第六章 内燃机的代用燃料

乙醇燃料的特点及使用性能分析技术与研究乙醇燃料的特点及使用性能分析李永平内容提要:乙醇汽油作为清洁替代燃料近几年来得到快速的发展,但是在推广应用的过程中遇到了一些问题,本文通过介绍乙醇汽油作为燃料时的物理化学特点,与普通汽油,柴油的理化特性进行对比,得到乙醇汽油的一些优点和缺点.在此基础上,针对车用乙醇汽油在使用过程中常见的一些问题,分析了问题出现的原因,提出了具体的解决方法.只要认识到车用乙醇汽油在使用中常出现的问题,并掌握一定的解决方法,乙醇汽油就能够更广泛的得到推广和应用.关键词:乙醇汽油辛烷值动力性能近年来,我国汽车工业迅速发展,汽车保有量逐年增加.目前汽车的燃料主要以石油为主,而世界石油资源日益减少,发动机燃料的供应将越来越紧张.因此,使用替代燃料是解决我国石油资源短缺的重要措施.另外,车用汽油,柴油造成的环境污染也日益严重.使用清洁替代燃料是减少汽车排放污染的有效途径.在众多清洁替代燃料中,乙醇燃料由于具有来源广泛,丰富,抗爆性好,与石油燃料的理化性能相近,因而受到更多的重视.但是在车用乙醇燃料的推广使用中,遇到一些问题,影响了乙醇燃料的发展,但通过采取有效的措施,可以解决大部分的困难.1乙醇燃料与汽油,柴油物理化学特性的比较乙醇是一种无色透明,易挥发,易燃的液体.内燃机燃用的石油燃料(汽油,柴油等)是烃类燃料,而醇类是烃基和羟基组成的化合物. 这就从化学性质上决定了醇类可以作为内燃机的代用燃料.从分子组成上来看,乙醇的分子式为CHCH,OH,含有2个碳原子,6个氢原子和1个氧原子;而汽油,柴油则是碳原子为5～12或10～2l的液态烃类混合物,不含氧元素. 乙醇和汽油,柴油在自身的物理化学性质上,有相似的地方,也有不同的地方.乙醇与汽油,柴油的理化性质差异主要表现见表1.(1)从分子结构上看,汽油中不含氧,而乙醇中含氧,更有利于促进燃料的燃烧完全,节省燃料. (2)乙醇含氧量高,使燃料燃烧更加充分,大大改善了尾气排放性能,CO和CH化合物平均减少了30%以上.(3)从密度上看,它们的差别不大,混合燃料的密度相近,(乙醇0.79,汽油在0.72～0.78,柴油在0.83～0.86),混合后分离的倾向小.(4)从沸点看,乙醇沸点(78.4℃)比汽油(40～210~C)低,因此在能使汽油沸腾的条件下,乙醇也能沸腾,这对汽化有利.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.(5)从凝固点来看,两者都较低,在低温环境温度下都能正常使用.(6)闪点是在试验室状态下测量的燃料接触火源时能够着火的温度,它影响到燃料的运输和存放,使表1乙醇与汽油,柴油的理化性质比较理化性质乙醇汽油柴油分子式CHjCH2OHc5烃类cl._21烃类分子量46含氧量/%54.75OO密度(20℃)/kg?m0.78950.72～0.780.85～0.86 沸点/℃78.440～21O18O～570凝点/℃一II7.5—6O～一56—55～1O闪点(闭)/℃15～14—45～一5865～88粘度(20℃)/mPa?S1.200.28——0.595.0～8.0汽化热/kJ,kg0.8540.51～0.540.25～0.50低热值/MJ?kg..26.77845.9～44.442.5～428着火温度/℃454550～468270～550火焰传播速度/m?s..0.58～0.58着火界限/%5.5～18.01.5～7.6理论空燃化/kg,k8.45I4.7～15.0I4.5～14.6理论混合气热值/MJ?kg2670278O～2786272～279 十六烷值cN85～2545～65辛烷值RON～1108O～98～2O2007-7域弓4硒55技术与研究用过程的安全性,乙醇的闪点远低于柴油的闪点.(7)从汽化潜热看,远大于汽油的汽化热,燃料乙醇的汽化潜热为0.854kJ/kg,汽油为0.31～0.34kJ/kg,燃料乙醇的汽化潜热约是汽油的2.7倍,燃料乙醇汽化时吸收的热量比汽油大得多,这会引起发动机进气温度降低,增加了汽车发动机冷起动的困难.(8)从低热值看,乙醇比汽油约低40%,(乙醇26.778MJ/kg,汽油43.9～44.4MJ/kg)因此,做同样的功,用乙醇汽油耗量要比普通汽油要多.(9)从着火温度看,燃料乙醇约为434*(2,汽油为250～468℃,可见通常情况下乙醇要比汽油更难以点燃,这也增加了使用含醇汽油发动机起动的难度.(10)从理论空燃比看,乙醇比汽油小,(汽油14.7～15:1,柴油14.3～14.6:1,乙醇8.45:1).(11)从抗爆性看,乙醇辛烷值高,(乙醇ll0,汽油最高98),抗爆性强,可采用高压缩比,提高发动机功率,降低耗油量,可抵消因热值低耗油量大的不足.(12)从十六烷值看,乙醇十六烷值低,着火性能差,在柴油机中燃用时比较困难.2汽车使用乙醇燃料的优缺点通过以上对比可以看出燃料乙醇和普通燃料相比各有利弊,但利弊相抵,相比起来还是乙醇的利大于弊.乙醇汽油完全可以在汽车发动机上正常使用.2.1汽车使用乙醇燃料的优点(1)资源丰富.我国生产乙醇的主要原料有含糖作物,含淀粉作物以及纤维类原料,这些都是可再生资源且来源丰富,因而使用乙醇燃料可减少车辆对石油资源的依赖, 56域●粕2007-7有利于我国的能源安全.(2)排放性能好.车用乙醇汽油含氧量达35%,使燃料燃烧更加充分,据国家汽车研究中心所作的发动机台架试验和行车试验结果表明,使用车用乙醇汽油,在不进行发动机改造的前提下,动力性能基本不变,尾气排放的CO和CH化合物平均减少30%以上,有效地降低和减少了有害尾气的排放.(3)动力性能好.乙醇辛烷值高,可采用高压缩比提高发动机的热效率和动力性.加上其蒸发潜热大,可提高发动机的进气量,从而提高发动机的动力性.(4)积炭减少.因车用乙醇汽油的燃烧特l生能有效地消除火花塞, 燃烧室,气门,排气管消声器部位积炭的形成,所以避免了因积炭形成而引起的故障,延长部件使用寿命.(5)使用方便.乙醇常温下为液体,操作容易,储运使用方便.与传统的发动机技术有继承性,特别是使用乙醇汽油混合燃料时,发动机结构变化不大.2.2汽车使用乙醇燃料的缺点(1)经济性差.燃料乙醇生产企业需要降低成本,当汽油价格高于乙醇价格时,车用乙醇汽油的销售困难不大,但是,如果乙醇价格高于汽油价格,推广就很困难.国内乙醇的价格长期高于汽油,现在是靠国家扶持,政府补贴,才使车用乙醇汽油的价格维持不变.因此,燃料乙醇生产企业提高副产品的综合利用水平,降低生产成本,是其健康发展的关键.(2)蒸发潜热大.乙醇的蒸发潜热是汽油的2倍多,蒸发潜热大会使乙醇燃料低温启动和低温运行性能恶化,如果发动机不加装进气预热系统,燃烧全醇燃料时汽车难以启动.但在汽油中混合低比例的醇,由燃烧室壁供给液体醇以蒸发热,蒸发潜热大这一特点可成为提高发动机热效率和冷却发动机的有利因素.(3)热值低.乙醇的热值只有汽油的61%,要行驶同样里程,所需燃料容积要大.乙醇尽管热值较汽油小得多,但由于含氧量较高,其理论混合气热值与汽油接近.因此,乙醇可以作为汽油机燃料使用,而且其动力性可以接近使用汽油的发动机.(4)易产生气阻.乙醇的沸点只有78~C,在发动机正常工作温度下,很容易产生气阻,使燃料供给量降低甚至中断供油.(5)腐蚀金属.乙醇在燃烧过程中,会产生乙酸,对汽车金属特别是铜有腐蚀作用.有关试验表明, 在汽油中乙醇含量在10%以下时, 对金属基本没有腐蚀,但乙醇含量超过15%时,则必须添加有效的腐蚀抑制剂.(6)与材料的适应性差.乙醇是一种优良的溶剂,易对汽车密封橡胶及其他合成非金属材料产生一定的轻微腐蚀,溶涨,软化或龟裂作用.(7)易分层.燃料乙醇易于吸水,车用乙醇汽油的含水量超过标准指标后,容易发生液相分离,影响使用.车用乙醇汽油的储运周期只有4～5天,因此必须改造,建设专供车用乙醇汽油的储罐,槽车,调和与加油设施.3使用乙醇燃料的常见问题及解决方案3.1油耗增加31.1原因(1)乙醇沸点低,挥发性强,在环境温度高时,车用乙醇汽油的挥发量要比车用无铅汽油的挥发量大.(2)由于驾驶员对乙醇燃料的特性不太了解,措施要点掌握不够, 如点火时间调整得不合适,混合气偏稀等.(3)随着行驶里程数的增加,车用乙醇汽油比普通汽油更易在进气阀门表面及周围形成积炭,且沉积物的生成会随着行驶里程数的增加而增加,如果不及时清洗,会影响进气阀关闭的严密性,导致燃烧不完全,油耗上升.3.1.2解决办法(1)清洁油箱,油路.(2)适当调整点火时间,混合气浓度等.(3)使用清洗型乙醇汽油清洁剂.3.2易产生气阻(主要在天热的情况下)3.2.1原因尽管乙醇燃料在38~C时的饱和蒸气压比汽油低得多(汽油为74～88kPa,乙醇为17kPa),但乙醇燃料的沸点低,在超过其沸点温度的高温下,蒸气压会迅速增大,因此夏季行车时,在长时间,大功率,大负荷高速行驶和在市区内长时间的低速开空调行驶的情况下,都会引起发动机温度偏高,产生气阻现象.3.2.2解决办法(1)降低乙醇汽油组分油的蒸气压数值.(2)检查油箱附件之一蒸汽阀的工作状况,必要时予以疏通维护或更换.3.3起步发顿和加速不良3.3.1原因(1)一般都与油路不畅有关,致使供油不足,因为在使用乙醇燃料后,将原来粘在油箱壁上的胶质颗粒等杂质冲洗掉,堵塞了汽油滤清器或燃油喷嘴.(2)混合气偏稀.3.3.2解决方法(1)检查清理油路,排除故障.(2)调整点火时间.3.4使用中分层现象3.4.1原因乙醇与汽油可以互溶,但抗水性较差,乙醇汽油一旦遇水就会发生相分离,造成油箱上,中,下各部乙醇与汽油的比例不同,使车用乙醇汽油不能正常燃烧,影响使用效果.3.4.2解决方法GB18351-2004车用乙醇汽油》对水分含量有严格的限制,规定车用乙醇汽油水分含量不大于0.20%.因此,只要是正规加油站出售的车用乙醇汽油就不会出现因含水产生分层而带来的麻烦.3.5金属腐蚀现象3.51原因乙醇在燃烧过程中,会产生乙酸,对汽车燃料系统的许多金属都有腐蚀性,可以腐蚀铜,铁,铝,铅, 镁,锌及它们的许多合金,且乙醇含量越高,腐蚀性越大.3.5.2解决方法(1)改变发动机金属材料,使用耐腐蚀的金属制造发动机.(2)在燃料中加防腐蚀添加剂.3.6橡胶材料出现溶胀裂纹现象3.6.1原因乙醇汽油对供油系统的橡胶部件(如油泵的油封,垫圈等)有一定的溶胀作用,可导致后者产生溶胀,软化,龟裂进而失效,对塑料件也有类似的作用.3.62解决方法(1)选择合适的橡胶或塑料材料作为燃料系统部件,如采用氟橡胶,氟硅橡胶,聚硫橡胶,氯丁橡胶等耐乙醇汽油混合燃料的材料代替丁晴橡胶,聚脂树脂等材料. (2)在燃料中加入某些添加剂也可以减轻乙醇汽油对橡胶和塑料材料的溶胀.3.7发动机磨损技术与研究3.71原因(1)乙醇汽油能将气缸和活塞环等部位的润滑油膜洗掉,加重磨损.(2)乙醇汽油燃烧时生成乙酸,能直接腐蚀金属,造成腐蚀磨损,且乙酸还能与润滑油中的抗氧防腐剂(如二烷基二硫代磷酸锌)发生反应而使其失效,从而增大各摩擦部位的腐蚀与磨损.37.2解决方法(1)改变发动机材料(如活塞环镀铬).(2)使用专用的乙醇燃料发动机润滑油(碱度较高,可中和乙醇燃料燃烧产生的乙酸).4结束语车用乙醇汽油在实际使用过程中能显着降低汽车尾气中HC和CO 的排放量,有利于改善环境.虽然也存在一些油耗增加,经济性差等问题.但是在推广使用中,通过采取一定的措施能够解决这些问题,而且推广使用车用乙醇汽油是国家的一项战略性举措,对缓解我国石油资源短缺,减少对进口石油的依赖性,改善大气环境,促进农业生产和消费的良性循环及可持续发展,具有积极意义.i璺岛jj,一嘲……………●¨'●■…¨'●■------_●_●_ 2007-7域弓4锅57。

【发动机原理】教案教材: 《汽车发动机原理》张志沛主编大连海运学院出版社长安大学汽车学院机电与动力研究所曹建明目录绪论------------------------------------------------------------------------------------------1第一章发动机工作循环及性能指标--------------------------------------------------------- 5§1-1发动机理想循环概述----------------------------------------------------------5§1-2发动机实际循环---------------------------------------------------------------7§1-3 热平衡------------------------------------------------------------------------ 8§1-4 指示指标----------------------------------------------------------------------- 9§1-5 有效指标----------------------------------------------------------------------11§1-6 机械损失----------------------------------------------------------------------13§1-7 燃烧热化学--------------------------------------------------------------------16§1-8 发动机混合气的着火和燃烧方式----------------------------------------------- 20 第二章发动机的换气过程-------------------------------------------------------------------- 22§2-1 四冲程发动机的换气过程------------------------------------------------------ 22§2-2 四冲程发动机的充气效率------------------------------------------------------ 23§2-3 影响充气效率的各种因素------------------------------------------------------ 25§2-4 提高充气效率的措施----------------------------------------------------------27§2-5 进气管内的动态效应---------------------------------------------------------- 29§2-6 单位时间充气量与循环充气量------------------------------------------------- 30 第三章柴油机混合气形成和燃烧------------------------------------------------------------ 32§3-1 柴油机混合气形成------------------------------------------------------------ 32§3-2 柴油机的燃烧过程------------------------------------------------------------36§3-3 柴油机供油系统的工作特性及其对燃烧过程的影响---------------------------- 39§3-4 柴油机的燃烧室-------------------------------------------------------------- 41 第四章汽油机混合气形成和燃烧-----------------------------------------------------------46§4-1 汽油机混合气形成------------------------------------------------------------46§4-2 汽油机的燃烧过程------------------------------------------------------------49§4-3 汽油机的燃烧室-------------------------------------------------------------- 57 第五章发动机噪声及排放污染--------------------------------------------------------------60§5-1 发动机噪声污染及防治-------------------------------------------------------60§5-2 发动机排放污染及防治-------------------------------------------------------63 第六章发动机特性--------------------------------------------------------------------------- 66§6-1 发动机工况和性能指标分析式------------------------------------------------ 66§6-2 发动机速度特性-------------------------------------------------------------- 66§6-3 发动机负荷特性-------------------------------------------------------------- 70§6-4 发动机万有特性-------------------------------------------------------------- 72§6-5 发动机调速特性-------------------------------------------------------------- 73§6-6 大气修正--------------------------------------------------------------------- 77 第七章发动机台架试验---------------------------------------------------------------------- 79§7-1 测量与计算参数-------------------------------------------------------------- 79§7-2 参数的测量------------------------------------------------------------------- 79§7-3 测取方法--------------------------------------------------------------------- 83第八章车用发动机的废气涡轮增压概述--------------------------------------------------- 85绪论第一台实际使用过的内燃机，是1859年法国工程师勒努瓦制造的。

《内燃机原理》各章提纲及重点内容第一章绪论1、内燃机发展。

前期：1673~1680年荷兰物理学家柯.惠更斯(Christian Huygens)首先提出了真空活塞式火药燃烧的高温燃气在气缸中冷却后形成真空而带动活塞作功，在人类历史上第一次把燃气与活塞联系起来，实现了“内燃”1690年法国医生德.巴本(Deni Papin)，采用相当于真空原理用水蒸气作功质的活塞式发动机，成为近代蒸汽机的直接祖先。

1705~1711年英国人纽卡姆(New Comen)制成了矿井用直立气缸密封式活塞、缸|内水冷却的真空式蒸汽机，热效率不到1%。

| 1776年英国人瓦特(Watt) 改良了纽卡姆蒸汽机，发明了水汽分离冷凝器，大大完善了蒸汽机，热效率达3%，开始了蒸汽时代，掀起了第一次工业革命浪潮。

1794年英国人罗伯特.斯却里塔(RobertSteet)提出了燃用松节油或柏油的内燃机原理，首次提出燃料与空气混合的原理。

1799年法国化学家莱蓬(Lebon) 建议采用照明煤气作燃料并用电火花点火。

| 1820年英国人塞歇尔(W . Cecil) 用氢煤气作燃料,使内燃机以60+/ min转动起来。

1833年英国人莱特(WL. Weight)提出“爆发” 发动机，摆脱了真空发动机的影响，直接利用燃烧压力推动活塞作功。

1857年意大利恩.巴尔桑奇(Engenio Bersanti)和马特依西(Matteucci) 制成自由活塞发动机，第一次实现了爆发作功。

1860年法国人兰诺(Lenoir) 研制成功第一台实用的二冲程、无压缩、电火花点火的煤气机。

1862年法国工程师包.德.罗沙(Beau de Rochas)第一次提出了近代发动机等容燃烧的四冲程循环原理。

诞生：1876年Nikolaus August Otto发明了世界第一台四冲程煤气机。

1886年Benz和Daimlet按Otto的四冲程原理，造出第一台车用汽油机。

1886年Benz和Daimler将发明的汽油机用在车.上，发明了第一部汽车。

内燃机与燃料的关系1859年美国人（E.L.Drake）首先在宾夕法尼亚州用机械化方法开采石油。

19世纪60年代，美国人开始懂得用间歇法蒸馏石油而分割其不同馏分。

1862年美国人首次用分流法分离出来的重油代替煤和木炭作为炉用和工业用燃料。

1886年德国人发明了汽油机。

1893年德国人首创柴油机。

至此，内燃机与石油结下了不解之缘。

1913年W.Mburton发明了用用热裂化装置，从重油中生产汽油和柴油。

这一时期，不仅汽车工业获得了长足的发展，而且把汽油机用作飞机的发动机。

1936年出现固定床催化裂化重油的方法。

1939年用烷基化装置制造汽油的方法成功。

1940年又创制了用丁烷异构方法制造汽油。

1949年催化重油的炼油方法开始应用。

与此同时，坦克、装甲车用的加强式发动机的发展，促进了汽油的发展，喷气式飞机的航速不断增加促进了喷气燃料的品质的不断提高，汽油机的压缩比和热效率不断提高，也推动了汽油机性能的不断提高。

至此，50—60年代，汽车和发动机工业以及炼油工业都已达到很高的水平。

1973年中东战争和石油危机以后，发动机各种代用燃料的研究和使用逐步兴起。

另外，由于石油资源日趋减少，同时各国政府对城市汽车排放标准的从严控制，从而促使人们寻找清洁的代用石油燃料的替代燃料。

历史和现实一再证明：燃料的发展促使了发动机的发展，而发动机的发展反过来推动了各种燃料的发展。

另一方面，发动机与燃料又存在着相互制约的关系。

较高的压缩比一直以来都是提高发动机功率的有效手段，但高压缩比的同时会引起爆燃现象。

这就要求燃料具有较高的辛烷值，实验表明为了获取辛烷值较高的汽油，在炼制过程中往往需要消耗比增加相应压缩比带来的能量还要多。

基于燃料与发动机之间的这种特殊关系，可见，要研究和发展内燃机工业，必须同时重视内燃机燃料的研究。

汽油，柴油作为传统的燃料有着自身无可替代的优势，但从资源合理利用和环境角度考虑，代用燃料也需要受到我们的关注。

第一章发动机的性能1.简述发动机的实际工作循环过程。

1）进气过程：为了使发动机连续运转，必须不断吸入新鲜工质，即是进气过程。

此时进气门开启，排气门关闭，活塞由上止点向下止点移动。

2）压缩过程：此时进排气门关闭，活塞由下止点向上止点移动，缸内工质受到压缩、温度。

压力不断上升，工质受压缩的程度用压缩比表示。

3）燃烧过程：期间进排气门关闭，活塞在上止点前后。

作用是将燃料的化学能转化为热能，使工质的压力和温度升高，燃烧放热多，靠近上止点，热效率越高。

4)膨胀过程：此时，进排气门均关闭，高温高压的工质推动活塞，由上止点向下至点移动而膨胀做功，气体的压力、温度也随之迅速下降。

（5）排气过程：当膨胀过程接近终了时，排气门打开，废气开始靠自身压力自由排气，膨胀过程结束时，活塞由下止点返回上止点，将气缸内废气移除。

3.提高发动机实际工作循环热效率的基本途径是什么？可采取哪些基本措施？提高实际循环热效率的基本途径是：减小工质传热损失、燃烧损失、换气损失、不完全燃烧损失、工质流动损失、工质泄漏损失。

提高工质的绝热指数κ可采取的基本措施是：⑴减小燃烧室面积，缩短后燃期能减小传热损失。

⑵. 采用最佳的点火提前角和供油提前角能减小提前燃烧损失或后燃损失。

⑶采用多气门、最佳配气相位和最优的进排气系统能减小换气损失。

⑷加强燃烧室气流运动，改善混合气均匀性，优化混合气浓度能减少不完全燃烧损失。

⑸优化燃烧室结构减少缸内流动损失。

⑹采用合理的配缸间隙，提高各密封面的密封性减少工质泄漏损失。

4.什么是发动机的指示指标？主要有哪些？答：以工质对活塞所作之功为计算基准的指标称为指示性能指标。

它主要有：指示功和平均指示压力.指示功率.指示热效率和指示燃油消耗率。

5.什么是发动机的有效指标？主要有哪些？答:以曲轴输出功为计算基准的指标称为有效性能指标。

主要有：1）发动机动力性指标，包括有效功和有效功率.有效转矩.平均有效压力.转速n和活塞平均速度；2）发动机经济性指标，包括有效热效率.有效燃油消耗率；3）发动机强化指标，包括升功率PL.比质量me。

-燃机代用燃料的应用争论与开展趋势前言近年来, 随着我国经济的快速开展 , 石油的需求量持续增长。

1993 年起我国己成为石油纯进口国,2023 年我国原油进口比例已超过 52% 。

另外, 我国的汽车尾气排放已成为城市大气环境的一个主要污染源。

因此, 针对我国自然条件和能源资源特色, 逐步转变汽车能源构造, 开展汽车清洁代用燃料, 在发动机上实现高效、低污染的燃烧, 掌握汽车发动机有害排放对我国城市大气质量带来的日趋严峻的影响, 已成为我国能源与环境争论中的一个格外重大和紧迫的课题。

据统计, 从现在起全球的石油资源还可以用 67 年, 自然气的储量也最多可以使用 123 年, 所以查找一种型替代燃料成为当今社会的一个争论重点。

任何国家的经济开展都与能源问题亲热相关，而燃机对燃料的需求，在能源总消耗中占很大比例。

当前燃机主要用石油作为燃料，一般工业兴盛国家消耗在燃机上的燃料约占整个石油消耗量的 60%左右。

将来石油燃料的产量终将日趋削减，很多世界能源机构及权威人士认为：现已查明易开采的石油可维持 50 年左右，1990 年左右世界石油产量到达过一个顶峰，而后逐步下降，本世纪将消灭石油短缺的现象。

到 2030 年液体燃料中的 40%左右要由煤的合成燃料来满足。

因此，为保证将来交通运输以及国民经济的持续开展，争论与开发代用燃料是势在必行。

1代用燃料的定义代用燃料指的是传统发动机燃料(如汽油和柴油)的替代品。

“美国能源政策法规“将代用燃料定义为甲醇、非自然乙醇、其它酒精燃料或至少85%的这些燃料与汽油或柴油的混合燃料、G、LNG、LPG、氢气、煤炭衍生物的液体燃料以及生物质能源等。

2代用燃料的分类燃机燃料是经过一系列演化开展过程的。

早在 1892 年狄赛尔就曾试图以煤粉作为柴油机的燃料，但未成功。

长期以来，燃机是以液体的碳氢化合物系燃料为主的。

当燃料中C 含量削减，H 含量增加时，燃料为轻质的，并演化为气体燃料。

三、代用燃料（醇类燃料）的燃烧简介石油危机及其价格的上涨，引起了各国对新能源开发和代用燃烧研究的重视。

内燃机代用燃料定义：非石油原油炼制的内燃机燃料，包括醇类燃料、煤制燃料、生物质燃料、天然气、氢气、煤层气、生物质气等。

由于醇类燃料（甲醇、乙醇）可以从煤、天然气和植物中提炼，加之它们是液体燃料，可以沿用传统的石油燃料的运输、储存系统，因而被认为是内燃机最有希望的新的代用燃料之一。

我国煤碳、天然气资源丰富，醇类燃料的开发、应用有利于发挥我国煤碳和天然气的资源优势。

（一）醇类燃料的主要物理化学特性及使用特点1、甲醇、乙醇的主要物理化学性质（如下表）及使用1）低热值比汽油低：甲醇为汽油的46%，乙醇为汽油的62%；理论空气量也小，甲醇为汽油的43%，乙醇为汽油的60%。

因此，在汽油机上燃烧甲醇、乙醇时，需要增大主量孔直径或调整主量孔圈数，加大燃料供应量。

使混合气热量大体与汽油混合气的相等，使发动机在燃用醇类燃料时不会降低其动力性能指标。

同时，要有合适的空燃比。

2）汽化潜热比汽油大得多：甲醇为汽油的3.7倍，乙醇为汽油的2.9倍，使混合气在汽化时的温降差异较大（甲醇为汽油的7倍，乙醇为汽油的4.16倍）。

较大的混合气温降有利于提高发动机的充量和动力性；但不利于燃料蒸发（低温下）、冷起动（困难）、暖机（时间长）。

汽化潜热大使进入气缸的混合气温低，滞燃期长。

应用时，应适当加大点火提前角。

3）辛烷值高于汽油：在汽油机上使用时，可以提高压缩比，有利于提高发动机的动力性能和经济性能。

2、醇类燃料在汽油机中的溶解度和助溶剂在汽油机上使用时，醇类燃料通常按一定百分比例掺烧，即将汽油与一定比例的甲醇或乙醇混合起来成为一种混合燃料（15%甲醇+85%汽油称为M15混合燃料，纯甲醇称为M100）。

甲醇是极性物质，在与非极性物质的石油碳氢化合物掺混时，只要有微量的水存在，就可能引起醇与汽油的相分离。

为使甲醇-汽油混合燃料在常温和低温下保持单相，必须加少量的中、高炭醇、苯、丙酮等作为助溶剂。

关于单缸柴油机代用燃料问题分析摘要：单缸柴油机排放污染方面很严重，这些单缸柴油机被普遍用作手扶拖拉机、农用三轮车和四轮车、农用排灌、小型船舶等小型车辆的动力装备。

本文分析了目前柴油机排放污染的严重性，研究讨论关于使用非石油系液体燃料，即醇类燃料（甲醇和乙醇等）和各种植物油燃料（包括菜籽油和棉籽油等）。

经过比较分析，植物油可以与柴油作任何混合比的混合燃料使用，最有可能成为柴油机的代用燃料，不但能减少不可再生能源的负担，还能减少对空气的污染。

关键词：柴油机；代用燃料；植物油中图分类号：tk42 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）17-0314-021 单缸柴油机排放污染问题单缸柴油机排放污染方面很严重，这些单缸柴油机被普遍用作手扶拖拉机、农用三轮车和四轮车、农用排灌、小型船舶等小型车辆的动力装备。

因为此产品的科学技术投入少，性能远远赶不上国外的水平，加上社会经济发展的遗留问题，行业发展太快，生产厂家增多，投资不集中，以及这些年很多民营企业用低装配廉价的销售手段参与进来，导致单缸柴油机的生产过剩，产品质量得不到保证，出现很多投诉状况。

不难看到，这样的事情持续发生会给企业的发展带来很大的负面影响。

在此呼吁，政府不仅要监管城市车辆的污染排放，还要加强对农用车及动力机械排放的限制。

2 柴油机的代用燃料问题内燃机基本消耗燃料就是石油，所以一些发达国家重视这一问题，并积极探索解决方案，找到代用燃料。

现在人们研究的主要是醇类燃料（甲醇和乙醇等）和各种植物油燃料（包括菜籽油和棉籽油等）作为代用燃料。

醇有很高的辛烷值，所以挥发性强，且容易跟汽油溶解，用它来作汽油机燃料比较合适；植物油能和柴油以随意比例混合作用，被看作是最有可能成为的柴油机的代用燃料。

生物柴油属于可再生能源，它的产生过程是通过大豆油、菜籽油等植物油、动物脂肪等脂类物质，在低碳醇和催化剂反应后，把甘油脂甘油基提炼出来，构成含有可再生原料、易生物降解、含硫量少、没有芳香茎等优点的长链脂肪酸单酯类物质。

典型发动机原理简答题及参考答案第一章发动机的性能1、简述工质改变对发动机实际循环的影响。

答：①工质比热容变化的影响：比热容Cp、Cv加大，k值减小，也就是相同加热量下，温升值会相对降低，使得热效率也相对下降。

②高温热分解：这一效应使燃烧放热的总时间拉长，实质上是降低了循环的等容度而使热效率ηt有所下降。

③工质分子变化系数的影响：一般情况下μ＞1时，分子数增多，输出功率和热效率会上升，反之μ＜l时，会下降。

④可燃混合气过量空气系数的影响：当过量空气系数φa1时，ηt值将随φa上升而有增大。

2、S/D〔行程/缸径〕这一参数对内燃机的转速、结构、气缸散热量以及与整车配套的主要影响有哪些？答：活塞平均运动速度?m?sn30，假设S／D小于1，称为短行程发动机，旋转半径减小，曲柄连杆机构的旋转运动质量的惯性力减小；在保证活塞平均运动速度?m不变的情况下，发动机转速n增加，有利于与汽车底盘传动系统的匹配，发动机高度较小，有利于在汽车发动机仓的布置； S／D值较小，相对散热面积较大，散热损失增加，燃烧室扁平，不利于合理组织燃烧等。

反之假设S／D值较大，当保持?m不变时，发动机转速n将降低。

S／D较大，发动机高度将增加，相对散热面积减少，散热损失减少等。

3、内燃机的机械损失包括哪几局部？常用哪几种方法测量内燃机的机械损失？答：机械损失由活塞与活塞环的摩擦损失、轴承与气门机构的摩擦损失、驱动附属机构的功率消耗、流体节流和摩擦损失、驱动扫气泵及增压器的损失等组成。

测定方法有：①示功图法、②倒拖法、③灭缸法、④油耗线法等。

4、简述单缸柴油机机械损失测定方法优缺点。

答：测量单缸柴油机机械损失的方法有：示功图法，油耗线法，倒拖法等。

用示功图法测量机械损失一般在发动机转速不是很高，或是上止点位置得到精确校正时才能取得较满意的结果。

在条件较好的实验室里，这种方法可以提供最可信的测定结果。

油耗线法仅适用干柴油机。

此法简单方便，甚至还可以用于实际使用中的柴油机上。

内燃机原理课后题内燃机学课后题第二章：内燃机的工作指标2-7内燃机的动力性能和经济性能指标为什么要分为指示指标和有效指标两大类？表示动力性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？表示经济性能的指标有哪些？它们的物理意义是什么？它们之间的关系是什么？2-8怎样求取发动机的指示功率、有效功率、平均指示压力和平均有效压力？2-9机械效率的定义是什么？2-10平均有效压力和升功率在作为评定发动机的动力性能方面有何区别？2-11充量系数的定义是什么？的高低反映了发动机哪些方面性能的好坏？2-12试推导由吸入的空气量来计算平均有效压力的解析式及升功率的解析式，并分析提高发动机升功率的途径。

2-13影响be的因素有哪些？降低be的途径有哪些？2-14过量空气系数的定义是什么？在实际发动机上怎样求得？2-15内燃机的机械损失由哪些部分组成？详细分析内燃机机械损失的测定方法，其优、缺点及适用场合。

2-16要设计一台六缸四冲程高速柴油机，设平均指示压力，平均机械损失压力，希望在2000r/min时能发出的功率为73.5kW。

1）为将活塞平均速度控制在8m/，缸径行程比取多大合适？2）为使缸径行程比为1:1.2，缸径与行程取多大？1）求发动机的pme、Ttq和。

2）当时，试求、、和的值。

3）当、、均未变，由0.75提高到0.8，此时PL、Pe和be的值。

4）若通过提高使Pe提高到160kW，而、均未变化，则、、be值是多大？5）通过以上计算，你可以得出哪些结论？2-17试述机械损失的测定方法。

第三章：内燃机的工作循环3-1研究理论循环的目的是什么？柴油机的理论循规蹈矩环与实际循环有何区别？3-2试推导混合加热理论循环热效率的表达式。

3-3从理论循环中可以得到哪些结论？在指导实际工作时要受到哪些限制？3-4简述发动机实际循环向理想循环的简化条件。

3-5在初态相同、最高压力和温度相同、放热量相同的前提下，在发动机理想循环P-V图上比较混合、定容和定压加热循环的热效率。