5.5.1.1我国石油面临的问题.ppt

内燃机在节油的同时必须减少排放，表5-5-2所示为欧洲排放法规和实施时间： 传统内燃机包括火花点燃式和压燃式两大类。 汽油机属于预混合均质燃烧，借助电火花点燃，由于汽油特性和爆震等诸多因素限制，汽油机的燃料利用率比柴油机低30%。 柴油机属于燃料喷雾扩散燃烧，依靠发动机活塞压缩到接近终点时的高温使混合气自然着火。由于柴油机非均质燃烧的固有特性，是柴油机存在碳烟和NOx排放的最低极限。 综上所述，突破传统内燃机燃料利用率和有害物排放两个极限是内燃机技术进步的关键。 目前改进内燃机性能，提高内燃机的热效率以及减少排放的工作在两个方面同时进行，其一是对内燃机进行改良，其二是基于全新的燃烧理论，研究新一代内燃机。 ⒈ 内燃机改良技术 内燃机改良技术包括合理组织换气过程、改善供油系统、完善燃烧过程、提高机械效率等一系列措施。 在内燃机改良技术中，最重要的技术进步是汽油直喷技术和先进直喷柴油技术。汽油缸内直喷（GDI）技术是针对火花点燃式内燃机的新技术，但其供油系统成本高，NOX的排放也是一个难题。 先进直喷柴油机是将各种新技术应用于传统直喷柴油机上，以改善燃烧和排放。 先进直喷柴油机的供油系统的发展都要符合一下要求： ① 更高的喷油压力， ② 喷油速率、形状控制，即靴型或三角形自主控制， ③ 提高小油量的精度控制。 内燃机废气再循环 (Exhaust Gas Recirculation，简称EGR ) 是满足欧Ⅲ以上排放标准必须采用的技术，它是将柴油机产生的废气的一小部分再送回气缸。 在采用了EGR后，由于过量空气系数降低，有可能导致燃烧速率降低，排烟黑度上升。 对燃烧系统进行优化，在发动机内进行排放控制，从源头上对有害排放物加以控制只是直喷柴油机控制排放的第一步。 为达到欧Ⅳ排放法规的要求，要在EGR的基础上再加上氧化催化器。氧化催化器是一种被动排放后处理装置，用来降低柴油机排放中的HC、CO和SOF。 ⒉ 内燃机的革新技术 传统内燃机的燃烧方式决定了经济性与排放的矛盾，这对矛盾也是内燃机发展的主要矛盾。 燃烧学和热力学的原理证明，新一代内燃机燃烧方式的基本特征是：均质、压燃、低火焰燃烧。 新一代内燃机燃烧理论是在20世纪90年代中期开始酝酿，并逐步形成清晰概念。 传统的内燃机节能技术，如利用内燃机余热的废气涡轮增压技术，内燃机的电子控制技术等也得到了进一步的发展和完善。 采用废气涡轮增压技术有如下优点：可改善内燃机的热效率；可使内燃机的功率大大提高；因进气充足，燃烧完善，可使尾气污染物排放减少；可使内燃机在高原稀薄空气下正常工作；涡轮增压消耗了排气能量，可降低内燃机排放噪音。 用电子控制技术对内燃机参数进行监控，并利用反馈系统使内燃机一直处于最佳运行工况，从而使燃油消耗率经常保持在最佳值。 在电控中最重要的是对喷油系统的控制，因为它直接影响到内燃机的排放、噪音、燃油的经济性。 5.5.3 替代燃料油技术 5.5.3.1 燃用劣质油 石油主要应用与交通运输、化工原料和现阶段无法替代的用油领域，为此，我国实施了节约和替代石油工程。 内燃机采用代用燃料已成为当前节油热点之一。 由于石油在炼制过程中也要消耗能源，且生产的燃油标号越高，耗能越高，所以柴油机燃用重柴油，其本身就是节能的重要措施。 我国柴油机数量巨大，要设法是尽可能的燃用品质差的柴油，如宽馏分柴油、低十六烷值柴油、高凝点柴油。 通常在品质较差的柴油中加入添加剂，以增加柴油的十六烷值，或降低凝点，或促进燃烧等。 5.5.3.2 燃用替代的气体燃料 内燃机可替代的气体燃料有天然气、液化石油气、煤气、沼气氢气等。 气体燃料在汽油机中应用较方便，不需做大的改动即可应用，但对于柴油机就不那么容易，这是由于气体燃料在压缩空气中喷射及压燃点火不易控制。 天然气和液化石油气是内燃机首选的替代气体燃料。 据资料报道，汽车在使用天然气作燃料时，功率会下降15%左右，提高天然气汽车功率的措施主要有：提高充气系数、适当提高发动机压缩比、使用专用天然气汽车发动机润滑油等。 减少发动机腐蚀和磨损的措施有：天然气脱硫、采用耐腐材料及使用专门的天然气汽车发动机润滑油等。 5.5.3.3 燃用替代的液体燃料 内燃