。丰田汽车公司[13]研究表白：HCCI发动机平均批示压力与GDI汽油机和柴油机相称，其燃油消耗率水平甚至达到180-200g/kWh，批示热效率超过50%，达到直喷式柴油机水平，并且随着进气温度提高，HCCI燃烧稀燃界限可拓宽至空燃比80以上。HCCI燃烧还具备低污染潜力。从理论上讲，在HCCI燃烧过程中，均匀空燃混合气及残存废气被压缩，燃烧在多点同步发生，无明显火焰前锋，燃烧温度比较均匀，NOx和PM形成被有效抑止。但HCCI燃烧方式燃烧峰值压力高、可运转范畴狭窄、燃烧控制比较困难，因而，完全意义上HCCI发动机投入使用时间很难预测，但采用各种燃烧模式相结合发动机可以较快投入使用，在起动和大负荷时使用点燃或压燃，在中低负荷时转换为HCCI燃烧方式，使发动机在中低负荷有良好经济性和较低排放。将来排放法规对NOx和微粒排放提出了越来越严格规定，因此在柴油机上使用HCCI方式将会受到越来越广泛关注。四、结束语 由于各种新材料、新工艺、新型设计办法广泛应用，人们对发动机燃烧过程结识不断进一步，新型燃烧方式采用，并辅之以良好电子控制技术作为保证，发动机在节能降耗、减少有害排放物等方面必将发挥更大作用。就国内来说，现行使用发动机整体水平比较落后，应推广低能量消耗、低污染排放发动机技术，以提高能量运用率、改进国内大气环境质量。参照文献PlotkinSE.EuropeanandJapanesefueleconomyinitiatives：whattheyare，theirprospectsforsuccess，theirusefulnessasaguideforUSaction.EnergyPolicy291073–1084，.刘铁男.中华人民共和国燃料乙醇产业发展.中华人民共和国能源，，3：6-10.尚秀镜，刘友钧.射流燃烧技术在车用汽油机上应用研究.内燃机学报，16(3)：335-341，1998.U.S.Congress，OfficeofTechnologyAssessment.ImprovingAutomobileFuelEconomy：NewStandards，NewApproaches.Washington，DC：U.S.GovernmentPrintingOffice，October1991.HorieKetal.Thedevelopmentofahighfueleconomyandhighperformancefour-valveburnengine.SAE920455，1992.陈强.五气门汽油机电控开发系统及低排放稀薄燃烧实验研究.天津大学学位论文，1999-03.肖浩栋.二气门电控TJ376Q汽油机稀混合气燃烧过程研究.天津大学学位论文，-03.ZhaoF.，LaiM.C.，HarringtonD.L.Automotivespark-igniteddirect-injectiongasolineengines.Prog.EnergyCombust.Sci.25437–562，1999.刘巽俊，汽车发动机在节能和排放领域新进展，汽车技术，4，.DaleJD，CheckelMD，SmyPR.Applicationofhighenergyignitionsystemstoengines.Prog.EnergyCombust.Sci.23：379-398，1997.RoadSafetyandMotorVehicleRegulationTransportCanada.AdvancedTechnologyVehiclesProgram–AnnualReport.Ottawa，OntarioJanuary，.ChristensenM，etal.Demonstratingthemulti-fuelcapabilityofahomogeneouschargecompressionignitionenginewithvariablecompressionratio.SAEpaper1990-01-3679.AoyamaT，etal.Anexperimentalstudyonpremixed-chargecompressionignition.SAEpaper892068.国外醇类燃料发展及醇类燃料在国内应用张永光石油化工科学研究院一、概述乙醇（CH3CH2OH）、甲醇（CH3OH）均是重要有机化工原料，在化学、医药、轻工、纺织及运送等行业均有着广泛用途。乙醇重要用作溶剂，也用于制染料、涂料、合成橡胶、医药、洗涤剂、化妆品等。乙醇既可以由乙烯水合制成，也可由谷类、甘蔗和任何含淀粉或糖类农作物为原料采用生物发酵办法制成。当前，国际上燃料乙醇总产量约为2400万吨，巴西是世界上最大乙醇生产国之一，乙醇产量达到1031万吨，其重要生产原料是甘蔗。美国既有乙醇生产能力约为868.88万吨，乙醇产量达到650万吨左右，其重要原料为玉米。国内乙醇生产重要依托玉米、薯类和甘蔗等发酵制取。当前，全国乙醇产量约200余万吨/年。甲醇重要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲脂等各种有机化工产品，甲醇也是农药、医药原料，甲醇还是非常重要溶剂之一。当前，国际上甲醇重要由天然气（当前约占世界78％）、重油（占10％）、石脑油（占7％）、液化石油气（占3％）、煤炭（占2％）生产，国内甲醇重要是以煤炭为原料生产。甲醇生产办法重要是合成法。当前，全世界甲醇生产能力已达3700万吨/年，全世界甲醇产量达2835万吨。国内既有甲醇生产厂家月100家，甲醇生产能力299.15万吨，全国甲醇产量为206万吨，进口150万吨。19，美国人HenryFord设计并制造了世界上第一台使用纯乙醇汽车；30年代乙醇在美国第一次和汽油混合用于汽车燃料；同期，在德国、法国、巴西和新西兰等国也开始了乙醇/汽油混合燃料应用。70年代第二次世界石油危机后，世界各国从寻找代替燃料目出发，纷纷开展一系列掺醇汽油或纯甲醇（纯乙醇）代替车用汽油研究工作。其中，巴西、美国等国曾先后推广使用含10％、22％、85％等不同比例乙醇车用燃料。德国、瑞典、新西兰等国先后曾推广使用含15％甲醇M15汽油，1987年美国加州开始推广使用含85%甲醇汽油。当前，巴西汽油只有20%乙醇含量乙醇汽油和纯乙醇燃料，美国市场上以10%乙醇含量乙醇汽油为主。1990年，美国国会通过空气清净法（修正案），为改进都市空气质量，开始实行含氧及新配方汽油筹划，规定在汽油中添加含氧量≯2.7%（m/m）含氧化合物。当前，美国约有17个州在使用新配方汽油，新配方汽油用量约占全美汽油消耗量3.5亿吨1/3，其中，大概有25％汽油使用乙醇（乙醇加入量约5.7-10％）。国内开展乙醇燃料研究及应用工作并不多，据不完全理解，“八五期间”，在交通部能源管理办公室主持下，交通部属关于科研机构对乙醇作为车用燃料进行了一系列研究，其中，1985年，云南省科委和云南交通科学研究所进行了E60乙醇汽油（含60％工业乙醇）发动机台架及行车实验；1986-1990年；福建省交通科学技术研究所开展了E20乙醇汽油应用研究；交通部公路科学研究所先后进行E20、E40、E60及100％乙醇汽油应用研究等。9月～10月，依照国务院领导批示，国家经贸委组织中华人民共和国石化集团公司等