畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）新型環(huán)保醇汽油相穩(wěn)定性研究及其對(duì)燃料性能的影響

1、<p><b>　　成人高等教育</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目新型環(huán)保醇汽油相穩(wěn)定性研究及其對(duì)燃料性能的影響</p><p>　　學(xué) 生 </p><p><b>　　聯(lián)系電話(huà) </b>

2、;</p><p><b>　　指導(dǎo)教師</b></p><p><b>　　評(píng) 閱 人</b></p><p>　　教學(xué)站點(diǎn) 西安能源科技技師學(xué)院</p><p>　　專(zhuān) 業(yè) 石油化工生產(chǎn)技術(shù)</p><p>　　完成日期 2011.12.10</p>

3、<p>　　成人高等教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　2011 年 12 月 10 日</p><p>　　成人高等教育專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審查意見(jiàn)表</p><p>　　成人高等教育專(zhuān)科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱意見(jiàn)表</p><p><b>　　摘 要</b></p>

4、<p>　　汽車(chē)工業(yè)在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，對(duì)能源、環(huán)境和安全的影響也日益受到社會(huì)的關(guān)注，尤其是現(xiàn)在社會(huì)能源短缺，油價(jià)上漲。尋找供應(yīng)穩(wěn)定、排放清潔的汽車(chē)替代燃料是世界各國(guó)都非常關(guān)心的問(wèn)題。醇類(lèi)燃料作為液體燃料，其儲(chǔ)運(yùn)、分配、攜帶、使用都與傳統(tǒng)的汽、柴油相差無(wú)幾，而且其原料資源多，燃燒排放污染物低于石油類(lèi)燃料，因而受到國(guó)際重視。</p><p>　　在本論文中，探討、總結(jié)了世界發(fā)達(dá)國(guó)家醇類(lèi)燃料汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)和

5、技術(shù)發(fā)展情況，詳細(xì)的敘述了甲醇和乙醇的理化性能以及混合燃料的理化性質(zhì)。甲醇（乙醇）燃料汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的具體的分析和比較，使用醇類(lèi)燃料能效、環(huán)境、動(dòng)力性能等方面的問(wèn)題。還對(duì)醇基燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的具體的部件進(jìn)行了理論分析等。</p><p>　　從中得出了醇基燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在排放、冷啟動(dòng)、最大功率、最大扭矩等方面的優(yōu)缺點(diǎn)。</p><p>　　關(guān)鍵詞:汽車(chē)、甲醇、乙醇、動(dòng)力性能、理化性質(zhì)。<

6、;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Automobile industry in the promotion of economic growth, energy, environmental and safety impacts have also been growing concern in the community, par

7、ticularly now that social energy shortages, rising oil prices. Find a steady supply of clean emissions alternative fuel vehicle countries in the world are very concerned about. Alcohol fuel as a liquid fuel, its storage,

8、 transportation, distribution, transportation, use both traditional gasoline and diesel is almost the same, but its raw materials </p><p>　　In this paper, the study, a summary of the world's developed co

9、untries Alcohol Fuel car industry and technology development, detailed description of methanol and ethanol, and the physical and chemical properties of the mixed fuel properties. Methanol (ethanol) fuel vehicle engine pe

10、rformance of specific analysis and comparison, the use of alcohol fuel efficiency, the environment, dynamic performance, and other issues. Also on the alcohol-based fuel engines to improve the specific components of t<

11、;/p><p>　　Draw the alcohol-based fuel in the engine emissions, cold start, the maximum power, maximum torque and so on the merits.</p><p>　　Keywords：Automobile、 methanol、ethanol、 power performance、

12、physical and chemical properties.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　第一章 內(nèi)外醇類(lèi)燃料汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.1 國(guó)外醇類(lèi)燃料汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r2</p>

13、;<p>　　1.1.1 醇類(lèi)燃料汽車(chē)在美國(guó)的發(fā)展3</p><p>　　1.1.2 醇類(lèi)燃料汽車(chē)在日本的發(fā)展4</p><p>　　1.1.3 類(lèi)燃料汽車(chē)在加拿大的發(fā)展5</p><p>　　1.2 我國(guó)醇類(lèi)燃料汽車(chē)的發(fā)展5</p><p>　　1.2.1 我國(guó)甲醇燃料汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r5</p><

14、;p>　　1.2.2 我國(guó)乙醇燃料汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r6</p><p>　　第二章 甲醇汽油燃料的理化性質(zhì)及發(fā)動(dòng)機(jī)的性能分析8</p><p>　　2.1 甲醇、汽油和甲醇汽油的理化性質(zhì)對(duì)比8</p><p>　　2.2 甲醇汽油使用中的主要問(wèn)題及解決方法11</p><p>　　2.2.1 甲醇汽油的相溶性11<

15、;/p><p>　　2.2.2 甲醇汽油對(duì)非金屬的溶脹性12</p><p>　　2.2.3 甲醇汽油的毒性13</p><p>　　2.3 甲醇的熱值14</p><p>　　2.3.1 質(zhì)量低熱值14</p><p>　　2.3.2 理論混合氣熱值14</p><p>　　

16、2.4 甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析16</p><p>　　2.4.1 起動(dòng)性能試驗(yàn)16</p><p>　　2.4.2 怠速排放性能測(cè)試17</p><p>　　2.4.3 速度特性試驗(yàn)17</p><p>　　2.4.4 負(fù)荷特性試驗(yàn)18</p><p>　　2.5 結(jié)論20</p>

17、<p>　　第三章 乙醇燃料的理化性質(zhì)及發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析21</p><p>　　3.1 乙醇/柴油混合燃料相溶特性21</p><p>　　3.1.1 水含量對(duì)乙醇/柴油混合燃料相溶特性的影響21</p><p>　　3.1.2 助溶劑開(kāi)發(fā)與性能評(píng)價(jià)21</p><p>　　3.1.3 水含量對(duì)助溶劑添加比例的影響

18、21</p><p>　　3.1.4 乙醇添加比例對(duì)乙醇柴油理化特性影響21</p><p>　　3.1.5 乙醇柴油儲(chǔ)存性能研究22</p><p>　　3.2 乙醇摻燒比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響22</p><p>　　3.2 乙醇摻燒比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性的影響25</p><p>　　3.3 供油提前

19、角調(diào)整對(duì)燃用E10乙醇柴油機(jī)性能的影響25</p><p>　　3.4 燃用乙醇柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性27</p><p>　　3.5 總結(jié)28</p><p>　　第四章 醇基燃料的綜合性質(zhì)和內(nèi)燃機(jī)的特點(diǎn)29</p><p>　　4.1 混合燃料的綜合性質(zhì)29</p><p>　　4.2 醇基燃料內(nèi)燃機(jī)

20、的特殊部件及原理35</p><p>　　4.2.1 供油系統(tǒng)及供油量35</p><p>　　4.2.2 噴油泵零件的潤(rùn)滑36</p><p>　　4.2.3 穩(wěn)定油路中燃油的壓力及防止氣阻的措施。38</p><p><b>　　第五章總結(jié)39</b></p><p><

21、b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p><b>　　謝 辭42</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)起步較晚，從1953年第一汽車(chē)制造廠制造出第一輛解放牌卡車(chē)，經(jīng)過(guò)50年的發(fā)展，2003年中國(guó)的汽車(chē)年產(chǎn)量己經(jīng)達(dá)到444萬(wàn)輛。同時(shí)，汽車(chē)的保有量

22、也在迅速提高，特別是私人汽車(chē)保有量得到迅速提高。截至到2003年底，全國(guó)汽車(chē)保有量達(dá)2421萬(wàn)輛，其中私人汽車(chē)保有量1243萬(wàn)輛。中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量己躍居世界第四位，約占世界汽車(chē)總產(chǎn)量的6%～7%。開(kāi)始成為世界汽車(chē)業(yè)的重要組成部分。汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展有力地推動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是，汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展也給環(huán)境、能源、交通安全、城市基礎(chǔ)建設(shè)等造成了很大壓力，尤其是能源。自從上世紀(jì)七十年代兩次波及西方所有發(fā)達(dá)國(guó)家的能源危機(jī)后，世界各國(guó)都把能源問(wèn)題作為

23、本國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略的頭等大事，圍繞能源問(wèn)題發(fā)生的國(guó)際爭(zhēng)端從來(lái)沒(méi)間斷過(guò)。</p><p>　　在全球能源結(jié)構(gòu)中，石油是最重要的一次能源，而石油消費(fèi)增長(zhǎng)主要來(lái)自于交通運(yùn)輸部門(mén)。中國(guó)能源資源的基本特點(diǎn)是富煤、貧油、少氣，進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以來(lái)，能源這種結(jié)構(gòu)性問(wèn)題日益突出。中國(guó)能源工業(yè)的關(guān)鍵問(wèn)題是如何充分利用中國(guó)的資源特點(diǎn)，實(shí)施能保障國(guó)家能源安全的政策，既要站在全球化的經(jīng)濟(jì)體系中，謀求可靠和安全的進(jìn)口石油來(lái)源，又不能忽視日益

24、增加的對(duì)石油和天然氣的依賴(lài)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)上，發(fā)展石油替代能源是資源接替的需要，而在近期</p><p>　　10～20年內(nèi)，石油替代產(chǎn)品將成為必要的燃料補(bǔ)充。</p><p>　　第一章 國(guó)內(nèi)外醇類(lèi)燃料汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　1.1 國(guó)外醇類(lèi)燃料汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　甲醇汽油開(kāi)發(fā)及應(yīng)用在國(guó)外開(kāi)始于20世紀(jì)70年代的第

25、二次石油危機(jī)，從替代能源的角度考慮，德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)先后投人人力、物力進(jìn)行甲醇燃料及甲醇汽車(chē)配套技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)。在70~80年代期間，美國(guó)加州、德國(guó)等地均組織了甲醇汽車(chē)示范車(chē)隊(duì)(包括德國(guó)大眾汽車(chē)公司在中國(guó)建立的M 100甲醇汽車(chē)示范車(chē)隊(duì))。</p><p>　　美國(guó)對(duì)甲醇燃料和甲醇汽車(chē)都進(jìn)行開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，重點(diǎn)開(kāi)發(fā)燃燒M85, M100專(zhuān)用甲醇燃料汽車(chē)。美國(guó)開(kāi)發(fā)了M 100汽車(chē)，但是由于甲醇加油站限制，行駛里程受

26、限制，用戶(hù)不便，故美國(guó)福特公司開(kāi)發(fā)了可使用汽油或醇與汽油以任意比例混合的燃料的靈活燃料汽車(chē)(FFV)，這種車(chē)由燃料傳感器識(shí)別成分，通過(guò)電腦提供發(fā)動(dòng)機(jī)最佳運(yùn)行參數(shù)。這樣就不會(huì)受到加油站限制。目前，F(xiàn)FV汽車(chē)在美國(guó)已經(jīng)能大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)，這些由Ford汽車(chē)公司特制的使用高比例甲醇的靈活燃料汽車(chē)主要集中在加州地區(qū)。</p><p>　　統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，1998年后美國(guó)甲醇燃料汽車(chē)和甲醇燃料都在減少，目前，美國(guó)加州甲醇汽油加

27、油站也僅剩下1座，其中原因是多方面的:甲醇作為汽車(chē)燃料的缺陷，特別是甲醇有毒，使得甲醇在比較重視健康安全和生活質(zhì)量的美國(guó)不受歡迎;1997年開(kāi)始的亞洲金融危機(jī)波及全球，使得世界上油價(jià)低迷，甲醇價(jià)格難以同石油價(jià)格竟?fàn)帲?998年美國(guó)福特汽車(chē)公司停止生產(chǎn)FFV甲醇汽車(chē):美國(guó)農(nóng)業(yè)作物豐富，美國(guó)政府非常重視保護(hù)農(nóng)民利益，使得毒性小和安全性比較好的乙醇燃料得以迅速推廣;此外，CNG, LNG、電力等代用燃料在美國(guó)市場(chǎng)發(fā)展空間比較大，也使甲醇代用燃

28、料在美國(guó)受到冷落。</p><p>　　美國(guó)、歐洲及日本汽車(chē)制造商堅(jiān)持反對(duì)在汽油中摻燒甲醇，在美國(guó)車(chē)用無(wú)鉛汽油標(biāo)準(zhǔn)ASTM 4814中，要求汽油中甲醇含量最大不超過(guò)0.3Vo1%, MTBE的加入量最大可為15Vol%。乙醇最大l0Vol%; ETBE或TAME最大17Vo1%o 1998年12月世界汽車(chē)制造商組織聯(lián)合發(fā)布的“世界燃料規(guī)范”中，要求“不允許使用甲醇”。在歐洲85/536/EE C法規(guī)中，車(chē)用汽油

29、中甲醇的添加量3Vo1%(同時(shí)必須包括腐蝕抑制添加劑)。 </p><p>　　國(guó)外反對(duì)在汽油中加人甲醇，主要原因是甲醇腐蝕性比較大，目前的技術(shù)還不能很好解決甲醇汽油金屬腐蝕性問(wèn)題，汽車(chē)的耐久性(16萬(wàn)km)得不到保障。此外，由于甲醇有毒，使用不慎容易對(duì)人體造成傷害或致人死亡。</p><p>　　1.1.1 醇類(lèi)燃料汽車(chē)在美國(guó)的發(fā)展</p><p>　　甲醇作

30、為替代燃料在美國(guó)己經(jīng)發(fā)展多年。甲醇可以從天然氣、煤和生物質(zhì)等原料制出，而美國(guó)富產(chǎn)這些資源，因此它對(duì)美國(guó)能源安全有著重要意義。甲醇兼具辛烷值高、性能好和燃燒清潔的特點(diǎn)。這些優(yōu)勢(shì)使得它成為了理想的車(chē)用替代燃料。</p><p>　　美國(guó)人Henry Ford在1908年就生產(chǎn)出了世界第一輛使用純乙醇燃料的汽車(chē)。1930年乙醇/汽油混合燃料在美國(guó)內(nèi)布拉斯加州地Ix_首次面市。1978年含10%乙醇的混合汽油在內(nèi)布拉斯加

31、州大規(guī)模使用。1979年，美國(guó)國(guó)會(huì)為減少對(duì)進(jìn)口原油的依賴(lài)，從尋找替代燃料的角度出發(fā)，制定了聯(lián)邦政府“乙醇發(fā)展計(jì)劃(使用E10)"，開(kāi)始大力推廣含10%乙醇的混合燃料，美國(guó)的乙醇汽車(chē)在此計(jì)劃推動(dòng)下有了較快速的發(fā)展，乙醇產(chǎn)量從1979年的1000萬(wàn)加侖迅速增加到1990年的8. 7億加侖。1990年以前，美國(guó)推廣乙醇汽車(chē)出于兩個(gè)口的:首先乙醇是有效的替代燃料，其次，在美國(guó)車(chē)用汽油無(wú)錯(cuò)化過(guò)程中，乙醇起到了替代MTBE的抗爆功能。&l

32、t;/p><p>　　在甲醇車(chē)的推廣中，汽車(chē)租賃公司起到了市場(chǎng)紐帶的作用。Avis等汽車(chē)租賃公司曾與其他兩家公司在塞克萊門(mén)多“城市空氣質(zhì)量管理Ix_項(xiàng)口”的協(xié)助下分別購(gòu)買(mǎi)了100輛福特的Taurus FFV，他們將這些車(chē)出租給車(chē)隊(duì)，韋實(shí)證明，這一做法非常成功，1994年，Hertz公司宣布將要繼續(xù)購(gòu)買(mǎi)400輛Taurus FFV，集中用于該公司在洛杉磯地區(qū)各機(jī)場(chǎng)的出租車(chē)隊(duì)。為了給車(chē)隊(duì)供應(yīng)甲醇燃料，Hertz在洛杉磯的

33、四個(gè)機(jī)場(chǎng)安裝了加油箱和售油機(jī)。</p><p>　　1990年美國(guó)的清潔空氣法案修正案，對(duì)汽油除了要求控制蒸汽壓、苯含量外，還要求含氧汽油添加2.7m%的氧:新配方汽油添加2.0m%的氧。EPA批準(zhǔn)使用的含氧化合物有:MTBE, TAME, ETBE、乙醚、乙醇等(不包括甲醇)。此后，乙醇作為主要含氧化合物之一被廣泛用于美國(guó)含氧汽油和新配方汽油生產(chǎn)。美國(guó)己有多個(gè)州在使用新配方汽油。 </p>

34、<p>　　1993年，美國(guó)加州開(kāi)始實(shí)施靈活燃油汽車(chē)(FFV)計(jì)劃，其燃料規(guī)格為:輕型車(chē)使用E85，重型卡車(chē)和公交車(chē)使用E100?；贛TBE對(duì)于加州環(huán)境和居民健康的不良影響，1999年美國(guó)加州決定在不違背聯(lián)邦清潔空氣法的前提下，于2003年1月1日起禁止 MTBE的使用。加州為滿(mǎn)足聯(lián)邦政府對(duì)汽油含氧量的要求，其乙醇的使用量會(huì)有大幅增長(zhǎng)。</p><p>　　據(jù)美國(guó)替代燃料數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計(jì)，2000年美國(guó)在

35、用乙醇汽車(chē)(主要是E85)的數(shù)量達(dá)到58625輛，2002年的全年估計(jì)值為82477輛。為鼓勵(lì)醇類(lèi)燃料汽車(chē)發(fā)展，美國(guó)制定了一系列鼓勵(lì)的政策、法規(guī)和措施:如對(duì)E85零售商安裝或改裝燃料加注設(shè)施，享受聯(lián)邦所得稅抵免，對(duì)小型乙醇企業(yè)實(shí)行稅收抵免，對(duì)乙醇汽油給予稅收減免或財(cái)政補(bǔ)貼的優(yōu)惠政策等。</p><p>　　1.1.2 醇類(lèi)燃料汽車(chē)在日本的發(fā)展</p><p>　　1973年，日本通產(chǎn)省責(zé)

36、成日本汽車(chē)研究所(JA-RI)和新能源綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)(NEDO)進(jìn)行甲醇燃料的基礎(chǔ)性研究。在通產(chǎn)省的資助下，JARI于1980年開(kāi)始甲醇燃料的實(shí)用性開(kāi)發(fā)研究;1983年又著手研究重型車(chē)用甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)。截至1994年3月，JARI對(duì)不同型號(hào)32輛甲醇汽車(chē)進(jìn)行了道路試驗(yàn)，車(chē)輛行駛里程最短為43 000 km，最長(zhǎng)為71 000 km 。 1984年5月，日本汽車(chē)運(yùn)輸技術(shù)協(xié)會(huì)(JATA),JARI EDO作為指定團(tuán)體參加國(guó)際能源機(jī)構(gòu)組織簽訂的“

37、關(guān)于汽車(chē)用甲醇燃料及混合甲醇研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃的實(shí)施協(xié)定”。1984年6月，運(yùn)輸省成立了“汽車(chē)用甲醇燃料特別委員會(huì)”，以降低汽車(chē)排放和燃料多樣化為目標(biāo)，將甲醇燃料引入重型載重車(chē)和公交汽車(chē)使用領(lǐng)域，公布了甲醇車(chē)輛的試驗(yàn)計(jì)劃，加快了甲醇燃料的可行性研究;同年，將一輛三菱大卡和一輛五十鈴4t級(jí)載重車(chē)改造成甲醇車(chē)，并正式登記注冊(cè)為1號(hào)和2號(hào)甲醇車(chē)。1985年3月，在運(yùn)輸省的倡議下，54家私營(yíng)公司合資組建了“日本甲醇汽車(chē)有限公司”，從事M 100甲醇汽

38、車(chē)的研究開(kāi)發(fā)、M 100加油站的建設(shè)和相關(guān)車(chē)輛的改裝。到1993年3月，該公司共向汽車(chē)運(yùn)輸公司推</p><p>　　豐田公司從1980年起就開(kāi)始了甲醇汽車(chē)的開(kāi)發(fā)，進(jìn)行了燃用任意濃度甲醇的可行性研究。五十鈴公司從1986年開(kāi)始對(duì)其ELF型M 100甲醇汽車(chē)進(jìn)行車(chē)隊(duì)試驗(yàn)，歷時(shí)6 年;1992年年底ELF通過(guò)鑒定，正式注冊(cè)營(yíng)運(yùn)，當(dāng)時(shí)投放市場(chǎng)188輛。三菱公司開(kāi)發(fā)出M85甲醇客車(chē)動(dòng)力和M100甲醇城市公交車(chē)動(dòng)力及FFV

39、，并成功地研制了4D32甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)。</p><p>　　1.1.3類(lèi)燃料汽車(chē)在加拿大的發(fā)展</p><p>　　加拿大政府為了減少對(duì)石油進(jìn)口的依賴(lài)，發(fā)揮甲醇生產(chǎn)大國(guó)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)滿(mǎn)足不斷嚴(yán)格的排放法規(guī)，積極推廣甲醇燃料的應(yīng)用。加拿大能源委員會(huì)(NEB)認(rèn)為，發(fā)展甲醇燃料有利于環(huán)境保護(hù)，具有戰(zhàn)略意義，必須普及甲醇燃料;政府主導(dǎo)企業(yè)和私營(yíng)企業(yè)都要積極開(kāi)展甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的研究。1985年~1989年

40、期間，加拿大政府共投資800萬(wàn)美元用于大型甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的研制開(kāi)發(fā)，承擔(dān)了開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)的50%;政府還計(jì)劃資助純甲醇轎車(chē)的開(kāi)發(fā);通過(guò)與關(guān)國(guó)福特公司的技術(shù)合作，開(kāi)發(fā)甲醇與汽油混合比例可變的FFV。</p><p>　　此外，加拿大還與美國(guó)、瑞典和前聯(lián)邦德國(guó)一道在IEA或AF'T等國(guó)際會(huì)議的組織中發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用</p><p>　　1.2 我國(guó)醇類(lèi)燃料汽車(chē)的發(fā)展</p><p

41、>　　1.2.1 我國(guó)甲醇燃料汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　我國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，較系統(tǒng)地研究甲醇燃料。低比例的甲醇燃料在四川省等地加油站出售。國(guó)家科委在“六五”期間，組織M巧甲醇摻燒汽油的研究、示范。曾在山西省進(jìn)行過(guò)475輛M15汽車(chē)和4個(gè)加油站的商品化運(yùn)行試驗(yàn)。不過(guò)由于M15燃料中，需添加防止燃料分層的助溶劑(丁醇、雜醇、MTBE)，在我國(guó)不易廉價(jià)獲得，因而在“七五”期間，國(guó)家科委改為組織

42、了十幾個(gè)單位進(jìn)行高比例甲醇的試驗(yàn)研究。</p><p>　　與此同時(shí)，與德國(guó)大眾汽車(chē)公司進(jìn)行了歷時(shí)7年的M100甲醇汽車(chē)國(guó)際技術(shù)合作研究，以及與美國(guó)福特汽車(chē)公司進(jìn)行FFV合作研究，從而對(duì)國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)化改造、與汽車(chē)的匹配、甲醇燃料配方、腐蝕抑制劑、專(zhuān)用機(jī)油、耐醇材料、排氣催化凈化、對(duì)環(huán)境和人體健康的影響等都進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。</p><p>　　1997年國(guó)家科委和國(guó)家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布[1997

43、]018號(hào)文批準(zhǔn)山西省實(shí)施國(guó)家甲醇燃料示范工程，并先后投人50輛甲醇中巴車(chē)進(jìn)行示范運(yùn)營(yíng)，該項(xiàng)目已經(jīng)于2001年11月驗(yàn)收。</p><p>　　中國(guó)第一家甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)——晉中新天地發(fā)動(dòng)機(jī)廠研發(fā)的多點(diǎn)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)，列入了國(guó)家高新技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，在先后經(jīng)歷了由化油器型、單點(diǎn)電噴型到多點(diǎn)電噴型，由定比例低甲醇(M 15)到定比例高甲醇(M85)遞進(jìn)式研制后，產(chǎn)品技術(shù)日趨成熟，多點(diǎn)電噴發(fā)動(dòng)機(jī)成為試驗(yàn)示范的動(dòng)力支撐，目前

44、該機(jī)已經(jīng)具備批量生產(chǎn)能力。</p><p>　　1996年7月，大同汽車(chē)制造廠、中國(guó)工程院熱物所與美國(guó)福特公司合作，采用云崗牌DTQ6600中巴車(chē)成功地試制了我國(guó)第一臺(tái)靈活燃料甲醇汽車(chē)(FFV)。該車(chē)采用中央控制系統(tǒng)(ECU)和多個(gè)傳感器，通過(guò)這些系統(tǒng)，這部汽車(chē)可使用汽油與甲醇任意混合比例燃料。1998年3月大同汽車(chē)制造廠又試制了第二批15臺(tái)定比例M85甲醇清潔燃料汽車(chē)，這15臺(tái)甲醇汽車(chē)在太原至榆次公路上運(yùn)行，各

45、項(xiàng)指標(biāo)良好。大同汽車(chē)制造廠2001年6月試制成功M 100全甲醇清潔燃料燃燒裝置。在普通燃油發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝該裝置后，可100%燃燒甲醇而不摻入汽油。該裝置已在夏利、捷達(dá)、6490越野車(chē)和6600中巴車(chē)上試驗(yàn)成功。普通汽車(chē)安裝該裝置，燃燒100%甲醇后，除具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢(shì)后，汽車(chē)的加速性、速度與普通汽車(chē)相當(dāng)，而運(yùn)行成本則比燃油汽車(chē)低得多，此外安裝該裝置的成本也不高，對(duì)普通發(fā)動(dòng)機(jī)改造，每臺(tái)成本可控制在2000元人民幣以下，這種裝置還可以避免

46、國(guó)產(chǎn)甲醇中含蠟成分較高而導(dǎo)致噴油嘴被蠟質(zhì)堵塞現(xiàn)象，燃料消耗比傳統(tǒng)甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)下降30%以上。山西省已經(jīng)具備甲醇產(chǎn)業(yè)化的條件，今后5年山西省將增加至甲醇汽車(chē)5000輛。</p><p>　　對(duì)于低比例M3, M5甲醇汽油還在四川省部分地方應(yīng)用，四川省技術(shù)監(jiān)督局還制定該甲醇汽油地方標(biāo)準(zhǔn)DB 51/T259-19960河南課河石化集團(tuán)宣稱(chēng)中比例甲醇汽油M50已研制成功，該集團(tuán)還制定了該燃料的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/LHSH001-2

47、001，并稱(chēng)該甲醇汽油可以直接在汽車(chē)上使用，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需改造。北京騰飛時(shí)代公司也稱(chēng)研制成功M19環(huán)保復(fù)合燃料，宜稱(chēng)該燃料在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)下，解決了甲醇對(duì)橡膠的溶脹問(wèn)題、加入甲醇后發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降問(wèn)題、遇水分層問(wèn)題、冷啟動(dòng)困難問(wèn)題。</p><p>　　1.2.2 我國(guó)乙醇燃料汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　在2000年以前，國(guó)內(nèi)開(kāi)展乙醇燃料研究及應(yīng)用工作的并不多，據(jù)不完全了解，“八五”

48、期間，在交通部能源管理辦公室的主持下，交通部屬有關(guān)科研機(jī)構(gòu)對(duì)乙醇作為車(chē)用燃料進(jìn)行了一系列的研究，其中，1985年，云南省科委和云南交通科學(xué)研究所進(jìn)行了60%乙醇汽油的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架及行車(chē)試驗(yàn);1986~1990年，福建省交通科學(xué)技術(shù)研究所開(kāi)展了E20(含20%工業(yè)乙醇的混合汽油)的應(yīng)用研究。交通部公路科學(xué)研究所先后進(jìn)行的E20, E40. E60及100%乙醇汽油應(yīng)用研究等。1987年，中國(guó)石化銷(xiāo)售公司下屬的中南石油公司、湖北省石油公司、廣

49、西自治區(qū)石油總公司等單位也列項(xiàng)對(duì)18% ～22%乙醇汽油、5%乙醇柴油等進(jìn)行營(yíng)運(yùn)應(yīng)用試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果通過(guò)了中國(guó)石化銷(xiāo)售公司的技術(shù)鑒定。</p><p>　　2000年9月，根據(jù)國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)指示，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委要求中國(guó)石化集團(tuán)公司組織有關(guān)科研單位開(kāi)始對(duì)乙醇作為車(chē)用燃料的可行性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。已經(jīng)完成的研究工作包括:燃料乙醇作為車(chē)用燃料的可行性試驗(yàn)研究、乙醇汽油的行車(chē)試驗(yàn)、燃料乙醇作為車(chē)用燃料的經(jīng)濟(jì)性分析、變性燃料乙醇及車(chē)用

50、乙醇汽油國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定、燃料乙醇金屬腐蝕抑制劑研究、車(chē)用乙醇汽油應(yīng)用技術(shù)研究等。</p><p>　　2002年3月，國(guó)家八部委聯(lián)合頒布了車(chē)用乙醇汽油使用試點(diǎn)方案和實(shí)施細(xì)則，組織實(shí)施了車(chē)用乙醇汽油的使用試點(diǎn)工作。其中，河南省南陽(yáng)、鄭州、洛陽(yáng)三市車(chē)用乙醇汽油使用試點(diǎn)工作分別于2002年3月8日、6月8日、6月18日陸續(xù)啟動(dòng)，中國(guó)石化集團(tuán)公司分別在三個(gè)試點(diǎn)城市完成設(shè)計(jì)規(guī)模45萬(wàn)t/a的車(chē)用乙醇汽油配送中心的建設(shè)，河南

51、南陽(yáng)天冠集團(tuán)完成20萬(wàn)t變性燃料乙醇生產(chǎn)裝置的改造。三市試點(diǎn)封閉區(qū)域內(nèi)的249座加油站經(jīng)過(guò)改造銷(xiāo)售車(chē)用乙醇汽油。 2003年6月，車(chē)用乙醇汽油的使用試點(diǎn)工作在河南、黑龍江兩省五市圓滿(mǎn)結(jié)束，在車(chē)用乙醇汽油使用試點(diǎn)期間，約有20余萬(wàn)輛汽車(chē)和5萬(wàn)余輛摩托車(chē)使用了近20萬(wàn)t車(chē)用乙醇汽油。</p><p>　　第二章 甲醇汽油燃料的理化性質(zhì)及發(fā)動(dòng)機(jī)的性能</p><p>　　2.1 甲醇、汽

52、油和甲醇汽油的理化性質(zhì)對(duì)比</p><p>　　甲醇是無(wú)色透明的液體，略有臭味，可與水以任何比例互溶。表2-列出了甲醇與汽油的主要理化性質(zhì)。</p><p>　　表2—1 甲醇與汽油的主要理化性質(zhì)</p><p>　　由表2-1可以得出甲醇作為燃料有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1.甲醇的質(zhì)量低熱值只有汽油的45，因此，在同等的熱效率下，

53、醇類(lèi)燃料的有效質(zhì)量燃油消耗率高。</p><p>　　2.按質(zhì)量計(jì)算，甲醇中含有50%的氧，使燃燒速度快，而且比較完全;甲醇完全燃燒所需的空氣量比汽油少，燃燒后尾氣帶走的熱量也相應(yīng)減少，使發(fā)動(dòng)機(jī)總熱效率得到提高;甲醇理論混合氣質(zhì)量低熱值是汽油理論混合氣質(zhì)量低熱值的94，所以發(fā)動(dòng)機(jī)燃用甲醇燃料可以獲得與原機(jī)大致相當(dāng)?shù)膭?dòng)力性。</p><p>　　3.甲醇的汽化潛熱是汽油的3.6倍，高的汽化潛

54、熱及低的蒸汽壓和較低的沸點(diǎn)，將導(dǎo)致混合氣形成困難和發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)困難，但可以降低進(jìn)氣溫度，提高充氣效率;同時(shí)，由于甲醇的汽化潛熱大，可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后的內(nèi)部冷卻，改善發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，降低排氣溫度。</p><p>　　4.甲醇具有較高的辛烷值，具有較高的抗爆震性能，對(duì)通過(guò)提高發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率很有利，所以，甲醇是良好的汽油機(jī)代用燃料，也是提高汽油辛烷值的優(yōu)良添加劑。普通汽油與15%~20%的甲醇混合，

55、辛烷值可以達(dá)到優(yōu)質(zhì)汽油的水平。</p><p>　　5.甲醇的著火界限比汽油寬，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)在較稀的混合氣下工作，這將使發(fā)動(dòng)機(jī)的工況范圍比較寬，對(duì)排氣凈化和降低油耗非常有利。</p><p>　　6.甲醇的燃點(diǎn)比汽油高，不易于發(fā)生火災(zāi)事故，比使用汽油安全。</p><p>　　7.甲醇對(duì)某些非金屬材料(如塑料、橡膠等)有溶脹作用，對(duì)某些金屬材料(如Sn, Pb, A

56、l等)有輕微的腐蝕作用，在使用中應(yīng)采取相應(yīng)的措施。</p><p>　　8.醇類(lèi)燃料含有經(jīng)基，能與水互溶，而烴類(lèi)燃料憎水性強(qiáng)，因而甲醇與汽油的相溶性差，甲醇與汽油按一定比例混合時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)具有分層現(xiàn)象。</p><p>　　9.甲醇汽油常溫常壓下為液體，操作容易，儲(chǔ)帶方便，但具有一定毒性。</p><p>　　甲醇與汽油按照一定比例混合，并添加一定添加劑組成

57、混合燃料后，低比例甲醇汽油，如M3, M5，可以和汽油一樣使用，發(fā)動(dòng)機(jī)不需作任何改動(dòng)，在歐洲等地曾大量當(dāng)作汽油銷(xiāo)售，但一般要添加助溶劑(TBA)等以防燃料分層;中比例甲醇汽油，如M15, M25，發(fā)動(dòng)機(jī)只需做調(diào)整，技術(shù)問(wèn)題較簡(jiǎn)單，曾在歐洲一些國(guó)際性車(chē)隊(duì)進(jìn)行示范，必須添加助溶劑;高比例甲醇汽油，如M85 , M90，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改裝、優(yōu)化，其功率、排放和熱效率都優(yōu)于原汽油機(jī)。</p><p>　　通過(guò)對(duì)甲醇與汽

58、油進(jìn)行理化性質(zhì)的比較和計(jì)算，部分甲醇汽油混合燃料的理化性質(zhì)見(jiàn)表2-2。</p><p>　　表2-2 部分甲醇汽油混合燃料的主要理化性質(zhì)</p><p>　　2.2 甲醇汽油使用中的主要問(wèn)題及解決方法</p><p>　　2.2.1 甲醇汽油的相溶性</p><p>　　甲醇與汽油在常溫下不能互溶，一定比例的甲醇汽油混合燃料存在分層問(wèn)題

59、。當(dāng)溫度在-15℃以上時(shí)，在甲醇含量大于70%或小于5%時(shí)，可以與汽油以任意比例互溶，其它甲醇含量下，均存在分層問(wèn)題。</p><p>　　甲醇與汽油的相溶性取決于甲醇含量、水含量和溫度，三者互相影響，見(jiàn)圖2-1。如果混合不均勻，導(dǎo)致燃料供給失控，將使發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降，運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)。因此，互溶性問(wèn)題是甲醇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)必須解決的首要問(wèn)題。</p><p>　　解決甲醇汽油互溶性問(wèn)題的常用措施是使用助

60、溶劑，助溶劑的種類(lèi)和助溶效果非常重要。助溶劑的理化性質(zhì)要和甲醇、汽油類(lèi)似，要易燃并且有一定揮發(fā)性，最好能提高燃料的燃燒性能。助溶劑一般要比甲醇和汽油價(jià)格高，所以助溶劑的</p><p>　　使用量直接影響到混合燃料的價(jià)格，因此，要選用助溶效果好的助溶劑。助溶劑對(duì)甲醇與汽油相溶性的影響見(jiàn)圖2-2。當(dāng)溫度在-15℃以上，甲醇含量在5 % ~40%之間時(shí)，使甲醇與汽油相溶的助溶劑臨界用量隨甲醇含量增大而增加;當(dāng)甲醇含量

61、在40 %-70%之間時(shí)，助溶劑臨界用量隨甲醇含量增加而減少。</p><p>　　可以作為甲醇與汽油的助溶劑的物質(zhì)有:異戊醇、異丁醇、正丁醇、異丙醇、甲基叔丁基醚(MTBE)、乙醇和雜醇等。在本課題的試驗(yàn)研究中，助溶劑使用課題組自行配制的BA-n助溶劑。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究，該助溶劑對(duì)幾種配比的甲醇汽油的助溶效果見(jiàn)表2-3、表2-4所示。</p><p>　　表2-3 根據(jù)低溫抗相分離性能試驗(yàn)

62、選取的助溶劑添加量</p><p>　　表2-4 常溫下助溶劑使用量及承受的水分含量</p><p>　　2.2.2 甲醇汽油對(duì)非金屬的溶脹性</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)系統(tǒng)中許多部件都是由橡膠、塑料材料制成，甲醇汽油燃料對(duì)某些橡膠和塑料部件有一定的腐蝕、溶脹作用。塑料制品在甲醇汽油中會(huì)溶脹、變粘，橡膠制品在甲醇汽油中也會(huì)發(fā)生溶脹、變硬、變脆或軟化等現(xiàn)象

63、，纖維墊片會(huì)逐漸軟化而導(dǎo)致漏油。為了改善甲醇汽油性能而使用的添加劑中的某些成分也會(huì)對(duì)橡膠和塑料部件產(chǎn)生腐蝕性。因此，在使用甲醇汽油燃料時(shí)，相關(guān)部件的材料如果不合適，要換成耐醇油性好的材料。</p><p>　　不同材料耐醇油性能優(yōu)劣的排列順序?yàn)榫勐让?氯醇膠)、氯化聚醚>氟橡膠>丁晴膠>氰化丁晴膠>順丁膠>乙丙膠~丁苯膠>天然膠>硅橡膠>丁基膠。某些采用硬質(zhì)聚氨脂發(fā)

64、泡橡膠、聚氯乙烯壓延薄片、耐油橡膠石棉板、夾布耐油橡膠板、軟鋼紙板、混煉膠、硬質(zhì)聚氨脂發(fā)泡塑料等材料的零件在甲醇汽油中腐蝕、溶脹明顯，硬聚氯乙烯、聚丙烯材料能耐甲醇汽油的溶脹、腐蝕Igl0在使用當(dāng)中，可以選取適當(dāng)材料的配件，降低甲醇汽油的溶脹性對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響。</p><p>　　2.2.3 甲醇汽油的毒性</p><p>　　毒性和安全性問(wèn)題，涉及到接觸人群的生命安全，是人們非常關(guān)心的

65、一個(gè)敏感問(wèn)題。甲醇有毒，不能作為食用飲料，對(duì)人致死量為59.36g，比劇毒物大600~1800倍，比高毒物大2 ~20倍，在中等毒性30.0~250.Og范圍內(nèi)。世界各國(guó)，尤其是美國(guó)能源部和福特汽車(chē)公司，都注意到了甲醇汽油的毒性問(wèn)題，在他們開(kāi)發(fā)甲醇燃料之前，就嚴(yán)格地進(jìn)行了有關(guān)的試驗(yàn)研究。我國(guó)在“六五”期間，原國(guó)家科委委托北京醫(yī)科大學(xué)，就“甲醇中毒機(jī)理”、“甲醇中毒解毒藥”和“甲醇對(duì)人體健康的影響”等課題，進(jìn)行了為期三年的甲醇毒性跟蹤試驗(yàn)

66、研究，并和不接觸人群進(jìn)行了嚴(yán)格對(duì)比。我國(guó)由此得到的結(jié)論與美國(guó)能源部及福特公司的結(jié)論是一致的:只要遵守操作規(guī)程(不要用嘴吸甲醇、防止甲醇濺入眼中，手接觸甲醉后要用清水沖洗等)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)人體健康有異常。</p><p>　　據(jù)山西有關(guān)單位的多次測(cè)量，在甲醇汽油儲(chǔ)罐附近(15~l.5m)，空氣中甲醇含量為0.04 ~0.11 ppm(百萬(wàn)分之一):在燃用甲醇汽油的汽車(chē)駕駛室內(nèi)，空氣中甲醇含量為0.13~0.14ppm:

67、在維修間，距車(chē)8m以?xún)?nèi)，空氣中甲醇含量為0.25~0.55 ppm。在以上場(chǎng)合中，甲醛的濃度只有3.9~25ppb(十億分之一)，該含量遠(yuǎn)低于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值(現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中，甲醇最大允許濃度為0.2，甲醛最大允許濃度為0ppm )。</p><p>　　甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的非常規(guī)碳?xì)?主要是甲醛、甲醇)排放也是甲醇汽油毒性問(wèn)題的關(guān)注熱點(diǎn)。利用基于氣相色普技術(shù)的非常規(guī)碳?xì)渑欧盼餀z測(cè)系統(tǒng)，對(duì)燃用M85和M 100甲醇汽油的HL

68、495JIQ電噴甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了典型工況點(diǎn)上，三元催化轉(zhuǎn)化器上、下游甲醛和甲醇的含量進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)三元催化轉(zhuǎn)化器后，甲醛的凈化率達(dá)到76.9%以上，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的增大，甲醛的凈化率降低:甲醇的凈化率接近100。按照九工況測(cè)試法進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)三元催化轉(zhuǎn)化器后，甲醛的排放量為0.04留(kW·h)，凈化率為73.3，甲醇的排放量幾乎為0，凈化率接近100%。</p><p>　　可見(jiàn)

69、，甲醇及甲醇汽油的毒性并不是想象中的那么可怕，在研究和實(shí)踐中，只要使用正確，操作規(guī)范，并采取相應(yīng)的處理措施，其毒性的危害完全可以控制，并不影響人體的健康。</p><p>　　2.3 甲醇的熱值</p><p>　　燃料的熱值有高熱值和低熱值之分。高熱值是燃料完全燃燒后發(fā)出的熱量加上燃燒產(chǎn)物之一的水蒸氣冷凝后放出熱量的總和，它是燃料完全燃燒后所能發(fā)出的總熱量。低熱值是高熱值減去水的汽化潛

70、熱后的熱值。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的水蒸汽所含的冷凝熱，實(shí)際上是難以回收的，所以燃料的熱值常用低熱值表示。發(fā)動(dòng)機(jī)是進(jìn)行熱功轉(zhuǎn)換的熱機(jī)，燃料所含熱量是發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的能量來(lái)源，因而燃料低熱值是評(píng)價(jià)燃料性能的一個(gè)重要指標(biāo)。</p><p>　　2.3.1 質(zhì)量低熱值</p><p>　　甲醇汽油混合燃料的理論近似熱值可以通過(guò)計(jì)算得到。根據(jù)混合燃料中甲醇汽油的體積，以及測(cè)取的混合燃料的密度，可以計(jì)算出

71、混合燃料中甲醇和汽油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后按照下式對(duì)混合燃料的質(zhì)量低熱值進(jìn)行計(jì)算：</p><p>　　式中：——甲醇汽油混合燃料的質(zhì)量低熱值(MJ/kg ) ;</p><p>　　——汽油的質(zhì)量低熱值(MJ/kg ) ;</p><p>　　——甲醇的質(zhì)量低熱值(MJ/kg ) ;</p><p>　　——混合燃料中汽油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%);<

72、;/p><p>　　——混合燃料中甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)。</p><p>　　汽油的質(zhì)量低熱值為44.52MJ/kg，甲醇的質(zhì)量低熱值為19.92MJ/kg，根</p><p>　　據(jù)式(2-1)計(jì)算的幾種甲醇汽油的質(zhì)量低熱值見(jiàn)表(2-2 )。</p><p>　　2.3.2 理論混合氣熱值</p><p>　　計(jì)算混合

73、燃料理論混合氣的熱值，首先要計(jì)算混合燃料的理論質(zhì)量空燃比，可以按照下式進(jìn)行計(jì)算：</p><p>　　式中：——混合燃料的理論空燃比(質(zhì)量比);</p><p>　　——汽油的理論空燃比(質(zhì)量比);</p><p>　　——甲醇的理論空燃比(質(zhì)量比)。</p><p>　　汽油的理論空燃比(質(zhì)量比)為14.7，甲醇的理論空燃比(質(zhì)量比)為6.

74、47</p><p>　　根據(jù)式(2-2 )計(jì)算的幾種甲醇燃料的理論空燃比(質(zhì)量比)見(jiàn)表2-2。</p><p>　　根據(jù)燃料的熱值和空燃比，可以按照下式計(jì)算混合燃料混合氣的熱值:</p><p>　　式中： ------混合燃料的理論空燃比（質(zhì)量比）；</p><p>　　------過(guò)量空氣系數(shù)；</p><p>

75、　　----甲醇的理論空燃比（質(zhì)量比）；</p><p>　　在理論混合氣狀態(tài)下，過(guò)量空氣系數(shù)=1，可以根據(jù)燃料的質(zhì)量低熱值和理論空燃比計(jì)算燃料理論混合氣的熱值。幾種甲醇汽油混合燃料的理論混合氣的熱值的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-5。</p><p>　　表2-5 幾種甲醇汽油混合燃料理論混合氣熱值的計(jì)算結(jié)果</p><p>　　從表2-5可以看出，甲醇汽油混合燃料的質(zhì)量低熱

76、值隨著甲醇體積含量的增加而降低，M 100甲醇燃料的質(zhì)量低熱值只有汽油的45，但是甲醇汽油混合燃料理論混合氣的質(zhì)量熱值卻與汽油的理論混合氣的質(zhì)量熱值很接近，都在汽油混合氣質(zhì)量熱值的94%以上?？紤]到甲醇汽油的汽化潛熱比較大，燃用甲醇汽油時(shí)，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做適當(dāng)改動(dòng)和調(diào)整。采取相應(yīng)措施后，甲醇汽油將是汽油比較理想的替代燃料。</p><p>　　2.4 甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析</p><p>

77、　　通過(guò)在FQ6100Q汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上分別燃用90#汽油和醇基燃料進(jìn)行臺(tái)架性能對(duì)比試驗(yàn).考查該醇基燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能等的影響.為評(píng)價(jià)醇基燃料的性能提供試驗(yàn)依據(jù)。試驗(yàn)測(cè)定內(nèi)容有如h VII項(xiàng):起動(dòng)性能試驗(yàn).怠速排放性能測(cè)試.速度特性試驗(yàn)和負(fù)荷特性試驗(yàn)。試驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法和GB3845- 1993汽油車(chē)排氣污染物的測(cè)量(怠速法)。試驗(yàn)環(huán)境條件在大氣干溫10℃一14 0C ;相對(duì)溫度70%一80%;大氣壓力

78、96. 1~ 96. 8kPa。所用主要試驗(yàn)儀器及設(shè)備詳見(jiàn)表2。</p><p>　　2.4.1 起動(dòng)性能試驗(yàn)</p><p>　　從表3的冷機(jī)起動(dòng)性能試驗(yàn)可見(jiàn).燃用90#汽油時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)時(shí)間為</p><p>　　43s燃用醇基燃料時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)時(shí)間為1. 12s與燃用90“汽油相比.發(fā)動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)時(shí)間提前0. 31s.表明醇基燃料的冷機(jī)起動(dòng)性能優(yōu)于90#

79、汽油。這種冷機(jī)起動(dòng)性能主要由甲醇和輕烴的理化性質(zhì)所決定。</p><p>　　表1 90車(chē)用醇基燃料的組成</p><p>　　表2 試驗(yàn)用主要儀器及設(shè)備</p><p>　　表3 啟動(dòng)性能試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　注：本實(shí)驗(yàn)中，變化率=（醇基燃料測(cè)試值-90汽油測(cè)試值）/90汽油測(cè)試值*100%</p><

80、p>　　表4 怠速排放測(cè)試結(jié)果</p><p>　　2.4.2 怠速排放性能測(cè)試</p><p>　　山表4可見(jiàn).發(fā)動(dòng)機(jī)燃用90汽油時(shí).怠速排放污染物的CO為2. 30%，HC為。而燃用醇基燃料時(shí).CO為0. 58% . HC為。燃用醇基燃料與燃用90汽油相比.CO的量下降74. 77% .CH化合物增加了14. 00%o測(cè)試結(jié)果表明.車(chē)用醇基燃料排污略?xún)?yōu)于汽油符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)排放要

81、求。</p><p>　　2.4.3 速度特性試驗(yàn)</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)在100%油門(mén)開(kāi)度下，轉(zhuǎn)速n在100至2800之間的試驗(yàn)性能動(dòng)態(tài)對(duì)比曲線如圖1所示。隨著轉(zhuǎn)速的增加.兩種速度特性曲線燃料的燃料消耗率b略增加.功率p幾乎是沿直線迅速增加.而扭矩略下降。轉(zhuǎn)速在1000至2800之間.與汽油相比.車(chē)用醇基燃料的扭矩和功率略下降.燃料消耗率略增加。由圖1還可看出.車(chē)用醇基燃料的三速度

82、特性曲線與汽油相似.都是平穩(wěn)變化的.從側(cè)而反應(yīng)了該燃料的均一性和燃燒的平穩(wěn)性表明該車(chē)用醇基燃料可用于汽油機(jī)。 </p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)在100%油門(mén)開(kāi)度下.轉(zhuǎn)速100至2800之間的速度特性試驗(yàn)結(jié)果性能比較見(jiàn)表5。發(fā)動(dòng)機(jī)速度特性試驗(yàn)結(jié)果表明：燃用醇基燃料與燃用90汽油相比，其最大功率下降2. 47% ,最大扭矩下降2. 34% ,最低燃料消耗率上升5. 79%，平均燃料消耗率5. 68%。</p&g

83、t;<p>　　圖1 速度特性曲線</p><p>　　表5 發(fā)動(dòng)機(jī)速度試驗(yàn)結(jié)果</p><p>　　2.4.4 負(fù)荷特性試驗(yàn)</p><p>　　圖2的負(fù)荷特性曲線顯示.隨著功率p的增加.兩種燃料的燃料消耗量B和發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的溫度T均增加。當(dāng)功率小于50kw時(shí).燃料消耗率卜降.而功率大于50kw時(shí).燃料消耗率緩慢上升.燃用FBM車(chē)用醇基燃料比

84、燃用汽油更為明顯.表明燃用該FBM車(chē)用醇基燃料有一最佳使用功率。由圖2可見(jiàn).與汽油相比.燃用該FBM基燃料的缸內(nèi)溫度T、燃料消耗率b、燃料消耗量B都略有增加。由圖2可看出.燃用車(chē)用醇基燃料的三負(fù)荷特性曲線與汽油相似.都是平穩(wěn)變化的.同樣反應(yīng)了該燃料的均一性和燃燒的平穩(wěn)性.表明FBM醇基燃料完全可用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性試驗(yàn)結(jié)果如表6所示，轉(zhuǎn)速為1800i/ thin時(shí).燃用90汽油.最低消耗率和平均燃油消耗率分別為,374. 3

85、5;燃用醇基燃料時(shí).最低消耗率和平均燃汕消耗率分別為327. 23,395. 21 ,最低消耗率和平均燃油消耗率分別上升4. 95% ,5. 57%。 </p><p>　　依據(jù)能量守恒定律和FBM醇基燃料各組分的熱值.燃用FBM醇基燃料的最大功率略下降、最大扭矩下降、最低燃料消耗率略上升是符合理論要求的。</p><p>　　圖2 轉(zhuǎn)速為1800r/min的負(fù)荷特性曲線</p&g

86、t;<p>　　表6 1800r/min負(fù)荷特性試驗(yàn)結(jié)果</p><p><b>　　2.5 結(jié)論</b></p><p>　　通過(guò)對(duì)上述試驗(yàn)的圖表和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以得出在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)未做任何改動(dòng)的情況下對(duì)燃用90車(chē)用醇基燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架性能與燃用同牌號(hào)汽油相比.具有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1) 由于甲醇燃料

87、中的甲醇和輕烴的理化性質(zhì)所決定的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)時(shí)間為1.12，比90汽油的起動(dòng)時(shí)間1.43提前了0.31。</p><p>　　(2) 醇基燃料的組成與汽油、柴油的不同，其中不含有象鉛等的對(duì)空氣有嚴(yán)重污染的化學(xué)物質(zhì)，從而使的甲醇內(nèi)燃機(jī)的排放物中的、、等的含量都大幅度的下降，更家有利于環(huán)境的保護(hù)。</p><p>　　( 3) 在100%油門(mén)開(kāi)度下轉(zhuǎn)速在100至2800之間，其最大功率比

88、90汽油下降了2.47%、最大扭矩下降了2.34%、最低燃料消耗率上升了5.79%。為了改變最大功率下降的動(dòng)力不足的缺點(diǎn)，改變的方法有：增加單位時(shí)間的供油量，改變柱塞及噴油嘴的直徑。研究適合醇燃料的最佳噴油規(guī)律，改變油泵凸輪軸設(shè)計(jì)，否則就回增加噴射持續(xù)時(shí)間，結(jié)束噴射時(shí)間太晚，影響燃燒的效率。</p><p>　　( 4) 1800負(fù)荷特性試驗(yàn)結(jié)果顯示，平均燃料消耗率比90汽油上升5.57%。</p>

89、<p>　　第三章 乙醇燃料的理化性質(zhì)及發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析</p><p>　　3.1乙醇/柴油混合燃料相溶特性</p><p>　　由于市售柴油是調(diào)和而成，常用的調(diào)和組分有直餾餾分、催化裂化餾分、加氫精制餾分、加氫裂化餾分等。和直餾柴油相比，催化裂化柴油芳香烴含量較高，而且含有酚類(lèi)化合物，因此相分離溫度較低;加氫精制柴油雖然比催化裂化柴油芳香烴含量低，但烷烴中輕烯烴組分含量較高

90、，因此在乙醇含量大于10%范圍內(nèi)相滲性與之很接近，體現(xiàn)了輕烯烴含量與芳香烴含量共同決定相分離結(jié)果的作用。市售成品油和調(diào)和油的相分離溫度變化趨勢(shì)與直餾柴油相同。</p><p>　　3.1.1 水含量對(duì)乙醇/柴油混合燃料相溶特性的影響</p><p>　　混合物中水含量對(duì)乙醇/柴油混合燃料相溶特性有一定影響，隨混合物燃料中水含量的增加，相分離溫度增加，即相溶性變差。</p>

91、<p>　　3.1.2 助溶劑開(kāi)發(fā)與性能評(píng)價(jià)</p><p>　　通過(guò)多次配方修改，最后對(duì)3種助溶效果好的助溶劑:醇-醇復(fù)合型助溶劑)、g(醇-醇一蓖麻油復(fù)合型助溶劑),7(碳十一醇)進(jìn)行優(yōu)選，綜合考慮助溶劑的使用性能和成本因素，最終確定選用醇一、醇復(fù)合型助溶劑。</p><p>　　3.1.3 水含量對(duì)助溶劑添加比例的影響</p><p>　　在

92、體系中水含量小大于0.1%時(shí)，助溶劑含量為3.0%即可滿(mǎn)足要求;當(dāng)水含量增加到0.2%時(shí)，助溶劑含量要增加到7.5%才能達(dá)到助溶效果。因此，在實(shí)際應(yīng)用中一定要嚴(yán)格控制水含量不應(yīng)超過(guò)0.1%.</p><p>　　3.1.4 乙醇添加比例對(duì)乙醇柴油理化特性影響</p><p>　　a.十六烷值試驗(yàn)表明，當(dāng)乙醇添加比例為10%(E10)時(shí)，十六烷值下降約5個(gè)單位。</p><

93、;p>　　b.閃點(diǎn)試驗(yàn)表明，加入乙醇后閃點(diǎn)明顯下降，小同乙醇含量的閃點(diǎn)值相差小大，范圍在12~17;助溶劑的加入對(duì)閃點(diǎn)的影響小大。</p><p>　　c. 密度試驗(yàn)表明，乙醇的加入使密度下降，添加比例增加使下降的幅度也增加。</p><p>　　d .粘度試驗(yàn)表明，加入乙醇0~15%(E0~E15)使混合燃料的粘度下降，但仍能滿(mǎn)足柴油的使用要求。</p><p&

94、gt;　　e. 冷濾和凝點(diǎn)試驗(yàn)表明，乙醇添加量在0~15%范圍內(nèi)，混合燃料的冷濾點(diǎn)和柴油相比變化小大。</p><p>　　f.餾程試驗(yàn)表明，乙醇柴油的初餾點(diǎn)均在77~79與乙醇沸點(diǎn)78接近，這一初餾溫度一直保持到餾出體積接近乙醇添加體積后才開(kāi)始明顯上升;乙醇含量越高，餾出溫度相對(duì)越低.可見(jiàn)，乙醇的加入增加了柴油中的輕餾分含量，但燃料性能仍能滿(mǎn)足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。</p><p>　　3.

95、1.5 乙醇柴油儲(chǔ)存性能研究</p><p><b>　　a. 自然儲(chǔ)存試驗(yàn)</b></p><p>　　試驗(yàn)表明，乙醇柴油中的乙醇在開(kāi)放體系中很容易揮發(fā)損失，因此要求乙醇柴油必須在密閉條件下儲(chǔ)存。</p><p><b>　　b.低溫存儲(chǔ)試驗(yàn)</b></p><p>　　以0號(hào)柴油和-20號(hào)市售柴

96、油為基礎(chǔ)油配制乙醇含量10%(體積)、助溶劑1.5%(體積)的乙醇/柴油混合燃料，分別置于5℃和-18℃的環(huán)境條件下，定期觀察有無(wú)分層，試驗(yàn)時(shí)間3個(gè)月以上。結(jié)果表明,0號(hào)和-20號(hào)乙醇柴油在</p><p>　　5℃和-18℃時(shí)穩(wěn)定期均超過(guò)90天。</p><p>　　3.2 乙醇摻燒比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響</p><p>　　在柴油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)小作變動(dòng)的條件下，與燃

97、用柴油相比，在體積供油量相同的情況下，隨著乙醇柴油中乙醇摻燒比例的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩和額定功率逐漸降低，見(jiàn)圖1。若要使發(fā)動(dòng)機(jī)燃用乙醇柴油的功率與燃用柴油相當(dāng)，必須調(diào)整噴油泵，增加循環(huán)供油量。</p><p>　　表1 主要發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)</p><p>　　圖1 不同摻燒比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響</p><p>　　試驗(yàn)表明，隨乙醇摻燒比例的增加，1 400

98、r/min和2 300 r/min兩個(gè)轉(zhuǎn)速負(fù)荷特性的燃油消耗率都逐漸增加(圖2)，且高、中負(fù)荷增加的較少，小負(fù)荷增加的較多。</p><p>　　圖2 不同燃燒負(fù)荷特性燃油消耗比較 </p><p>　　為排除熱值差異對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響，用能量消耗率(bsec)來(lái)評(píng)價(jià)柴油機(jī)燃用乙醇柴油的經(jīng)濟(jì)性。試驗(yàn)表明，在中、高負(fù)荷，燃用小同乙醇摻燒比例的乙醇柴油，發(fā)動(dòng)機(jī)的能量消耗率差別小大;在小負(fù)荷，

99、由于乙醇高汽化潛熱和低十六烷值的影響，小同燃料的能量消耗率差別較大，負(fù)荷越小，差別越大。</p><p>　　試驗(yàn)表明，與燃用柴油相比，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用E10、E15和E20乙醇柴油，負(fù)荷特性煙度分別平均降低了11.8 %、23.5%、35.3 %。</p><p>　　3.2 乙醇摻燒比例對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性的影響</p><p>　　從示功圖測(cè)試中可知，在同一工況、相同

100、體積供油量情況下，隨著乙醇摻燒比例的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)最高壓力降低。</p><p>　　以燃燒總放熱量的5%和95%確立燃燒始點(diǎn)和燃燒終點(diǎn)，滯燃期為供油始點(diǎn)到燃燒始點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，燃燒持續(xù)期是燃燒始點(diǎn)到燃燒終點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。</p><p>　　從計(jì)算結(jié)果表明:隨著乙醇摻燒比例增加，壓力升高率逐漸增加，工作過(guò)程逐漸粗暴;滯燃期的總體趨勢(shì)逐漸延長(zhǎng)，燃燒持續(xù)期總體趨勢(shì)逐漸縮短;小負(fù)荷的

101、放熱率峰值逐漸降低，中、高負(fù)荷的最大放熱率逐漸增加。</p><p>　　3.3供油提前角調(diào)整對(duì)燃用E10乙醇柴油機(jī)性能的影響</p><p>　　選取發(fā)動(dòng)機(jī)的兩個(gè)特征工況點(diǎn)(最大扭矩點(diǎn):1 400 r/min;額定功率點(diǎn):2 300 r/min，在原發(fā)動(dòng)機(jī)90供油提前的基礎(chǔ)上分別推遲30、提前30和60，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)外特性供油提前角調(diào)整試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。</p>&l

102、t;p>　　由于乙醇的熱值較低、汽化潛熱較高，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用乙醇柴油時(shí)，應(yīng)在原發(fā)動(dòng)機(jī)90供油提前角的基礎(chǔ)上適當(dāng)提前。</p><p>　　燃用E10乙醇柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)</p><p>　　進(jìn)行了燃用E10乙醇柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)，并與燃用柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行對(duì)比。</p><p><b>　　供油提前角 （）</b></p>

103、;<p><b>　　（a）2300</b></p><p><b>　　供油提前角 （）</b></p><p><b>　?。╝）1400</b></p><p>　　燃用E10乙醇的發(fā)動(dòng)機(jī)性能隨供油提前角變化曲線</p><p>　　從發(fā)動(dòng)機(jī)外特性試驗(yàn)結(jié)果

104、可知，在兩種燃料燃油消耗量一致的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用乙醇柴油時(shí)動(dòng)力性有所降低，額定功率降低了2.7 %最大扭矩降低了3%最低燃油消耗率增加了2.5%o</p><p>　　從轉(zhuǎn)速為1 400 r/min和2 300 r/min的負(fù)荷特性試驗(yàn)結(jié)果可知，發(fā)動(dòng)機(jī)燃用乙醇柴油與燃用柴油相比，用燃油消耗評(píng)價(jià)的經(jīng)濟(jì)性有所降低，燃油消耗率增加了4%左右;用能量消耗率評(píng)價(jià)的經(jīng)濟(jì)性有所改善，能量消耗率降低了3%左右。 燃用乙醇

105、柴油和柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)13工況排放對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果如表2。從試驗(yàn)結(jié)果石，與燃用柴油相比，燃用乙醇柴油發(fā)動(dòng)機(jī)13工況排放試驗(yàn)的CO,,PM的比排放量變化小大，HC比排放量有所增加，即柴油機(jī)燃用乙醇柴油能夠滿(mǎn)足歐11排放標(biāo)準(zhǔn)限值。</p><p>　　表2 燃用不同燃料13工況排放試驗(yàn)結(jié)果 </p><p>　　3.4燃用乙醇柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性</p><p>　　由丁乙醇

106、柴油的理化性質(zhì)和燃燒產(chǎn)物與柴油相比有所差別，為此使用兩臺(tái)ZS1105柴油機(jī)分別燃用柴油和乙醇柴油，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)400h可靠性試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)前后發(fā)動(dòng)機(jī)的拆檢和主要零部件的精密測(cè)量、機(jī)油油品的檢驗(yàn)分析，重點(diǎn)考察發(fā)動(dòng)機(jī)使用乙醇柴油后的磨損情況。</p><p>　　從發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸孔、活塞及活塞環(huán)、活塞銷(xiāo)及活塞銷(xiāo)孔、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸頸及連桿軸頸、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿瓦、發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承孔、發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸軸頸、發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸孔、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣門(mén)

107、及氣門(mén)導(dǎo)管和發(fā)動(dòng)機(jī)供油系統(tǒng)等各主要零部件的精密測(cè)量結(jié)果看，發(fā)動(dòng)機(jī)使用乙醇柴油時(shí)主要零部件磨損情況與使用柴油的磨損基本相當(dāng)，即柴油機(jī)燃用乙醇柴油對(duì)其主要零部件的腐蝕磨損沒(méi)有產(chǎn)生較大的影響。</p><p>　　從機(jī)油油品檢驗(yàn)分析結(jié)果石，在相同發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油更換周期內(nèi)，兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行期間內(nèi)機(jī)油的運(yùn)動(dòng)粘度變化小大;燃用乙醇柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油直讀鐵譜WPC值低于燃用柴油的發(fā)動(dòng)機(jī)，分析鐵譜時(shí)兩者的顆粒分布都以門(mén)常顆粒為主，磨料