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第二节燃料的改善第三节代用燃料第一节燃料对排放的影响第一节燃料对排放的影响一、汽油对排放的影响１.辛烷值的影响汽油的辛烷值不仅对汽油机的排放有影响，而且直接关系到是否发生爆震。从另一方面看，较低的辛烷值限制了发动机的压缩比，导致燃油消耗率上升，总的污染物排放量也随之上升。在许多情况下烯烃是汽油提高辛烷值的理想成分。２.汽油挥发性的影响１)馏出１０％的温度:汽油馏出１０％的温度标志着它的起动性。２)馏出５０％的温度:汽油馏出５０％的温度标志着汽油的平均蒸发性。３)馏出９０％的温度:汽油馏出９０％的温度标志着燃料中含有难于挥发的重质成分的数量。为了评价燃料的挥发性，汽油的馏程主要由馏出１０％、５０％、９０％的温度ｔ１０、ｔ５０、ｔ９０表征。第一节燃料对排放的影响由式(８￣１)的参数组合且用燃油中氧含量修正的驱动性指数ＤＩ可以来表征该燃油发动机的驱动性或相应汽车驾驶的舒适性，包括冷起动时间、加速性能、怠速运转稳定性等。３.汽油密度的影响汽油的密度与构成汽油的各种烃类比例，特别是总的Ｃ/Ｈ原子比有密切关系。由于挥发性的缘故，夏用和冬用汽油密度不同。汽油密度增加往往使化油器提供较稀的混合气，使汽油喷射系统提供较浓的混合气。不过，因为汽油密度相对变化量很小，因此可认为，密度变化对于根据标准燃料调整的发动机排放的影响实际上可以忽略不计。４.烃类组成的影响烷烃热稳定性好，形成臭氧活性ＭＩＲ低，但正构烷的辛烷值低，异构烷和环烷的辛烷值高，是理想的汽油组分。烯烃具有较高的辛烷值，但热稳定性差，易于在发动机的进气系统里形成胶状沉淀物。芳烃具有很高的辛烷值，所以添加芳烃组分，是炼油工业为使汽油达到现代车用汽油所需要的抗爆性水平而使用的一种手段。第一节燃料对排放的影响５.硫含量的影响硫可降低三效催化转化器的效率，对氧传感器也有不利影响，因而使车用汽油机排放增加。不论发动机技术水平和状态如何，汽油中硫的质量分数ωＳ从１０－４降到１０－５数量级时，ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等均有显著的下降。高硫汽油会引起车载诊断系统的混乱和误报。６.添加剂的影响车用汽油中可能加入多种类型的添加剂:防止汽油爆震的抗爆剂，如四乙基铅、甲基环戊二烯三羰基锰(ＭＭＴ)等，抑制烯烃聚合的抗氧剂，如氨基酚、烷基酚等，有助于清洗进气系统被污染表面、防止喷油嘴堵塞的表面活性剂，如脂肪酸胺、丁二酰亚胺等。二、柴油对排放的影响１.十六烷值的影响如果十六烷值较低，则滞燃期较长，初期预混燃烧的燃油量增加，放热率峰值和最高燃烧温度较高，因而ＮＯｘ排放量增加，如果十六烷值较高，可推迟喷油，这样有利于在保持燃油经济性的条件下降低ＮＯｘ排放。另外，高十六烷值的柴油易于自燃，可降低柴油机ＣＯ和ＨＣ的排放。第一节燃料对排放的影响２.黏度、密度和馏程的影响当柴油黏度增加时，喷油时油束的雾化变差，燃烧恶化，炭烟排放增加。柴油密度较高，会导致微粒排放量增加，因为柴油密度超过柴油机标定范围会造成过度供油效应。较重的馏分组成使柴油喷注雾化变差，蒸发迟缓，易形成局部过浓的混合气，产生较多的微粒。３.芳香烃含量的影响柴油中芳香烃含量直接影响其十六烷值，两者之间有逆变关系。芳香烃是柴油中的有害成分，芳香烃燃烧时冒烟倾向严重，所以当柴油中芳香烃的体积分数φＡＨ增加时，柴油机微粒排放的质量浓度急剧增加。４.硫含量的影响从柴油机排气催化净化角度出发，降低柴油的硫含量是极为必要和迫切的。降低柴油的硫含量也有助于减少柴油机排气中难闻的气味。但降低硫含量是通过在炼油工艺中加氢生成硫化氢而实现的，这个过程增加了炼油的能耗和ＣＯ２排放，同时提高了成本。第一节燃料对排放的影响５.添加剂的影响在柴油中加入少量碱土金属或过渡金属的环烷酸盐或硬脂酸盐，可显著降低柴油机排气的烟度，这类添加剂被称为消烟剂。柴油中还可能加有机添加剂，如为缩短滞燃期的十六烷值改善剂以及稳定剂、表面活性剂等，它们一般都能改善柴油机的排放状况。第二节燃料的改善一、汽油的改善对于低排放无铅汽油来说，规定铅的质量浓度要从微量降低到零，以消除铅对人体健康的直接危害和催化剂的毒害作用。对硫含量也作了严格限制，因为硫使催化剂中毒，这种毒害作用虽然不像铅那样不可恢复，有一定的可逆性，但使总的催化效率下降。硫还会使催化器监测器ＯＢＤ系统失效。大幅度降低烯烃含量，以降低排气的臭氧生成活性，并减少汽油机内的沉积物。对芳香烃特别是苯含量作了限制，以降低排气的毒性。控制汽油的密度变动范围，以免发动机偏离标定供油量过大。对汽油的挥发性作了更加合理而细致的规定，既保证发动机有良好的驱动性，又不会引起气阻、过量蒸发等运行可靠性和排放问题。低排放汽油允许用含氧掺和物，但对氧含量有一定的控制。二、柴油的改善对于低排放柴油来说，首先要提高十六烷值。与汽油的情况类似，缩小低排放柴油的密度变化范围，以保证燃油质量供给的稳定性。低排放柴油的标志性特征是降低柴油中的硫含量，这是因为硫使柴油机排气微粒中的硫酸盐成正比的增加，而且高硫柴油排除了应用氧化型催化剂降低微粒排放的可能性。第二节燃料的改善欧洲排放体系对柴油硫含量的要求对比见表８￣１。柴油中的芳香烃会增加柴油机的微粒和ＮＯｘ排放，并使排气中毒性大的多环芳香烃的含量增加。所以，低排放柴油严格限制芳香烃，特别是其中多环芳香烃的含量。第三节代用燃料一、天然气和液化石油气１.天然气１)天然气的性能指标天然气的组成成分决定了其理化性能，该性能与汽油比较见表８￣２。第三节代用燃料由表８￣２可知，天然气具有如下特点:(１)热值高:甲烷含量高的天然气的低热值比汽油高，当甲烷含量为８０％时，天然气的低热值与汽油相当。因为天然气的密度低，所以理论混合气热值比汽油稍低。第三节代用燃料(２)抗爆性能好:天然气的主要成分是甲烷，甲烷的研究法辛烷值为１３０，具有很强的抗爆性能。研究表明，燃用天然气的专用型发动机应采用的合理压缩比为１２，通过提高压缩比可以大幅度地提高天然气汽车的动力性和燃料经济性。(３)混合气着火界限宽:天然气与空气混合后具有很宽的着火界限。这种性能为发动机稀燃技术提供保证，从而提高燃料经济性，降低排放。(４)着火温度高:这不利于发动机的性能，由此需要较高的点火能量。２)压缩天然气的规格我国汽车用压缩天然气标准(ＳＹ/Ｔ７５４６—１９９６)见表８￣３。第三节代用燃料３)天然气的排放性能天然气在汽车上与空气混合时是气态，因此，与汽油、柴油相比，混合气更均匀，燃烧更完全。另外，天然气的主要成分甲烷中只有一个碳分子，从理论上讲，燃烧产物中ＣＯ较少。表８￣４是我国改装某一压缩天然气汽车的排放试验结果，表明压缩天然气的ＣＯ和ＨＣ排放较汽油明显降低。第三节代用燃料２.液化石油气１)液化石油气的理化性能车用液化石油气的主要成分是丙烷和丁烷。液化石油气的理化性能与其他燃料比较见表８￣５。第三节代用燃料第三节代用燃料２)液化石油气的规格表８￣６为我国对车用液化石油气的具体技术要求。第三节代用燃料３)液化石油气的排放性能汽车燃用汽油、ＬＰＧ、ＣＮＧ排放污染物对比见表８￣７。二、醇类燃料１.醇类燃料的性能指标醇类燃料与汽油理化性能的比较见表８￣８。第三节代用燃料第三节代用燃料醇类燃料的特点主要有:(１)辛烷值比汽油高，可采用高压缩比提高热效率。(２)蒸发潜热大，使得醇类燃料低温起动和低温运行性能恶化。(３)常温下为液体，操作容易，储带方便。(４)可燃界限宽，燃烧速度快，可以实现稀薄燃烧。(５)与传统的发动机技术有继承性，特别是使用汽油￣醇类混合燃料时，发动机结构变化不太大。(６)热值低，甲醇的热值只有汽油的４８％，乙醇的热值只有汽油的６４％。(７)沸点低，蒸汽压高，容易产生气阻。(８)甲醇有毒，会刺激眼结膜，也会通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体，刺激神经，造成头晕、乏力、气短等症状。(９)腐蚀性大。(１０)醇混合燃料容易发生分层。第三节代用燃料２.醇类燃料的应用醇类燃料在汽车上应用主要有三种类型:掺烧、纯烧和改质。３.醇类燃料的排放性能醇类燃料排放试验结果见表８￣９和表８￣１０。第三节代用燃料三、生物质燃料１.动物油脂动物油脂主要原料为生活废弃油脂。２.植物油表８￣１１列出了几种植物油的主要性质。第三节代用燃料四、氢气氢气作发动机燃料有许多优点:资源丰富、热值高、排放污染少。氢作为车用发动机燃料的主要问题是氢的能量密度很低。近年来，储氢金属的研究成果为解决氢气储存问题展现了良好前景。氢燃料可以用在汽油机上，也可以用在柴油机上。