第8章 燃料与排放.ppt

汽车排放污染及控制,主讲人衣丰艳,第1章绪论第2章汽车排放污染物的生成机理和影响因素第3章汽车发动机的排放特性第4章车用汽油机机内净化第5章车用柴油机机内净化第6章车用汽油机后处理净化,,汽车排放污染及控制目录,第7章车用柴油机后处理净化第8章燃料与排放第9章汽车排放污染物净化方案及分析第10章汽车排放及测试第11章排放标准,,汽车排放污染及控制目录,课程内容,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,第8章燃料与排放,介绍了车用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。,汽油对排放的影响,第8章燃料与排放,汽油对排放的影响,第8章燃料与排放,汽油辛烷值的影响,汽油的辛烷值高，则抗爆燃能力强，辛烷值低可能引起较强的爆燃，并增加NOX排放量。,汽油挥发性的影响,汽油的挥发性对NOX排放没有影响，对CO排放影响也很小。,汽油密度的影响,汽油密度变化对于标准燃料调整的发动机排放的影响实际上可以忽略不计。,汽油对排放的影响,第8章燃料与排放,烃类组成的影响,烷烃的热稳定性好；烯烃具有较高的辛烷值,但热稳定性差，易于在发动机的进气系统里形成胶状沉淀物；芳烃燃烧温度高，从而增加了NOX排放量，重的芳烃和其它高分子重化合物都有可能在汽油机燃烧室表面形成沉淀物，增加排气中的HC和NOX排放。,硫含量的影响,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，汽油中硫的质量分数ωS从10-4降到10-5数量级时，HC、CO、NOX等均有显著的下降。,添加剂对汽油的排放也有一定影响,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,十六烷值的影响,十六烷值下降时柴油机冷起动性能变差，柴油机容易排气冒白烟，引起排放增加。,粘度、密度和馏程的影响,柴油粘度增加，雾化变差，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。,芳烃含量的影响,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,硫含量的影响,柴油中的硫含量比汽油高得多，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。,添加剂的影响,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，可显著降低柴油机排气的烟度，这类添加剂被称为消烟剂。柴油中还能加有机添加剂，它们一般都能改善柴油机的排放状况。,燃料的改善,第8章燃料与排放,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；需要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；降低柴油中的硫含量则是低排放柴油的标志性特征。,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，它是地表下岩石储集层中自然存在的、以轻质碳氢化合物为主体的气体混合物，主要成分是甲烷，其余为乙烷、丙烷、丁烷及少量其它物质。地球上天然气资源丰富，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,天然气的排放性能,第8章燃料与排放,实验表明，燃用压缩天然气的CO和HC排放较汽油明显降低，甲烷的排放增加。此外，使用中发现纯压缩天然气汽车NOx排放高。,图8-7压缩天然气概念车,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，混合气更均匀，燃烧更完全。另外，天然气的主要成分甲烷中只有一个碳分子，从理论上讲，燃烧产物中CO较少。,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。丙烷沸点低，极易汽化，冷起动性好，但热值低；丁烷沸点高，不易汽化，但热值高。LPG排放污染物较低，但比CNG的排放要高。,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、排放污染物低等优点。,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。它与电动车、天然气汽车一样，都是新能源和低公害汽车。醇类燃料汽车发展较早，到目前为止，在技术方面和成本方面醇类汽车已经达到实用阶段。,醇类分子,醇类燃料资源丰富，可从众多的原料中提取。,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,醇类燃料的应用,第8章燃料与排放,E85汽车怠速排放与同型汽油车排放对比,,醇类燃料在汽车上的主要三种类型掺烧、纯烧和改质。掺烧主要是醇（甲醇或乙醇）以不同的比例掺入汽油中；纯烧类型是指单纯燃烧甲醇或乙醇燃料；改质类型现在主要是指甲醇改质。利用发动机的余热将甲醇生成为H2和CO，然后输送到发动机内燃烧。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，植物油热值略低，但因密度大，体积热值较接近；植物油馏分比柴油重得多，粘度和表面张力比柴油大，雾化困难；自燃点高而十六烷值低，发火性差，着火延迟期长；残碳高，燃烧室易生成沉积物。此外，植物油易生成胶状物堵塞油路。,纯植物油用作柴油机燃料时，通过加大喷油提前角，增加油泵循环供油量等措施，可以获得良好的动力性。但使用纯植物油冷起动困难，而且容易出现过滤器堵塞、燃烧室积碳、活塞环粘接、润滑油稀释等问题。,,植物油,第8章燃料与排放,几种植物油的主要性质表,氢气,第8章燃料与排放,氢气作发动机燃料有许多优点资源丰富，热值高，排放污染少。它既可以借助化工技术从煤、天然气等化石能源制取，也可利用太阳能、核能等自然能源分解水获得。氢作为代用燃料，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,近年来，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；氢可以在汽油机和柴油机上使用，在汽油机上使用时，通过氢气空气混合气经氢气与空气混合在进气行程送入汽缸即可；柴油机使用氢燃料时，由于氢的着火温度高，难于自行燃烧，一般采用火花塞或炽热表面点火。,氢作为车用发动机燃料的主要问题是氢的能量密度很低，以目前的技术，相对而言，使用液氢比较可行，但超低温技术价格昂贵；另外，氢的制造成本还很高。,随着技术的进步，一般认为在本世纪中叶开始将会大量使用氢作为发动机的燃料。,作业,8.1影响汽油机排放的主要因素有哪些8.2影响柴油机排放的主要因素有哪些8.3你认为应该如何改善汽油品质来降低汽油机的排放8.4你认为应该如何改善柴油品质来降低柴油机的排放8.5主要的代用燃料有哪些8.6你认为最有前途的代用燃料是什么它具有什么优势,