内燃机替代燃料论文.doc

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1、氢气——汽车发动机代用燃料的特性及应用前景分析摘要：目前，我国汽车保有量超过了1亿辆，并仍以惊人的速度增加，对车用燃料的需求增长强劲。而截2011年中国石油对外依存度已达56%,这一情况对我国的能源女全和国民经济町持续发展都是一个大的隐患。因此，发展内燃机替代燃料已是我国当务Z急。由于來源丰富、污染很少以及热效率高等优点，氢气用作汽车能源具有很强的诱惑力。根据氢能在世界范I羽的发展势头，到21世纪中期氢能汽车有可能成为-•个活跃的汽车品种。木文从物理特性和化学特性将氢气与传统燃料汽汕相比，并对氢气

2、的应用前景进行了分析o汽车发动机；代用燃料；氢气；物化特性；前景分析氢气和汽油物化特性比较在表1示出氢气和汽汕部分特性参数的比较，从表1中可以得出氢气作为内燃机燃料应用时的一些特点⑴。表1氢气和汽油部分特性参数比较特性氢气汽汕低热值/kJ・g'112044.5理论空燃比质量比34.3814.7体积比2.388586口燃温度/°c585228^501火焰温度/°c20452200在空气屮的燃烧浓度范围/%4^751~7.6常温常压下的气体浓度/kg•m-30.0824.6最小点火能量/»J20240

3、混合气热值/MJ・m33.1843.73T.83在空气屮的层流燃烧速度/cm•s129138~47在空气屮的扩散系数/cm2-s10.610.05（1）氢气的口燃温度很高，比汽油还高，因此比较适合在火花点火发动机中使用，可以提咼£和热效率；（2）在空气中的层流燃烧速度特高（291.2-310cm/s）约为汽汕的7.2倍。在一些层流燃烧速度较低的气体燃料中加入一些氢气就可以提高层流燃烧速度；（3）氢气的单位质量热值高，是汽汕的2.7倍，柴汕的2.8倍，但氢气的理论混合气热值为3.19MJ/m；大约比

4、汽油的低18%；（4）氢气的等压绝热火焰温度Tad为2110°c；（5）氢气的点火能量很低，约为15.2~20uJ,因此氢气发动机工作时从不会熄火，再加上层流火焰速度很髙，因此点火捉询交很小，可以在上止点点火；（6）氢气在空气中的扩散系数很大，是汽汕的12倍，因此生成均匀混合气十分迅速。但是扩散系数大，対防泄漏不利，由于氢气分子极小，渗透性强，容易引起氢脆、缓慢渗透等令人头疼的问题；（7）氢气的可燃范围很广，浓度范围从4.2%~75%都能燃烧（相当过量空气系数①a=0.15-9.6）o因此氢气的稀

5、燃能力很强；（8）氢气燃烧后的分子变更系数小于1.0；（9）氢气是超清洁燃料，燃烧产物为水，有害排放物单一，只HNOX,厉处理比较简单;（10）氢气发动机的部分负荷运行时的叽较高，失火循环消失，循环波动减少，氢气火焰与气缸壁的淬熄距离比汽油的小，因此燃烧更安全⑵。氢气的应用前景分析目询要人幅度推广氢气在发动机上应用的困难是：a）氢的来源：若依靠天然气生产氢气，显然是不介适的，因为天然气本身就是清洁燃料。b）红的分配:要实现从石油分配系统向红分配系统的转换，其基础设施的投资将I•分可观。c）氢燃料贮

6、存技术的开发⑶。但是从吐界能源发展趋势看，氢能这种来源丰富、污染很少、热效率高的能源在未來的世界能源布局中会占一席之地。相信在不久的将来，在世界范

7、1；1的氢能研究热潮中，制氢及储氢技术会有突破性的进展。这使得氢气在未来汽车上的应用前景更广阔。氢燃料内燃机基于传统的内燃机技术和生产、维修体系，具有良好的生产、使用基础,技术上也具有一定的成熟性，•氢燃料电池相比，氢燃料内燃机在造价上具有明显的优势。在车用燃料电池的成本能够与之相匹敌之前，氢燃料内燃机将具有很强的竞争力。在汽油机中掺烧氢气燃料、在天然

8、气内燃机中掺烧氢气和采用氢气一汽汕两用燃料或柔性燃料内燃机是近期在汽车内燃机屮推广使用氢气燃料的较现实方法。从长远来看，由于氢燃料内燃机具冇高效、环保的突出优点，势必将得到较快的发展；而缸内直喷式红燃料内燃机所具冇的较高的功率密度、良好的运转平稳性以及极低的N0排放，必将成为氢燃料内燃机的主耍发展方向叭参考文献[1]刘福水郝利君Heit?PeterBerg.氢燃料内燃机技术现状与发展展望[J].汽车工程，2006,28（7）：621-625.[2]蒋徳明黄佐华.内燃机替代燃料燃烧学[M].西安：西

9、安交通人学出版社，2007.[3]吴基安吴洋.新能源汽车知识读本[M].北京：人民邮电岀版社，2009.