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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E1029

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M100163

6.3.8 直喷汽油机改用M100165

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HCCI344

13.3.8 在轻型柴油机上开发HCCI347

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