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第1章 醇燃料 1

1.1 醇燃料及其生产简介 1

1.1.1 醇燃料的含义 1

1.1.2 醇燃料的生产简介 2

1.2 醇燃料的性质 2

1.2.1 醇燃料的理化性质 2

1.2.2 醇燃料的燃烧特性参数 7

1.3 燃料乙醇 8

1.3.1 国际重视燃料乙醇的开发与应用 8

1.3.2 乙醇燃料应用广泛 11

1.4 醇燃料与汽油的混溶 15

1.4.1 燃料的混溶 15

1.4.2 混合燃料的性质 17

1.5 醇燃料燃烧过程的特点 23

1.5.1 混合气分配的不均匀性 23

1.5.2 均质预混合燃烧过程 23

1.5.3 滞燃期 24

1.5.4 低负荷时醇燃料的燃烧 25

1.5.5 甲醇燃烧时的主要氧化反应 26

1.5.6 醇发动机热效率的综合分析 26

参考文献 27

第2章 在汽车上用乙醇燃料 28

2.1 在汽油车上掺烧乙醇 28

2.1.1 我国早期的试验研究 28

2.1.2 我国推广的E10 29

2.1.3 影响汽油乙醇混合燃料性质的因素 31

2.1.4 汽车使用混合燃料的性能 33

2.1.5 汽车使用E10的排放 34

2.2 在柴油车上掺烧乙醇 35

2.2.1 柴油机掺烧乙醇的意义 35

2.2.2 混合燃料的理化性质及评估 36

2.2.3 国内在柴油机上掺烧乙醇 38

2.2.4 国外研究及应用乙醇／柴油混合燃料的简况 42

2.2.5 汽车使用混合燃料时的注意事项 44

2.3 汽油车使用E100的技术 45

2.3.1 概述 45

2.3.2 奥托循环乙醇燃料汽车的实例 46

2.4 柴油车使用E100的技术 50

2.4.1 火花塞助燃乙醇发动机 50

2.4.2 高压缩比法 52

2.4.3 分层充气乙醇发动机 52

2.5 含水乙醇燃料汽车 55

2.5.1 瑞典开发的含水乙醇汽车 55

2.5.2 巴西使用含水乙醇的部分经验 57

参考文献 58

第3章 甲醇燃料发动机及汽车 59

3.1 涡流燃烧室甲醇发动机 59

3.1.1 狄塞尔循环发动机燃用醇燃料的难点及途径 59

3.1.2 火花塞助燃甲醇发动机 60

3.1.3 电热塞助燃甲醇发动机 66

3.2 直喷燃烧室甲醇发动机 71

3.2.1 提高压缩比及燃烧室表面温度 71

3.2.2 电热塞的位置及功率 73

3.2.3 供油参数的调整 74

3.2.4 ZH1105甲醇发动机的性能 75

3.2.5 预燃室发动机使用电热塞助燃的实例 75

3.2.6 电热塞与火花塞助燃方法的比较 76

3.3 使用着火改善剂的醇燃料发动机 77

3.3.1 概述 77

3.3.2 冷启动性能试验 80

3.3.3 供油提前角及喷油压力的调整试验 80

3.3.4 使用不同AVOCET添加量的试验 81

3.3.5 使用钢顶空气隔热组合活塞 81

3.3.6 用M100+AVOCET同时掺烧少量氢气 82

3.3.7 单缸发动机使用甲醇加助燃剂的结果 83

3.4 提高醇燃料发动机热效率的措施 84

3.4.1 概述 84

3.4.2 进气节流 84

3.4.3 加大油泵柱塞直径 85

3.4.4 掺烧甲醇蒸气 85

3.4.5 高压甲醇的预热 86

3.4.6 新设计的涡流燃烧室连接通道 87

3.4.7 带外套的电热塞 88

3.4.8 采用氧化锆层活塞顶及陶瓷燃烧室镶块 89

3.4.9 采用带空气隔层的钢顶活塞 90

3.4.10 采取综合技术措施的效果 92

3.4.11 提高甲醇发动机热效率试验研究的主要结果 93

3.4.12 不同燃烧室使用醇燃料的要点 93

3.5 M100甲醇燃料汽车 94

3.5.1 我国M100甲醇燃料汽车简况 94

3.5.2 甲醇燃料汽车的基础研究及基本技术 97

3.5.3 狄塞尔甲醇燃料汽车 100

3.5.4 M85甲醇燃料汽车 106

3.5.5 二甲醚助燃甲醇燃料汽车 111

参考文献 115

第4章 灵活燃料汽车总论 117

4.1 开发的目的及意义 117

4.2 FFV的开发历程及构成 118

4.2.1 FFV的开发历程 118

4.2.2 FFV的构成 119

4.3 国外研发灵活及醇燃料汽车的概况 121

4.3.1 概述 121

4.3.2 德国 122

4.3.3 美国 123

4.3.4 日本 125

4.3.5 荷兰及韩国 125

4.3.6 巴西 125

4.3.7 瑞典 125

4.3.8 国际醇燃料会议 126

4.4 狄塞尔醇燃料车及我国醇燃料车的简况 127

4.4.1 开发狄塞尔循环醇燃料车的概况 127

4.4.2 我国醇燃料汽车研究及应用的简况 129

4.5 灵活燃料汽车工作原理及电控 130

4.5.1 工作原理 130

4.5.2 电控 132

4.6 开发灵活燃料汽车的要点 134

4.6.1 基础汽油机的选择及目标要求 134

4.6.2 选择压缩比及控制策略的考虑 134

4.6.3 开发工作的重点 135

参考文献 136

第5章 醇燃料组成传感器 137

5.1 类型及设计基础 137

5.1.1 概述 137

5.1.2 设计基础 137

5.2 光学法燃料传感器 139

5.2.1 工作原理 139

5.2.2 使用中出现过的现象 139

5.2.3 传感器的改进 140

5.2.4 与测声速结合的传感器 141

5.3 电容法燃料传感器 141

5.3.1 工作原理 141

5.3.2 测量技术及结构设计 142

5.4 燃料组成传感器的特性曲线 143

5.4.1 温度补偿 143

5.4.2 输出电压与燃料电导率的关系 143

5.4.3 燃油压力的影响 143

5.4.4 使用甲醇、乙醇传感器输出的差异 144

5.4.5 甲醇／乙醇／汽油混合燃料的介电常数及传感器输出 144

5.4.6 对光学法及电容法两种燃料传感器的评估 144

参考文献 145

第6章 奥托循环醇燃料汽车 146

6.1 供油系 146

6.1.1 概述 146

6.1.2 燃油系的布置 146

6.1.3 燃油泵 147

6.1.4 喷油器 148

6.1.5 燃油箱及油管 150

6.1.6 燃油过滤器的堵塞及燃油系零件的锈蚀 151

6.2 点火系 152

6.2.1 概述 152

6.2.2 火花塞 152

6.3 高比例及纯醇燃料汽车 154

6.3.1 M85汽车 154

6.3.2 E85汽车 157

6.3.3 M90汽车 158

6.3.4 M100汽车 159

6.3.5 达到超低排放法规（ULEV）的M100汽车 160

6.3.6 排放物低于超低排放法规（ULEV）要求的E85车 160

6.3.7 高压比燃烧室汽油机使用M100 163

6.3.8 直喷汽油机改用M100 165

6.3.9 同排量发动机使用醇燃料及柴油的比较 170

6.4 灵活燃料汽车的优化及性能 171

6.4.1 概述 171

6.4.2 不同比例的混合燃料的使用 172

6.4.3 灵活燃料汽车使用目标及优化 173

6.4.4 灵活燃料汽车的性能 175

6.4.5 灵活燃料汽车的排放 177

参考文献 180

第7章 狄塞尔循环醇燃料汽车 182

7.1 特点及发展 182

7.1.1 历程简介 182

7.1.2 特点 182

7.1.3 发展趋势 183

7.2 醇燃料汽车的供油系及助燃方案 183

7.2.1 汽车供油系的布置 183

7.2.2 单喷油器喷射双燃料供油系 184

7.2.3 喷油泵及喷油器的变动 185

7.2.4 助燃方案 185

7.3 狄塞尔循环四冲程醇燃料汽车 188

7.3.1 火花塞助燃醇燃料汽车 188

7.3.2 电热塞助燃醇燃料汽车 193

7.3.3 醇燃料发动机新型燃烧室 203

7.4 狄塞尔循环二冲程醇燃料汽车 206

7.4.1 底特律二冲程醇燃料汽车的简况 207

7.4.2 主要技术措施 207

7.4.3 底特律二冲程甲醇汽车的性能 211

7.5 醇燃料及汽油自燃的技术 212

7.5.1 概述 212

7.5.2 高压缩比乙醇自燃发动机 212

7.5.3 高压比及排气再循环 213

参考文献 214

第8章 醇燃料汽车用材料及润滑油 216

8.1 零部件的清洁度及磨损 216

8.1.1 概述 216

8.1.2 表面清洁度及积垢 216

8.1.3 生锈及磨损 217

8.1.4 醇燃料汽车开发初期零部件损伤概况 217

8.2 腐蚀及磨损机理 218

8.2.1 润滑油中掺入甲醇及水 218

8.2.2 腐蚀磨损 220

8.2.3 摩擦及磨料磨损 220

8.3 材料相容性及表面处理 220

8.3.1 金属材料 220

8.3.2 橡胶件 221

8.3.3 材料的相容性 222

8.3.4 我国早期醇燃料汽车用材料研究结果 223

8.4 醇燃料发动机用润滑油 223

8.5 减少零件磨损提高使用寿命的对策 224

8.5.1 概述 224

8.5.2 醇燃料用腐蚀抑制剂 225

8.5.3 影响醇燃料发动机零件磨损程度的因素 225

8.5.4 对使用条件不同的汽车应区别对待 227

8.5.5 使用初步改装的醇燃料汽车的注意事项 227

参考文献 227

第9章 发动机的冷启动与气阻、早燃及敲缸 229

9.1 冷启动的难点及试验 229

9.1.1 醇燃料发动机冷启动的难点 229

9.1.2 发动机冷启动试验 230

9.1.3 冷启动过程缸内温度的变化 231

9.1.4 节气门开与关的状态下冷启动的结果 231

9.2 冷启动过程及机理 233

9.3 改善冷启动性能的措施 235

9.3.1 改变燃料的组成及性质 235

9.3.2 改善冷启动性能的结构措施 238

9.4 影响冷启动的因素及冷启动水平 245

9.4.1 影响冷启动的因素 245

9.4.2 醇燃料发动机冷启动水平 246

9.5 气阻及热启动性能 247

9.5.1 气阻及避免气阻的措施 247

9.5.2 热启动性能 249

9.6 早燃与敲缸 249

9.6.1 醇燃料的早燃及其危害 249

9.6.2 影响早燃的因素及防止早燃的对策 250

9.6.3 醇燃料的敲缸 251

参考文献 253

第10章 醇燃料汽车的排放 254

10.1 概述 254

10.1.1 发动机、燃料与排放三位一体 254

10.1.2 醇燃料发动机及汽车排放的基本情况 254

10.2 发动机掺烧醇燃料的排放 255

10.2.1 汽油机掺烧醇燃料的排放 255

10.2.2 柴油机掺烧醇燃料的排放 256

10.2.3 蒸发排放 258

10.3 醇燃料汽车的排放 260

10.3.1 奥托循环醇燃料汽车的排放 260

10.3.2 狄塞尔循环甲醇汽车的排放 262

10.3.3 狄塞尔循环乙醇汽车的排放 264

10.3.4 醇燃料汽车排放的认证参考值 264

10.3.5 醇燃料汽车排放的基本情况 266

10.4 达到低排放及超低排放的实例 267

10.4.1 达到低排放法规的实例 267

10.4.2 美国公共汽车用甲醇发动机、柴油机的排放与标准的比较 267

10.4.3 达到超低排放法规醇燃料汽车的实例 268

10.5 醇燃料汽车排放研究的扩展与深入 268

10.5.1 关于未燃烃的研究 268

10.5.2 燃油经济性与排放 271

10.5.3 有机物形成臭氧——光化学烟雾的研究 271

10.5.4 有毒排放物 273

10.5.5 汽车排放对社会影响的经济分析 274

10.6 燃料生命周期评估 275

10.6.1 目的及意义 275

10.6.2 研究方法 275

10.6.3 燃料生命周期评估结果的实例 277

参考文献 279

第11章 未燃甲醇及甲醛 280

11.1 未燃甲醇及甲醛的生成机理 280

11.1.1 甲醇的氧化机理 280

11.1.2 甲醛及未燃醇的生成机理 283

11.2 甲醇及甲醛的毒性及其限值 285

11.2.1 甲醇的毒性 285

11.2.2 甲醇对生态环境的影响 286

11.2.3 甲醇与汽油混合燃料的毒性 286

11.2.4 乙醇与高级醇的毒性 287

11.2.5 甲醇对人体健康及环境的危害与汽油的比较 287

11.2.6 甲醛的毒性 288

11.2.7 有关大气环境中甲醛及甲醇含量的标准 288

11.2.8 未燃甲醇及甲醛的排放法规 288

11.3 发动机排气的臭味 290

11.3.1 臭味的种类 290

11.3.2 成因及危害 291

11.3.3 影响因素及目前的控制措施 291

11.4 未燃醇及醛的测试方法及排放特性 291

11.4.1 未燃醇及醛的测试方法 291

11.4.2 未燃醇及醛的排放特性 292

11.4.3 未燃醇及醛的排放要点 295

11.5 影响未燃醇及醛排放的因素 295

11.5.1 发动机的运转工况 295

11.5.2 发动机的排量 296

11.5.3 混合气的空燃比 296

11.5.4 混合燃料中甲醇含量 297

11.5.5 汽车行驶里程 297

11.6 降低未燃醇及醛的措施 297

11.6.1 国内情况 297

11.6.2 国外降低未燃醇及醛排放的部分措施 300

参考文献 302

第12章 醇燃料汽车的车队使用试验 303

12.1 开发替代燃料汽车的基本过程 303

12.1.1 可行性调研及实验室基础试验 303

12.1.2 立项试验研究 303

12.1.3 车队使用试验 304

12.1.4 产业化及推广使用 304

12.2 目的、要求及实例的简况 304

12.2.1 车队试验的目的要求 304

12.2.2 我国醇燃料汽车车队使用试验 305

12.2.3 国外车队试验的实例 305

12.3 组织准备及实施 306

12.3.1 组织及管理 306

12.3.2 准备工作 307

12.3.3 车队使用试验的实施 310

12.4 主要结果及经验 312

12.4.1 燃料组成及质量 312

12.4.2 基础设施 313

12.4.3 奥托循环发动机及汽车的技术状态 313

12.4.4 狄塞尔循环发动机车队 313

12.4.5 零部件工作中产生的故障及磨损 314

12.4.6 车队使用试验的影响及作用 315

12.5 醇燃料汽车的推广应用及产业化 315

12.5.1 首先推广和应用什么样的醇燃料汽车 315

12.5.2 用户及生产厂家的考虑 315

12.5.3 开展配套工程的工作 316

参考文献 317

第13章 醇燃料汽车的技术发展 318

13.1 稀燃醇燃料汽车 318

13.1.1 醇燃料发动机的稀燃技术 318

13.1.2 稀燃发动机的发展 320

13.1.3 稀燃发动机用的新概念三效催化剂 323

13.1.4 新催化剂的效果及改善的需要 324

13.1.5 降低冷启动及低温工况排放的技术 325

13.2 低释热及催化反应技术 328

13.2.1 低释热技术 328

13.2.2 催化反应技术 331

13.3 均匀预混合压缩自燃——新型燃烧过程 332

13.3.1 特点及机理 332

13.3.2 在汽油机上研究新过程的概况 334

13.3.3 HCCI使用排气再循环的作用及部分研究结果 335

13.3.4 可变气门正时及升程的应用 338

13.3.5 可变压缩比的应用 341

13.3.6 可控自燃（CAI）的另一实例 342

13.3.7 在柴油机上研究HCCI 344

13.3.8 在轻型柴油机上开发HCCI 347

13.4 醇燃料HCCI过程的研究 348

13.4.1 概述 348

13.4.2 燃烧室温度对醇HCCI过程的影响 349

13.4.3 混合气稀释度的影响 351

13.4.4 乙醇HCCI过程的研究 352

13.4.5 乙醇HCCI与火花点燃的比较 356

参考文献 358

第14章 醇燃料的可持续发展与技术创新 359

14.1 醇燃料的可持续发展 359

14.1.1 原料资源丰富，向以生物质为原料发展 359

14.1.2 醇燃料得到广泛的应用 359

14.1.3 使用醇燃料的性能优于石化燃料 361

14.1.4 醇燃料是新能源 361

14.1.5 醇燃料可持续发展——国际上普遍的观点 362

14.2 生产技术的发展 362

14.2.1 用天然气直接制甲醇 362

14.2.2 生物质生产甲醇及二甲醚 363

14.2.3 造纸工业的黑色废液生产甲醇及二甲醚 363

14.2.4 二氧化碳与氢合成甲醇 365

14.2.5 纤维乙醇 365

14.3 内燃机及汽车使用醇燃料的性能良好 370

14.3.1 汽油机改用醇燃料的性能 370

14.3.2 柴油机使用醇燃料的性能 372

14.3.3 副产品石脑油的应用 372

14.4 地球变暖、醇燃料与新的经济模式 374

14.4.1 地球变暖危及人类生存 374

14.4.2 汽车工业面临新的排放法规 376

14.4.3 使用醇燃料能降低CO2排放 378

14.4.4 新的经济发展模式 379

14.5 应用技术的发展与创新 380

14.5.1 含水醇燃料应用技术的发展 380

14.5.2 高效的醇发动机与甲醇裂解复合装置 382

14.5.3 直喷汽油机使用醇燃料的性能 383

14.5.4 高性能机械增压醇燃料发动机 385

14.5.5 生物动力 386

14.5.6 减小发动机尺寸的技术路线 387

14.6 可变技术与灵活燃料内燃机 387

14.6.1 内燃机可变技术的类型及目的 387

14.6.2 可变压缩比 388

14.6.3 可变气门正时及升程 390

14.6.4 开发灵活燃料内燃机可行性的分析 391

参考文献 393

第15章 醇燃料标准 395

15.1 概述 395

15.1.1 国内情况简介 395

15.1.2 国外简况 396

15.2 醇燃料标准的特性及目的 397

15.2.1 醇燃料标准的特性 397

15.2.2 应能实现的目的 398

15.3 甲醇燃料标准 398

15.3.1 甲醇品质的调整 398

15.3.2 化工用甲醇的规范及混合燃料中含氧物的限额 398

15.3.3 M15的规范 400

15.3.4 M85及E85的燃料规范 400

15.3.5 M100的规范 404

15.4 乙醇燃料标准 405

15.4.1 国外部分对乙醇燃料的要求 405

15.4.2 我国燃料乙醇的标准 406

15.4.3 柴油／乙醇混合燃料的规范 407

15.5 对标准中燃料特性的分析 408

15.5.1 变性甲醇与燃料甲醇 408

15.5.2 燃料的蒸气压 408

15.5.3 燃料化学稳定性的基本分析 408

参考文献 409