乙醇汽油E85在中低负荷排放特性及燃油消耗率的研究
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E20乙醇汽油对发动机性能和标定的影响分析作者:谷加佩范永鹏郑文清来源:《汽车与驾驶维修(维修版)》2024年第07期关键词:乙醇汽油;发动机性能;排放油耗,标定优化中图分类号: TK46 文献标识码:A0引言乙醇来源广泛,与汽油混合后作为车用燃料,能够减少石油消耗。
乙醇辛烷值和含氧量比汽油高,在汽油中混合20% 的乙醇可以提高汽油的抗爆性,并且能使燃料在气缸中更充分地燃烧,减少CO和HC排放污染物[1]。
乙醇的化学式为C2H5OH,可溶于水。
乙醇可以单独作为汽车燃料,也可以和汽油或柴油形成混合燃料。
乙醇和普通汽油按照一定比例混合形成的燃料是一种新型替代能源,由于乙醇的可再生性,常温下呈现液态具有良好的可以运输性,乙醇汽油作为清洁能源逐步得到重视。
我国由于耕地少,每年需要大量进口粮食,能用于生产乙醇的原料不足,国内目前只有少部分地区使用了10%的乙醇汽油。
但在美国、巴西和印度等耕地资源丰富的地区乙醇汽油的使用已经十分普遍[2]。
目前美国也是乙醇产量和消费最多的国家,美国90%以上的地区使用10%的乙醇汽油。
而巴西由于耕地资源更为丰富,虽然乙醇汽油的使用较美国晚,但是乙醇汽油推广迅速,目前40%的汽车以纯乙醇做燃料,其余的则以22%(体积比)的燃料乙醇和78%的车用汽油的混合物做燃料。
印度则制定了到 2025开始,要求新生产车辆能够兼容20% 的乙醇掺混比例,到2030年印度计划全部地区采用20% 乙醇比例的汽油。
随着国内汽车出口到巴西和印度等地,为了解决车辆燃油适应性和法律合规性,需要研究20%乙醇汽油对发动机动力性能、排放、油耗的影响,开发适应于20%乙醇汽油的发动机。
本文通过研究20%乙醇汽油对台架试验中的发动机性能、油耗和气态污染物排放量,并探究了如何优化发动机控制参数以适应20%乙醇汽油。
1試验设备和燃油性能本次试验所用发动机为一台直列4缸、多点喷射增压发动机,排量为1.49L、压缩比为12.5,最大功率为114kW,最大扭矩为280N·m。
乙醇汽油改进方案1. 引言乙醇汽油是一种常见的替代传统汽油的燃料。
它由石油和生物质资源中提取的乙醇与汽油混合而成。
乙醇汽油具有较低的碳足迹和对环境友好的特点,因此在环保意识不断提升的背景下,乙醇汽油的应用越来越广泛。
本文将讨论乙醇汽油改进方案,旨在提高乙醇汽油的性能和可持续性。
2. 燃料组成乙醇汽油由乙醇和汽油按一定比例混合而成。
一般情况下,常见的乙醇汽油组成为E10和E85,分别表示其中乙醇的体积分数为10%和85%。
3. 乙醇汽油的优点乙醇汽油相比传统汽油有以下优点:•环保:乙醇燃烧后产生的废气中的有害物质比汽油要少,减少空气污染。
•可再生能源:乙醇可以由生物质资源生产,与石油资源相比更具可持续性。
•高辛烷值:乙醇汽油的辛烷值较高,有利于提高发动机的性能和效率。
4. 乙醇汽油改进方案为了更好地发挥乙醇汽油的优势,以下是一些乙醇汽油改进的方案:4.1 提高乙醇含量目前,乙醇汽油的主要成分之一是乙醇。
提高乙醇含量是改进乙醇汽油的一种方式。
在E10的基础上,可以考虑增加乙醇的含量,如推出E15或E20等乙醇汽油。
提高乙醇含量的好处是进一步减少对石油资源的依赖,降低碳排放并增强乙醇汽油的可持续性。
然而,需要注意的是,提高乙醇含量可能需要针对发动机进行改装,以适应更高的乙醇含量。
4.2 技术改进除了提高乙醇含量,还可以对乙醇汽油的生产和使用技术进行改进。
以下是几个可能的技术改进方案:•生产工艺改进:优化乙醇生产工艺,降低能耗和排放。
•储存和运输改进:加强乙醇汽油的储存和运输措施,减少损失和泄漏。
•发动机改进:改进发动机技术,使其适应高乙醇含量的乙醇汽油,提高燃烧效率和减少尾气排放。
4.3 混合燃料除了纯乙醇汽油,乙醇也可以与其他可替代燃料进行混合使用,以提高燃料性能和可持续性。
例如,乙醇与生物柴油的混合燃料可以进一步降低废气污染和碳排放。
5. 实施挑战和对策尽管乙醇汽油有诸多优点,但实施乙醇汽油改进方案也面临一些挑战。
国标乙醇汽油标准
国标乙醇汽油标准是指中国国家标准中针对乙醇汽油所设定的质量和技术要求。
目前,中国国标中所规定的乙醇汽油标准为GB 18351-2013《汽车用乙醇汽油》。
该标准主要包括以下方面的要求:
1. 乙醇含量:乙醇汽油中的乙醇含量需符合标准规定,乙醇含量可以是E10、E20或E85,分别表示乙醇占10%、20%或85%的体积比例。
2. 燃烧特性:乙醇汽油燃烧时的燃烧特性需满足标准规定的要求,包括燃烧热值、燃烧延迟期、正冲程燃烧延迟期等参数。
3. 抗爆性:乙醇汽油需具备一定的抗爆性能,能够满足发动机的工作需求。
4. 蒸发性:乙醇汽油的蒸发特性需符合标准规定的要求,能够在发动机工作过程中保持稳定的蒸发性能。
5. 含水量:乙醇汽油中的含水量需符合标准规定的要求,以保证其正常的使用效果。
乙醇汽油标准的制定旨在推动乙醇汽油的应用与推广,提高汽油燃烧效率,降低尾气排放,减少对化石能源的依赖,推动能源结构的优化和环境保护。
乙醇柴油混合燃料羰基化合物的检测及排放特性的研究的开题报告一、研究背景及意义随着能源危机的加剧和全球污染问题的日益严重,深度利用可再生能源、提高燃料利用率、减少污染排放已经成为全球共同的研究课题。
乙醇柴油混合燃料是一种可以减少二氧化碳排放、提高燃料利用率的可再生燃料。
但是乙醇柴油混合燃料中存在一些羰基化合物,例如醛、酮等,这些物质可能对环境和人体健康造成影响。
因此,对乙醇柴油混合燃料中羰基化合物的检测及其排放特性进行研究,可以为深入了解其环境影响及制定相应的环保政策提供科学依据。
二、研究目的1. 对乙醇柴油混合燃料中羰基化合物进行检测和分析,确定其主要组成成分和含量;2. 研究乙醇柴油混合燃料在不同使用条件下的羰基化合物排放特性;3. 研究羰基化合物对环境和健康的潜在影响,为制定环保政策提供科学依据。
三、研究内容和方法1. 乙醇柴油混合燃料中羰基化合物的检测:采用高效液相色谱(HPLC)和气相色谱-质谱联用(GC-MS)等方法对乙醇柴油混合燃料中羰基化合物进行检测。
2. 羰基化合物排放特性研究:采用自制的燃烧排放实验系统,进行不同使用条件下的羰基化合物排放特性实验研究。
3. 羰基化合物对环境和健康的影响研究:通过采样分析的方法,研究乙醇柴油混合燃料的排放物对空气和水环境的影响,并进行相关的人体健康风险评估。
四、预期成果及意义1. 确定乙醇柴油混合燃料中羰基化合物的主要组成成分和含量;2. 揭示乙醇柴油混合燃料在不同使用条件下的羰基化合物排放特性;3. 研究羰基化合物对环境和人体健康的影响,为制定相应的环保政策提供科学依据。
本研究对于深入认识乙醇柴油混合燃料的环境影响及制定相应的环保政策具有重要的意义。
乙醇汽油中最佳乙醇比例的研究
乙醇汽油作为汽油的替代品,早在20世纪80年代就开始广泛使用,具有更好的污染
物排放效果、吸水性和燃烧性能。
由于它的优点,得到了人们的关注。
然而,乙醇汽油的
燃烧性能会受到乙醇含量的影响,因此,确定该汽油的最佳乙醇质量比成为乙醇汽油研究
的重要内容。
研究表明,不同的乙醇比例会影响乙醇汽油的燃烧性能。
随着乙醇比例的增加,乙醇
汽油的点火延迟期和燃烧完成度会增加。
当乙醇比例在30%左右时,压缩比会更高,压缩
机的热性能也会更佳。
当乙醇比例在50%以上时,由于乙醇含量偏高,可得到的引擎动力
会下降,此时乙醇比例太高反而不利于引擎。
此外,在汽油中加入乙醇后,也会影响其蒸发性。
研究表明,当乙醇比例为10%时,
蒸发性下降很少;而当乙醇比例高达60%时,受加乙醇的影响,其蒸发性大大降低。
同时,从环境角度来看,高乙醇汽油排放的挥发性有机物(VOCs)较低。
综上所述,若要获得乙醇汽油的最佳燃烧性能和环境性能,应该优先调整乙醇含量,
使乙醇比例位于30%-50%之间;否则可能会伴随着引擎性能的下降,或者会出现排放的VOCs值超标的情况。
乙醇汽油的研究与开发进展乙醇汽油是一种被广泛研究和推广的替代燃料。
它以乙醇为主要组成成分,加入少量汽油,从而达到减排、节能、环保的目的。
这种替代燃料的研究和开发已成为全球范围内的热点话题,不断有各种新的技术和成果呈现。
本文将从乙醇汽油的概念、技术、研究、市场、发展前景五个方面综述其最新进展。
一、乙醇汽油的概念乙醇汽油,顾名思义,就是将乙醇和汽油混合使用的一种燃料。
乙醇汽油是一种可再生的、清洁的替代燃料,在能源安全、环境保护和经济发展等方面具有广泛的应用前景。
乙醇汽油是通过将含有10%至85%乙醇的添加剂混入汽油中,形成乙醇汽油混合物的方式制造的。
二、乙醇汽油的技术现在,全球范围内已经研发出了不同的制造乙醇汽油的技术。
以美国为例,它在制造乙醇汽油方面最常用的技术是沸腾水法。
该技术将高含量乙醇混合物和汽油混合后,与热水混合,让水温达到85℃,将乙醇溶解在汽油中。
在此过程中,乙醇只会溶解在汽油油水相界面上,而不会溶解在汽油中。
此外,类似的还有蒸发法、厌氧法和过滤法等技术。
三、乙醇汽油的研究尽管乙醇汽油已经出现了许多年,但是,它的研究与发展依然在不断深入,并引起了国际市场的关注。
据相关报道,目前,全球有多个国家,包括美国、巴西、中国和欧洲等地在进行乙醇汽油研究和生产,其生产规模也在不断扩大。
在研究方面,最新的成果主要涉及到了乙醇的提纯、生产过程和应用等方面。
其中,提纯技术进步为乙醇的使用提供了新的可能性。
一些先进的提纯技术,如膜过滤技术,能够使乙醇的纯度达到90%以上,进一步保证了乙醇汽油燃烧效率和环保性。
同时,也有一些研究将不同的生物质,如食品废料和纤维素等作为原材料,生产可用于制造乙醇汽油的乙醇。
除此之外,乙醇汽油在中国也已经进入了市场组织和销售阶段。
2013年国家能源局、工业和信息化部发布了《生物燃料目录》将ETBE和MTBE列为可生产的生物燃料,从而为乙醇汽油的生产规范和组织销售提供了法律依据。
乙醇汽油的混合比例与应用随着城市化进程和汽车普及率的逐渐提高,车辆尾气排放已成为环境污染的主要因素之一。
而作为汽车燃料的乙醇汽油,则代表着一种新的选择,能够降低汽车尾气的排放。
乙醇汽油的使用已在国外得到了广泛的推广,那么,乙醇汽油的混合比例与应用是怎样的呢?一、乙醇汽油的混合比例乙醇汽油的混合比例是指在汽油中加入乙醇的比例,常见的混合比例有E10、E15、E25、E85等等。
其中,E10指的是汽油中加入10%的乙醇,E15则是指加入15%的乙醇,以此类推。
乙醇汽油的混合比例并不是越高越好。
在实际使用中,混合比例应该根据车辆的不同情况和使用环境进行选择。
例如,在北方寒冷的冬季,应尽量避免选择高混合比例的乙醇汽油,因为这样会降低汽车啟动的能力。
二、乙醇汽油的优势1.降低尾气排放使用乙醇汽油能够在一定程度上降低尾气排放,与传统汽油相比,乙醇汽油的污染物排放减少程度大约在10%左右。
同时,乙醇汽油的使用也能有效地减小空气污染。
2.可再生性强乙醇汽油的原料为玉米、甘蔗等食物作物,以及若干种纤维作物,而这些作物的种植和生产方式大多较为环保。
此外,从长远来看,乙醇汽油的可再生性也起到了重要的作用。
3.其他优点除了上述两个优点之外,乙醇汽油还具有防止汽油被燃烧的好处,有助于减少车辆的熄火情况。
同时,乙醇汽油还能够提高汽油的辛烷值,提升汽车的性能。
三、乙醇汽油的注意事项1.质量要求高乙醇汽油的质量要求较高,不仅要符合国家质量标准,还要考虑到市场科技进步和环境污染防治要求。
购买乙醇汽油时,应视情况选择品牌信誉好、保障好和价格合理的产品。
2.车辆是否允許使用乙醇汽油并不适用于所有类型的车辆。
在选择使用乙醇汽油前,需要先了解车辆的使用说明书,查看车辆是否允许使用乙醇汽油。
3.油箱清洗在转换使用乙醇汽油前,需要进行油箱清洗,以避免乙醇汽油与汽油沉淀物混合。
四、结论乙醇汽油的混合比例与应用需要视情况进行选择,且使用前需要进行车辆的适配,并根据乙醇汽油的质量要求进行购买。
乙醇汽油发动机非常规排放及其催化转化的研究摘要:利用气相色谱一氦离子化快速检测方法,研究了一台多点电喷汽油机分别燃用乙醇汽油混合燃料(乙醇的体积分数分别为0%、10%、20%和85%,记为EO、E10、E20和E85)时的非常规醇醛排放特性及其催化转化特性.研究结果表明:与汽油机相比,E10和E20混合燃料发动机的甲醛、乙醛和乙醇排放随乙醇掺混比的增加而增加,而E85混合燃料发动机的甲醛、乙醛排放增幅略小,约为EO发动机的1.6倍和2.4倍,乙醇排放却大幅增加,约为E10混合燃料发动机的35倍;随负荷的增加,乙醛排放整体呈增加的趋势,E10和E20混合燃料发动机的乙醇排放降低,而E85混合燃料发动机的乙醇排放却增加;普通的三效催化器对乙醛、乙醇排放的转化效率均在75%以上,但对甲醛的转化效果不佳,对E20和E85混合燃料发动机甲醛排放的转化效率低于30%。
关键词:乙醇汽油;非常规排放;气相色谱仪;三效催化器1 试验装置和试验方法试验用发动机为JL368Q3型三缸多点电喷汽油机,缸径为68.5mm,行程为72mm,总排量为0.796L,压缩比为9.4,额定功率为26.5kW(5500r/min时),最大扭矩为60.5N·m(3500r/min).电喷系统采用BOSCH公司的M1.5.4P闭环多点顺序喷射系统,配合三效催化和处理,排放可达到国Ⅱ标准.发动机试验台为长沙湘仪公司生产的FC2000发动机自动测控系统.排气中的甲醛、乙醛和未燃乙醇采用本实验室发展的气相色谱一氦离子化检测器(PDHID)进行测量。
试验中用市售930汽油与纯度(质量分数)为99.7%的工业乙醇配制乙醇体积分数分别为10%、20%、85%的混合燃料.考虑到乙醇容易吸收空气中的水分导致燃料分层,试验中所有混合燃料均为现场调配,未加入任何助溶剂.对于E10、E20混合燃料,试验时发动机燃料供给系统参数未作任何调整。
由于E85混合燃料的体积热值只有汽油的72%,试验中将原机的单孔喷油器换为四孔喷油器,将供油量提高到原来的1.68倍(理论需要1.39倍)以恢复原机功率,其他参数不作调整.试验过程中待发动机运行稳定后,用聚全氟乙丙烯采气袋采集排气,然后在80℃恒温加热下检测各种工况下三效催化器前后排气中的非常规醇醛排放物。
乙醇汽油E85在中低负荷排放特性及燃油消耗率的研究
摘要乙醇汽油E85由85%的乙醇和15%的汽油混合而成,它的价格与性能与常规汽油相似。
本实验中,发动机节气门开度、点火提前角、空燃比等参数没有进行调整。
通过对发动机排气管(未经过三元催化反应装置)中气体进行分析来研究发动机在使用E85和普通汽油时的排放特性,并比较了使用两种燃料时燃油消耗率及热效率的差异。
由于一般汽车主要在中低负荷工作,因此本实验主要考察发动机在中低负荷时的排放特性。
实验结果表明,使用E85后,发动机的CO、NOx、HC排放都显著减少,并且发动机的热效率也有所提高。
唯一的不足在于,由于乙醇的低热值较低,对于同样的续航里程需要更大容积的油箱。
关键词乙醇汽油E85;发动机排放特性;燃油消耗率
中图分类号U473 文献标识码 A 文章编号1673-9671-(2012)071-0129-01
汽车尾气中有害气体对于人类社会的影响甚至已经超过了化石能源短缺的影响。
实验表明,燃料的成分以及燃烧过程中的温度对于有害气体的形成具有重要影响。
乙醇由于其本身具有氧元素,因此能减小不完全燃烧的程度。
此外,由于乙醇具有较大的气化潜热,能有效减少氮氧化物的产生。
不仅如此,乙醇作为燃料还具有高辛烷值、可再生等特性。
在世界各地,乙醇汽油被逐步推广使用。
其中在美国乙醇汽油E85被广泛使用。
本文研究了使用E85的发动机排放特性,与使用正常汽油的实验进行比较,然后分析了E85具有更好的排放特性的内在机理。
1 试验仪器与方案
本试验采用一台美国通用公司的Quad-4直列、四缸、16气门发动机。
排量为2260 cc,压缩比9.5:1,最大功率112 kW
(5200 rpm)。
使用传感器和Labview软件来记录转速、压强以及相位角。
其他主要设备有Thermo Scientific牌气体分析仪、液压自动测矩器。
通过测矩器控制扭矩,再通过Labview软件和控制节气门的开度来调节转速,并使用气体分析仪记录各种废气的体积分数。
分别对普通汽油和乙醇汽油E85进行同样的实验,转速选为
3000r/min,测量在不同扭矩下的排放。
2 实验结果与分析
2.1 CO排放
CO是由于可燃混合气体不完全燃烧而引起的,使用汽油的发动机在中低负荷的范围内随着发动机发出的有效功率的增加,CO的排放减小,这是因为温度更高,所以更多的CO在产生以后会在燃烧室内被氧化。
而使用E85的发动机排放的CO则基本在一个小范围内波动,这是因为负荷增加,可燃混合器的浓度增加,由于乙醇的气化潜热使气缸温度产生下降的趋势,所以抑制了CO的氧化,因此CO基本不变。
同时可以看到,使用E85产生的CO远远低于使用普通汽油而产生的CO。
CO排放减少高达79.3%至84.2%。
原因在于乙醇的分子中含有羟基,也就是说含有氧原子,这样使得实际的过量空气系数增大,从而使CO有更多的机会被氧化,通常这种作用大于由于乙醇气化潜热引起温度降低而产生的影响。
由于E85中乙醇的含量占85%,因此实验中CO的减少量非常可观。
2.2 HC排放
HC同样是由于可燃混合气体不完全燃烧而引起的,从图1中可以看出,HC 排放和CO排放具有相似的趋势,这是因为它们都是因为燃烧不完全而引起的,并且都因为氧的增加以及温度的增加而使得被氧化的量增加。
同样的,使用E85产生的HC远远低于使用普通汽油而产生的CO。
HC排放减少高达78.7%至88.9%。
图1 两种燃料HC排放对比(n=3000 r/min)
2.3 NOx排放
根据NOx形成的机理,有两个因素影响其形成,一是燃烧过程中最高温度以及保持在高温的时间,二是过量空气系数,一般比理想空燃比的可燃混合气稍微稀薄的混合气有利于NOx的形成。
因此随着负荷的增加,缸内最高温度增加,NOx的产生增加。
这种趋势在使用普通汽油和E85乙醇汽油时都得到了体现。
与前面结果相同的是,使用E85乙醇汽油后NOx排放显著减少。
CO排放减少高达84.3%至86.5%。
引起这个的原因与引起CO和HC减少的原因不同,此处是因为乙醇的挥发吸收大量热量,从而降低了气缸的温度,从而使NOx明显减少。
当然,乙醇分子中的氧会使NOx增加,但这个因素与乙醇挥发引起温度降低相比是次要的。
2.4 有效燃油消耗率和热效率
由于乙醇的低热值约为27 MJ,小于汽油的42 MJ,因此使用E85燃料以后发动机的有效燃油消耗率显著增加,这样对于相同的续航里程所需要的油箱的体积增加,这是使用乙醇汽油的一大
缺点。
但是,使用E85却能够获得更高的热效率。
燃料能够更加充分地燃烧,因此效率提高。
如图2所示,使用E85后发动机的热效率提高了3%至8%。
3 结论
1)使用E85乙醇汽油能够显著降低CO和HC的排放,这是因为乙醇分子中含有氧原子,因此使得更多由于可燃混合气混合不
(下转第123页)
(上接第129页)
均匀而不完全燃烧产生的CO和HC被氧化。
由于乙醇的气化潜热较大,这样使得即使发动机的负荷增加,气缸内温度增加也不显著。
这样导致了CO和HC的排放在使用E85时没有随着负荷的增加而显著减少。
图2 两种燃料热效率对比(n=3000r/min)
2)虽然NOx的产生需要过量的氧气,但是使用E85并不会导致NOx排放增加。
这是因为乙醇挥发使温度降低,而高温则是NOx产生的另一重要条件。
其中在本次试验中,温度的影响大于氧成分增加的影响,因此E85所造成的NOx 排放同样远远小于普通汽油的NOx排放。
3)很明显使用E85能够显著地减少HC、CO、NOx的排放,但是同时有限燃油消耗率也有所增加,这主要是因为乙醇的低热值较低。
因此,使用E85将需要更大的油箱,这是使用E85的一大缺点。
即便如此,使用E85后热效率可以提高3%至8%。
总之,乙醇汽油由于其良好的排放特性以及可再生性,必将在未来发挥更大的作用。
参考文献
[1]Heywood, J.B., Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill, New York, 1988.
[2]谭满志,郭英男,刘金山等.化油器发动机燃用不同比例乙醇汽油的性能和排放测试[J].吉林大学学报(工学版),2005,35(1):24-28.。