一、乳化燃料节能降污的原理
（1）微爆理论：此理论认为，乳化燃料中含有油
包水型分子基团，在乳化燃料受热汽化形成可燃 混合气的过程中，由于水的沸点低于油，所以油 包水型分子基团中的水会先于油蒸发，汽化压力 冲破油膜的阻力使油滴发生爆炸，爆炸的结果是 使油滴变得更加细小，与空气混合得更加均匀。
乳化燃料节能降污效果：乳化燃料与非乳化燃 料燃烧效果对比如图所示。不难看出，乳化油燃料 在燃烧过程中，减少了火焰中的炭粒，提高了燃料 油的燃烧程度，改善了燃烧状况，提高了燃料油的 燃烧效率。
图4-5 机械混合法柴油乳化工艺流程
天然气
不同产地的天然气的组分构成
(1) 天然气的主要组分是甲烷。甲烷在多数天然气中占90% 以上， 有的高达95-98％。天然气中含其他的正构烷烃（甲烷除外）约占 总量1％-13％。天然气中还含有N2、CO2等气体，它们约占1％13%。气田或油田的地理位置和矿床地质结构不同，造成天然气和 石油的组分存在一定的差异。 (2) 天然气的低热值一般在33-38MJ/m3。也有高达40-64MJ/m3。 低热值高的天然气，一般含乙烷至戊烷量大，困为乙烷至戊烷的密 度大于甲烷，所以，按体积计的低热值大为增加。 低热值是指单位燃气完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度， 其中的水蒸气以蒸气的状态排出时，所放出的全部热量。 (3) 天然气的密度为0.71-0.89kg/m3，视产地不同而异。当天然 气含甲烷量高时，则密度小；含甲烷量不高（在90%以下），而含 己烷至戊烷的量多（在5％-13％），则密度大。 (4) 天然气理论空燃比一般为9.4-12.3。其中下限是属于含甲 烷较高的天然气，上限是属含甲烷相对较低的天然气。 (5) 天然气的理论混合气热值为3.22-3.42MJ/m3。 另外，应注意的是，同一井口，夏季和冬季开采出来的天然气组 分会有差别。
1991-2008年各地区天然气汽车量
世界天然气汽车总量超过950万辆，近几年天然气汽车的年均增长率超 过30%；天然气加气站则超过了12000座。阿根廷、巴基斯坦、巴西、 印度、伊朗和意大利的天然气汽车保有量居世界前六位。值得注意的 是，近几年亚太地区的天然气汽车发展迅速，2000～2007年年均增长 50%，其中巴基斯坦、印度、伊朗的CNG汽车保有量分别达到165万辆、 82万辆和73万辆。
铃薯； 纤维素原料，如木材、木屑、秸秆。(我国废弃 生物质资源量约相当于每年2-4亿吨标准煤)
目前，发酵法生产乙醇的原料基本上属于前两 类。目前应大力发展和完善秸秆为原料的乙醇 生产工艺。
生产工艺
淀粉 纤维素
糖化酶
糖
酒化酶
酒精
C6H12O6
葡萄糖
酒化酶 60-72h
2C2H5OH＋2CO2
醇类燃烧的应用
3）着火极限宽
可燃混合气的着火极限是指混合气可以着火的最低浓度与 最高浓度之问的范围．浓度是以空气中可燃气的容积百分比表示。 醇类燃料的着火极限比汽油宽得多，可实现稀薄燃烧，能 有效降低发动机在部分负荷时的能量消耗与排放污染。
4）热值低
一般醇类代用燃料的热值比石油类燃料热值低，但由于醇 类含氧．混合燃料燃烧时所需的理论空气量少，且燃料的有效输 出功率不仅取决于燃料的热值，还与可燃混合气的热值有关，甲 醇汽油在理论空燃比下形成的混合气的热值大体上与汽油燃料在 相同条件下一样。所以，只要供给质量合适的混合气，并不会影 响发动机功率的输出变化。
天然气汽车国外的发展状况
天然气汽车在世界上已有70多年的历史。20世纪20 年代末、30年代初，意大利人为解决车用汽油短缺 问题，率先开发了常压囊式天然气汽车和CNG汽车。 到20世纪80年代，由于石油危机加重，改善环境的 呼声日渐高涨和压缩机技术的不断进步，天然气汽 车获得较快发展。1986年，30多家燃气企业在加拿 大渥太华成立了国际天然气汽车协会(IANGV)。自 20世纪90年代以来，天然气汽车发展的要素进一步 成熟，俄罗斯、美国等国分别成立了天然气汽车协 会。从下表2中可看出世界部分被国家天然气汽车 的发展状况。
5）腐蚀性大
醇类燃料的化学活性较强，对铜、铝等金属具有较 强的腐蚀能力，对橡胶和塑料等非金属材料也具有较大 的溶胀作用。
6）易产生气阻
醇类燃料的沸点低，有助于形成燃料与空气的 混合气。但温度高时，容易在燃油供给系统产生气 阻现象，严重时会使供油中断，发动机熄火。 7）贮存和使用方便
醇类燃料在常温下为液体状态，和传统燃料的 汽油、柴油相似，所以其储存和使用比较方便。 8）排放污染低
第三章 车用替代燃料
在石油资源日益减少、环境污染日益严重的双重作 用下，开发和寻找污染较少、经济便宜的替代燃料已成 为当务之急。车用替代燃料的双重标准主要包括： 1）资源必须丰富。 2）价格应比较便宜，以便于大范围推广。 3）能量密度大，热值高，携带较少的数量时就能 使汽车有足够的续驶里程。 4）毒性低，环境污染小。 5）安全性好，易于输送、贮存和使用。 6）对内燃机的可靠性无不良影响。 根据如上选择标准，有广阔发展前景的替代燃料 主要有醇类燃料、乳化燃料、天然气、液化石油气、氢 气等。
石油主要代用燃料
醇类燃料
甲醇可从煤炭及天然气中提炼，或采用生物材料生产，工艺成熟。 乙醇生产原料是植物，如巴西用甘蔗生产乙醇。目前使用的乙醇燃料主要有 E85 （85%乙醇和15%汽油）和E95。我国使用的乙醇燃料主要是E90（ 10%乙醇和90%汽 油）。 乙醇还用作为汽油添加剂，提高抗爆性，汽油中加入约10%的乙醇或乙基叔 丁醚（ETBE）。比汽油减少30%的烟雾。
醇类燃料的蒸发潜热大，甲醇的蒸发潜热约为汽油的3.7倍，乙醇 的蒸发潜热约为汽油的2.9倍，所以使用醇类燃料的燃烧温度较低，对 NOx的生成有抑制作用；醇类燃料分子中没有CC键结构，燃烧中不会有 多环芳香烃通过缩合形成碳烟粒子的现象。
乙醇燃料的生产
发酵法
1）发酵法生产乙醇的原料
含糖作物和副产物，如甘蔗、甜菜、甜高粱； 淀粉质作物，如玉米、高粱、小麦、红薯、马
乳化燃料
汽车发动机在工作时，不仅消耗石油燃料，同时还
排放出有害物质，污染环境。若采用乳化燃料．不仅能
减少排气中的氮氧化合物（NOx）等有害成分．降低烟
度，减少污染，而且还能有效地降低燃油消耗、使用乳 化燃料是节能和降低污染的良好措施之一。 乳化燃料就是把燃料和水在乳化剂的作用下使其乳 化且使乳化液稳定。
车用天然气发动机技术的发展过程大致经历了三个 阶段：
第一阶段是20世纪60年代以前。这个阶段CNG汽车 在前苏联、意大利等少数国家和地区有所发展，主 要目的是以气代油，节约能源。这一时期的技术研 究主要是解决车辆的驾驶性能，如起动性、运行可 靠性等，尽量缩小与液体燃料发动机的各种性能差 距，特别是动力性差距。此时开发的是用于化油器 汽车的混合器式CNG发动机装置。 第二阶段是20世纪60年代以后到90年代初。这个阶 段的主要目的是解决汽车尾气排放污染问题。由于 天然气汽车比汽、柴油车的排放污染少，许多国家 都大力推广天然气汽车。技术上主要是进一步降低 有害排放物，先后开发了用于开环控制供气的化油 器式汽车及开环控制的电喷供气装置，开发出了较
2 纯醇燃烧
纯醇燃烧是指单纯燃烧甲醇或乙醇燃料。从弥补石油 资源短缺的角度来说，纯醇燃料用于发动机燃烧比掺醇燃 烧，尤其是低比例掺醇燃烧更具有实际意义。因此，对纯 醇燃料的使用也进行了许多研究工作。 需要对发动机进行较大改动，包括：调整供油系统、 加大油泵供油量、加装进气预热装置和改善零部件的抗腐 蚀性能等。
第三阶段是20世纪90年代以后。由于汽油机进行了 技术改进，排放污染也大大减少，天然气汽车优势 不明显，从而促进了CNG汽车产业对发动机进行改 造，开发出更先进的闭环电子控制、电子数字控制、 单点与多点电喷、高压直喷的燃气供给系统。特别 是1995年以后，在车用天然气发动机上采用了理论 空燃比反馈控制稀燃等技术，使车用天然气发动机 效率、经济性，排放性和动力性都有极大的提高， 车用天然气发动机技术发生了质的飞跃。
2）蒸发潜热大
是指在常压沸点下，单位质量的纯物质由液体状态变为气 体状态需吸收的热量或由气体状态变为液体状态需放出的热量。 醇类燃料蒸发潜热大会使形成的混合气浓度较低，从而使 发动机起动困难。因此，燃烧醇类燃料的发动机需加装进气预热 系统。 甲醇燃料汽化潜热大可以降低迸气温度，从而提高充气效 率。还有汽化潜热大，可改善燃烧后发动机内部冷却条件，因而 改善发动机的动力性。
天然气的特点 （1）着火极限宽。 （2）与空气的理论混合气热值 低。 （3）火焰传播速度低。 （4）点火能量高。 （5）抗爆燃性能好。 （6）密度小。 （7）排放污染小。 （8）携带性较差。 （9）使用天然气可使发动机的磨损减小。
天然气燃料使燃烧室积炭少，且燃烧产物中不含液体燃料成分，对润滑油破坏小。
醇类燃料的辛烷值高，是良好的汽油机替代燃料。 但由于其着火性差，十六烷值比柴油低好多，所以在 柴油机上使用比较困难。汽油机中应用醇类燃料主要 有两种方法：掺醇燃烧和纯醇燃烧。 1 掺醇燃烧 是指把乙醇以不同比例掺入汽油中。用E （Ethanol）表示。 （1）掺醇汽油的优点 1）抗爆性好。 2）排放尾气中NOx、烃类及CO含量低。
天然气在汽车上的使用 1、天然气的存在形式 包括压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）
天然气汽车类型
液化天然气汽车 压缩天然气汽车
专用压缩天然气与汽 油或柴油双燃料汽车
专用压缩天然气汽车
3、天然气汽车技术
1）加气站技术：无论是压缩天然气还是液化天然 气，它们向汽车上加注时，所需加气设备都比汽 油、柴油等传统燃料的加注设备复杂一些，必须 保证压缩天然气的压力和液化天然气的低温，这 需要较高的技术水平。 2）发动机技术：天然气燃料的性质不同于汽、柴 油，因此天然气发动机的结构也不同于汽油机和 柴油机，应对其燃料混合、发动机燃烧室结构、 点火系统等方面的独特之处进行研究与开发。 3）气瓶技术：由于汽车具有的流动性，燃料必须 时刻携带，携带天然气的气瓶如何保证贮存压力 和绝热能力，并尽量降低其制造成本，这都需要 较高的技术水平。