乙醇发动机
仪器设备
乙醇发动机‌是一种使用乙醇作为燃料的发动机,具有较高的能量密度和环保性。乙醇发动机的工作原理与传统的汽油发动机类似,但使用乙醇作为燃料。
注意事项
发动机燃用乙醇还应注意以下问题:
1、乙醇燃烧生成的乙酸酸性大大强于汽油燃烧产物的酸性,使用普通润滑油容易造成发动机磨损,在乙醇发动机中必须采用专用润滑油来防止这些磨损;
2、乙醇对部分金属和橡胶具有腐蚀性,必须在发动机上采取相应保护措施;
3、乙醇在抗磨损性能上和汽油无法相比,具体的磨损量需通过可靠性试验检证。
背景介绍
乙醇被认为是最有前途的汽车清洁代用燃料之一,这主要是由于乙醇的理化和热工性能与汽油接近,并且乙醇可从甘蔗、淀粉植物、野生植物中制取,属于可再生燃料,因此,乙醇是点燃式内燃机的优异代用燃料。
生产乙醇的原料有甘蔗、甜菜、玉米、薯类、大麦、木屑、树枝、秸杆及化工原料乙烯等。另外在我国的野生植物资源中如菊芋土茯苓橡子等也可以作为生产乙醇的原料。由此可见,生产乙醇的原料来源是十分宽广的。
由于乙醇适合作为车用发动机的燃料,并可以用农产品做原料生产,因此,一些农产品资源丰富的国家便开始利用本国农产品的资源优势,进行乙醇的生产加工。美国和巴西是世界上最早将乙醇加入汽油并作为车用发动机燃料的国家,美国生产乙醇的原料主要是玉米,巴西生产乙醇的原料主要是甘蔗。1979年初,美国宣布使用和推广汽油中加入10%的乙醇,至今,这种称为gasohol的乙醇汽油(E10)已在美国普遍使用。巴西在1975年就制定并开始实施乙醇汽油全国计划,第一批汽车使用的混合燃料是22%的乙醇和78%的汽油。由于巴西政府采取了一系列政策鼓励生产、使用乙醇汽油混合燃料,极大地促进了甘蔗生产、蔗糖加工、乙醇生产及乙醇汽车技术科研和生产的发展,形成了蔗糖、乙醇成套制造技术和乙醇汽车技术的科研和工业体系。几十年的应用证明乙醇作为汽车发动机燃料应用前景是十分广阔的。
乙醇物化特性
乙醇是一种轻质、无色、低污染的可燃液体,与水能无限互溶。而变性燃料乙醇是按照国标GB18350一2001质量标准,通过专用设备,特定脱水工艺,生产的含量为99.2%的无水乙醇,再经过变性处理(加入车用无铅汽油,体积百分含量为1.%一4.76%)后,仅供发动机燃用的燃料。表1为乙醇与汽油主要理化性质的对比。
1、乙醇含氧量高,热值较低,理论空燃比小,燃烧产物中含有较多的水、较少的二氧化碳。使用乙醇汽油时,发动机的燃料消耗量随着乙醇掺入量的增加而增加,在燃料辛烷值相同的情况下,发动机的动力性也有不同程度的下降。
2、乙醇的沸点低,有助于燃料和空气混合气的形成,但它是单一组分,缺少高挥发性的组分,对发动机的起动不利。此外,它的汽化潜热较大,又不利于它的完全汽化,从而影响混合气的形成及发动机的起动。
3、乙醇的辛烷值高,抗爆性能好,在汽油中加入乙醇可有效提高汽油的抗爆性。
4、乙醇十六烷值低,着火性能差,在柴油机中燃用时比较困难。
5、乙醇分子中既含有烃基,又含有羟基,所以它既有亲烃油(汽油、煤油、柴油等)的特性,又有亲水的特性,后者更为强烈。由于烃油与水是互相排斥的,乙醇中混有水分愈多,与烃油的互溶性愈差,分层愈严重,因此,在其运输、保管、储存和使用过程中,要特别防止其自然吸湿。在柴油机或汽油机中掺烧乙醇,乙醇与柴油或汽油必须均匀混合,最好是均匀混溶,如果醇、油分层,则对燃烧的均匀性和发动机工作过程的均匀性有明显的影响。这会造成热效率下降,排污增加,同时增加了发动机的振动、噪声和机件早期损坏。
此外,乙醇在燃烧过程中会形成乙酸等对金属有腐蚀性的化合物。乙醇在生产过程中一般会含有酸性物质,受到空气的氧化或细菌发酵也会产生少量的有机酸,乙醇本身的吸水性使之在储存过程中含有少量的水分,这些都会对发动机产生严重的腐蚀和磨损。
排放特性
纯乙醇发动机的各种排放均要优于汽油机,这也是由乙醇自身的特点所决定的:
1、在同样功率输出下,纯乙醇发动机的CO排放要比汽油机的少60%,且点火提前角对其的影响微乎其微;
2、相同工况下,纯乙醇发动机的HC排放要大大低于汽油机的,且点火提前角对其的影响很小;
3、相同过量空气系数下,纯乙醇发动机的NOx排放要比汽油机的少50%;
此外,由于乙醇燃烧不完全还会产生一些微量排放物一乙醛、甲醛、乙酸等。而如果考虑植物光合作用所消耗的CO2,则基本上可以认为乙醇发动机对温室效应的影响为零。
未来发展
参考资料
最新修订时间:2024-10-28 22:33
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