fuel汽車用的燃料其化學(xué)式是什么？燃料在車內(nèi)燃燒的化學(xué)方程式又是怎樣的？

【專家解說】：應(yīng)該主要是CH4吧，也有含N物質(zhì) CH4+3O2=2CO2+2H20 CH4不充分燃燒也可以生成CO 2CO+O2=2CO2 2CO+2NO=N2+2CO2 CH2+3nNO=nN2+nCO2+nH2O 2NO+2H2=N2+2H2O 附一篇有關(guān)尾氣的文章，可能有幫助： 編輯： 汽車尾氣污染的問題受到了廣泛的重視，國(guó)家正在執(zhí)行越來越嚴(yán)格的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。以乙醇、甲基叔丁基醚為主的醇、醚等含氧化合物正在被越來越多的添加到汽油、柴油中，實(shí)踐表明，含氧燃料的使用能夠明顯降低汽車尾氣中一氧化碳、氮氧化合物、碳?xì)浠衔?、顆粒污染物的排放量。 隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車保有量逐年增加，正面臨汽車能源需求與環(huán)境保護(hù)的雙重巨大壓力，另一方面汽車尾氣對(duì)環(huán)境的污染也日益加重，已成為空氣污染的主要來源之一。我國(guó)同樣面臨著相似的問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年來上海城區(qū)內(nèi)機(jī)動(dòng)車排放的CO、HC和NOx已分別占總排污負(fù)荷的86％、90％和56％，北京在非采暖期，城區(qū)內(nèi)機(jī)動(dòng)車排放的CO、HC和NOx已分別占總排污負(fù)荷的60％、86.8％和54.7％，城市機(jī)動(dòng)車排放污染日趨嚴(yán)重[1]。以乙醇、MTBE為主的含氧化合物正在被越來越多的添加到汽油、柴油中，用于減少對(duì)石油資源的嚴(yán)重依靠，并減輕對(duì)環(huán)境的污染。 1. 汽車尾氣污染物分析 近年城市機(jī)動(dòng)車數(shù)量激增，大量的尾氣排放是一氧化碳和二氧化氮持續(xù)偏高的主要原因，二氧化氮在強(qiáng)光照下光解引起臭氧濃度升高，這是形成光化學(xué)煙霧的基本原因；顆粒物的組成復(fù)雜，其中的細(xì)顆粒是人為活動(dòng)的產(chǎn)物，如燃料未完全燃燒形成的炭粒等；汽車起步、怠速時(shí)排放的揮發(fā)性碳?xì)浠衔锿瑯邮瞧囄矚獾闹饕廴疚铩? 1.1 一氧化碳（CO） 一氧化碳即通常說的“煤氣”，是無色、無味、無臭的有毒氣體，化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，是大氣中排放量最大的大氣污染物。一氧化碳是由于含碳物質(zhì)不完全燃燒產(chǎn)生的，城市大氣環(huán)境中的一氧化碳主要來源于機(jī)動(dòng)車排氣和燃煤，CO能很快和血紅素蛋白（Hb）結(jié)合形成碳氧血紅素蛋白（CO-Hb），使血液的輸氧能力大大降低，引起頭暈、惡心、頭痛等癥狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使心血管工作困難，直至死亡。 1.2 碳?xì)浠衔铮℉C） 碳?xì)浠衔铮ㄒ卜Q烴類）包括未燃和未完全燃燒的燃油、潤(rùn)滑油及其裂解產(chǎn)物和部分氧化物，如苯、醛、烯烴和多環(huán)芳香族碳?xì)浠衔锏?00多種復(fù)雜成分。應(yīng)當(dāng)引起注意的是帶多環(huán)的多芳香烴，是強(qiáng)烈致癌物質(zhì)，烴類成分還是引起光化學(xué)煙霧的重要物質(zhì)。 1.3 氮氧化物（NOx） 氮氧化物是燃燒過程中形成的多種氮氧化物，如NO、NO2、N2O3、N2O5等，總稱NOx，以汽油、柴油為燃料的汽車，尾氣中氮氧化物的濃度相當(dāng)高，氮氧化物最終會(huì)轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，隨著降水和降塵從空氣中去除，硝酸是酸雨的原因之一。在內(nèi)燃機(jī)中主要是NO，約占95%，其次是NO2，占5%。NO是無色無味氣體，只有輕度刺激性，毒性不大，高濃度時(shí)會(huì)造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)輕度障礙，NO可以被氧化成NO2。NO2是一種棕紅色強(qiáng)烈刺激性的有毒氣體，對(duì)心、肝、腎都會(huì)有影響。 1.4 光化學(xué)煙霧 環(huán)境空氣中的臭氧、過乙酰硝酸酯（PAN）、醛類等混合形成的淡蘭色煙霧，具有很強(qiáng)的氧化性和刺激性，不是由污染源直接排放的污染物，它們是石油燃料燃燒排放大量的氮氧化物和碳?xì)浠衔锏纫淮挝廴疚镌谧贤夤庹丈湎?，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的二次污染物，是光化學(xué)煙霧污染的主要污染物，具有很強(qiáng)的氧化性和刺激性，它降低能見度，對(duì)人體的眼、喉、鼻，對(duì)動(dòng)物、植物、各種材料都由很大的危害。下列方程式為臭氧（O3）形成的方式之一，其中hv代表紫外光，M代表自由基[2]。防止光化學(xué)煙霧主要是控制汽車尾氣排放，安裝尾氣凈化裝置，此外控制工業(yè)過程中一次污染物也很重要。 NO2 + hv → NO + O (1)， O + O2 + M → O3 + M (2) 1.5 微粒污染物（PM） 微粒（也稱顆粒）對(duì)人體的健康的危害程度和顆粒的大小及組成有關(guān)。微粒越小，懸浮在空氣中的時(shí)間越長(zhǎng)，它們進(jìn)入人體肺部后停滯在肺部及支氣管中的比例越大，危害越大。微粒除了對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)有害外，由于微粒存在孔隙能粘附SO2、未燃HC、NO2等有毒物質(zhì)或苯丙芘等致癌物質(zhì)，因而對(duì)人體的健康造成更大的危害。由于柴油機(jī)的微粒直徑大多小于0.3微米，而且數(shù)量比汽油機(jī)高出30－60倍，成分更復(fù)雜，因而柴油機(jī)的微粒排放相對(duì)更大。 2. 國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)展 2000年我國(guó)開始全面實(shí)現(xiàn)汽油無鉛化，2003年1月1日，全國(guó)范圍內(nèi)的所有銷售部門必須銷售高標(biāo)準(zhǔn)的清潔汽油，而且北京申辦2008年奧運(yùn)會(huì)時(shí)，承諾屆時(shí)達(dá)到歐洲Ⅲ號(hào)排放標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)于汽油、柴油的供應(yīng)商，和汽車生產(chǎn)廠家來說，必須仔細(xì)考慮油品的組成和規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)等問題。 2.1 車用汽油、柴油標(biāo)準(zhǔn) 2.2 對(duì)排放的要求 我國(guó)在售的汽車車型以歐洲車型為主，同時(shí)國(guó)家制定的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)也主要依靠歐洲的排放標(biāo)準(zhǔn)要求。表3數(shù)據(jù)僅列出對(duì)輕型商務(wù)車的要求，輕型商務(wù)車是指總重量小于1305Kg。 3. 含氧化合物對(duì)排放的影響分析 3.1 含氧化合物的類型及性質(zhì) 含氧化合物主要使用類型包括醇類，甲醇、乙醇、叔丁醇，醚類化合物：甲基叔丁基醚（MTBE）、甲基叔戊基醚（TAME）、乙基叔丁基醚（ETBE）、二甲醚（DME）、二異丙醚（DIPE），碳酸二甲酯（DMC），抗爆劑四乙基鉛等類型，四乙基鉛這類含鉛金屬化合物已經(jīng)被禁止使用。這類含氧化合物燃料具有辛烷值高、汽化潛熱大和雷氏蒸汽壓低等優(yōu)點(diǎn)。表4列出這些在使用的主要類型含氧化合物的性質(zhì)。 3.2 含氧燃料對(duì)汽車尾氣排放的影響的實(shí)踐 越來越多的實(shí)驗(yàn)室和組織在進(jìn)行各種各樣的含氧燃料對(duì)汽車尾氣排放的影響的試驗(yàn)，下面列舉幾個(gè)具有代表性的試驗(yàn)結(jié)果。 3.2.1 MTBE能夠明顯的減少尾氣污染物的排放。Kisenyi等人[3]對(duì)六輛歐洲車型的汽油車實(shí)踐結(jié)果表明，使用加入15％的MTBE的燃料后，CO的排放量減少10－15％，NOx的排放量減少1.0－1.7％，HC排放量減少10－20％，同時(shí)增加了燃油的經(jīng)濟(jì)性，但是試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，MTBE能夠溶于地下水，很難降解，正在被某些地區(qū)禁止使用。 3.2.2 乙醇是一種正在被大量使用的生物質(zhì)含氧化合物，巴西，美國(guó)，我國(guó)的河南、吉林等省都已經(jīng)大量使用或正在大力推廣燃料乙醇。清華大學(xué)何邦全領(lǐng)導(dǎo)的小組[4]研究了多點(diǎn)電噴汽油機(jī)（EFI）燃用不同摻混比的乙醇－汽油混合燃料時(shí)的排放及催化器的轉(zhuǎn)化性能。研究結(jié)果表明：在汽油機(jī)參數(shù)未做任何調(diào)整的情況下，隨著乙醇-汽油混合燃料中乙醇含量的增加，對(duì)改善電噴汽油機(jī)怠速時(shí)催化器前的THC，CO和NOx排放特別明顯，使用含30％(V)乙醇的汽油相對(duì)于未添加乙醇的純汽油試驗(yàn)結(jié)果表明，CO、HC、NOx的排放量分別減少35.7％、53.4％、33％，這說明燃料具有較高的含氧量能夠提高燃燒性。 3.2.3 碳酸二甲酯（DMC）具有高含氧量以及和柴油的良好互溶性，被用來改善柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性以及碳煙顆粒排放的影響，西安交通大學(xué)周龍保領(lǐng)導(dǎo)的小組[5]在Ford76PSNA 4沖程4缸非增壓輕型直噴柴油機(jī)上的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)DMC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10－15％時(shí)，碳煙顆粒度下降40－50％，熱效率從35％提高到38％。同時(shí)隨著柴油含氧量的增加，顆粒排放量呈線性下降的趨勢(shì)。 3.2.4 乙醇與柴油的互溶性不是很好，加入一種叫做Puranol的添加劑，能夠使兩者很好的相溶，Irahad Ahmed等人[6]在美國(guó)西南研究院（SwRI）進(jìn)行的試驗(yàn)表明，由15％乙醇、3％Puranol和82％的2號(hào)柴油組成的含氧柴油（氧原子的質(zhì)量百分比為5.7％）在12.7L 底特律DDC 60系列壓燃柴油機(jī)上的尾氣排放試驗(yàn)，相對(duì)于2號(hào)柴油的尾氣排放試驗(yàn)，顆粒碳煙排放量減少41％，NOx排放量減少5％，CO排放量減少27％。 3.2.5 美國(guó)MathPro公司[7]依據(jù)加利福尼亞州調(diào)整汽油第三階段（RFG 3）標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行的測(cè)試表明，當(dāng)用乙醇代替具有爭(zhēng)議的MTBE，氧含量達(dá)到2.7wt％時(shí)，相對(duì)于未加乙醇的第二階段（RFG 2）汽油的試驗(yàn)，揮發(fā)性碳?xì)浠衔锱欧帕繙p少3.66％，NOx減少3.91％，添加含氧化合物的燃料能夠減少空氣中溫室氣體的濃度。 3.3 含氧燃料對(duì)汽車尾氣排放的原因分析 3.3.1 燃料組成變化（包括減少汽油中烯烴、芳烴含量，柴油中的硫、重?zé)N含量，降低蒸汽壓）能夠減少汽車尾氣排放物，車用汽油中加MTBE、乙醇等含氧化合物，本身辛烷值較高，雷氏蒸汽壓（RVP）比較低，自身易于完全燃燒，增加燃料中的含氧量可以幫助汽、柴油中烴類燃燒，可以減少汽、柴油中的CO、NOx、HC和其它有害物質(zhì)如臭氧、苯、丁二烯的排放等污染物的排放，同時(shí)可減少油路及燃燒系統(tǒng)生炭量和沉積物。 3.3.2 乙醇、TAME、DMC等含氧化合物添加到汽柴油中，一旦著火燃燒，著火速度快，燃燒后污染程度較輕，其中所含氧原子也可參與燃燒，改善燃燒過程，降低未燃燒HC排放量。 3.3.3 DMC、乙醇等含氧燃料添加到柴油中，由于含氧量高，與柴油混合后進(jìn)入汽缸燃燒時(shí)，提高了柴油和氧的接觸機(jī)會(huì)，降低了濃混合氣區(qū)由于缺氧而導(dǎo)致的碳煙顆粒生成量，其次含氧化合物的分子結(jié)構(gòu)中，C-C鍵沒有或比例較低，減少了柴油中C-C鍵的斷裂而產(chǎn)生碳煙顆粒的生成源。 3.3.4 可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，改變?nèi)剂系慕M成（例如改變芳烴、烯烴的體積分?jǐn)?shù)，使用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)－EGR等）能夠取得減少NOx排放的效果，含氧化合物辛烷值較高的特性相對(duì)于芳烴化合物能夠顯著的降低燃料的著火溫度，因此能夠減少NOx的形成。 4. 結(jié)束語 使用含氧化合物，是調(diào)整現(xiàn)有汽油、柴油組成的有效方法，能夠充分利用各種資源滿足對(duì)燃油的巨大消費(fèi)量，同時(shí)由于氧原子的引入，能夠使燃料充分燃燒，明顯改善尾氣的排放量，減少一氧化碳、氮氧化合物、揮發(fā)性碳?xì)浠衔?、碳煙顆粒污染物的排放量，改善大氣環(huán)境，因此目前包括美國(guó)、日本在內(nèi)多數(shù)國(guó)家都在倡導(dǎo)并使用含氧燃料，多數(shù)規(guī)定燃油中的氧含量質(zhì)量百分比在2.0－3.5％。但是使用含氧燃料時(shí)，也應(yīng)考慮組分互溶性、燃料的腐蝕性、成本及運(yùn)輸、發(fā)動(dòng)機(jī)的改造等