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车用发动机代用燃料的研究最早开始于上世纪20年代，苏联与意大利两国丰富的天然气资源储备推动了气体发动机的发展。但受到技术水平与需求程度的限制,并没有得到广泛的应用[3]。严重的能源和环境问题,使资源丰富、便于获得的低热值气体燃料成为最现实的替代燃料。一些被认为比较有应用前景的代用燃料,主要包括天然气、醇类、液化石油气、二甲醚、氢气等，近年来收到了广泛关注。22625
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（1）天然气
毕业论文天然气是一种自然资源,从油气田和气田开采得到,贮量大。天然气发动机最大的优点是清洁。在管道铺设容易的地带，天然气相比传统燃料有很多优势[4]。另外,天然气发动机具有不用润滑油润滑,噪声低,发动机寿命长的优点。但天然气在具有诸多优点的同时仍存在着密度小,着火范围窄,燃烧时间长,火焰传播速度慢以及发动机热效率低等缺点[5]。
（2）醇类
醇类燃料主要是指甲醇、乙醇,这类燃料储存、运输和使用相比于氢气都比较方便。甲醇的来源丰富,可从天然气、煤炭中制取。乙醇可以从农作物秸秆中提取，对于那些农业经济发达的国家可重点研究发展。同时现有的汽油发动机只要经过稍加修改就可以改用醇类燃料，使醇类燃料的发展具有很大的优势。但其缺点也较明显，比如：醇类燃料虽然减少了HC和CO的排放,但同时也增加了其他污染物质的释放。
（3）二甲醚
二甲醚与乙醇类似，可从生物质原料中获取,但目前主要采用天然气和煤进行生产。二甲醚有着较好的着火性能,较高的热效率和较低的污染排放等优点。研究结果表明二甲醚具有一些醇类燃料和压缩天然气等其他代用燃料没有的突出优点。二甲醚可以压燃而不需要其他附加手段。通常只需对柴油机燃用发动机的燃油系统以及它与燃烧室之间的配合进行一些微小改装和调整即可使用二甲醚燃料，实现高效清洁燃烧的同时满足一定的机动车排放标准[6]。
（4）氢气
氢燃料被誉为二十一世纪最理想的燃料一,可从电解水、煤的气化和天然气中制取。氢气具有能量密度高,着火界限宽,火焰传播速度快的优点，除此之外氢燃料的燃烧产物只有水,几乎可以认为是零排放，故其可以作为内燃机的理想能源。从长远来看氢有可能在传统燃料消耗完时成为主导能源[7]。但由于技术水平存在不足,氢燃料在运输、存储以及使用上的过程中都存在较高的安全隐患,并且现有的制备技术一直未能获得突破,这些因素导致氢燃料距离广泛用于内燃机还有一定距离。
表1.1列出了部分燃料与传统燃料的性质对比。对比后可发现，气体燃料在同等质量的情况下，相比于传统燃料，具有热值高的优点。如果能实现高压大流量喷射，气体燃料具有明显优势。故本文研究设计的高压大流量气体喷射阀具有很强的现实意义。
表1.1部分代用燃料与传统燃料的性质对比
柴油 汽油 天然气 乙醇 二甲醚 氢气
低热值（MJ/kg） 42.5 43.9 50.1 25.0 27.6 119.7
沸点/℃ 180-370 39-90 -162 78 -20 -253
十优尔烷值 40-50 14 — 8 55.60 —
自燃温度/℃ 250 390-420 537 420 235 400