【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 RON+MON）/210270~90由表21可以得出甲醇作為燃料有以下特點(diǎn)： ，因此，在同等的熱效率下，醇類燃料的有效質(zhì)量燃油消耗率高。 ，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。 ，高的汽化潛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。 ，具有較高的抗爆震性能，對(duì)通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比來提高發(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，辛烷值可以達(dá)到優(yōu)質(zhì)汽油的水平。 ，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。 ，不易于發(fā)生火災(zāi)事故，比使用汽油安全。 (如塑料、橡膠等)有溶脹作用，對(duì)某些金屬材料(如Sn, Pb, Al等)有輕微的腐蝕作用，在使用中應(yīng)采取相應(yīng)的措施。 ，能與水互溶，而烴類燃料憎水性強(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。 ，操作容易，儲(chǔ)帶方便，但具有一定毒性。甲醇與汽油按照一定比例混合，并添加一定添加劑組成混合燃料后，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)問題較簡(jiǎn)單，曾在歐洲一些國(guó)際性車隊(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)。通過對(duì)甲醇與汽油進(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)見表22。表22 部分甲醇汽油混合燃料的主要理化性質(zhì)燃料項(xiàng)目M5M10M15M25M50M85M100甲醇使用比例（體積比%） 51015255085100碳含量（質(zhì)量%）氫含量（質(zhì)量%）氧含量（質(zhì)量%）與汽油熱值比密度（20，kg/L）：1：1：1：1：1：1：1辛熱值（RON）9597100理論空燃比（質(zhì)量）：1：1：1：1：1：1：1質(zhì)量替代比（燃料：汽油）：1：1：1：1：1：1：1體積替代比（燃料：汽油）：1：1：1：1：1：1：1 甲醇汽油使用中的主要問題及解決方法 甲醇汽油的相溶性 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題。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，均存在分層問題。 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，見圖21。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，互溶性問題是甲醇汽油發(fā)動(dòng)機(jī)必須解決的首要問題。 解決甲醇汽油互溶性問題的常用措施是使用助溶劑，助溶劑的種類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圖22。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)甲醇含量在40 %70%之間時(shí)，助溶劑臨界用量隨甲醇含量增加而減少。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BAn助溶劑。經(jīng)過試驗(yàn)研究，該助溶劑對(duì)幾種配比的甲醇汽油的助溶效果見表2表24所示。表23 根據(jù)低溫抗相分離性能試驗(yàn)選取的助溶劑添加量燃料M15M25M50M85M100助溶劑體積含量（%）00備注：在所有助溶劑及體積含量下，油樣均可放置30天以上保持不分層 表24 常溫下助溶劑使用量及承受的水分含量體積含量燃料甲醇%汽油%BAn%蒸餾水%M1515M2525M5050M8585060M9090060 甲醇汽油對(duì)非金屬的溶脹性 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，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。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)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。 甲醇汽油的毒性 毒性和安全性問題，涉及到接觸人群的生命安全，是人們非常關(guān)心的一個(gè)敏感問題。甲醇有毒，不能作為食用飲料，比劇毒物大600~1800倍，比高毒物大2 ~20倍，~。世界各國(guó)，尤其是美國(guó)能源部和福特汽車公司，都注意到了甲醇汽油的毒性問題，在他們開發(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)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)，沒有發(fā)現(xiàn)人體健康有異常。 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~)， ~ ppm(百萬分之一):在燃用甲醇汽油的汽車駕駛室內(nèi)，~:在維修間，距車8m以內(nèi)，~ ppm。在以上場(chǎng)合中，~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，甲醛最大允許濃度為0ppm )。 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HL495JIQ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)過三元催化轉(zhuǎn)化器后，%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)過三元催化轉(zhuǎn)化器后，(kWh)，甲醇的排放量幾乎為0，凈化率接近100%。可見，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。 甲醇的熱值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)。 質(zhì)量低熱值甲醇汽油混合燃料的理論近似熱值可以通過計(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：式中：——甲醇汽油混合燃料的質(zhì)量低熱值(MJ/kg ) 。 ——汽油的質(zhì)量低熱值(MJ/kg ) 。 ——甲醇的質(zhì)量低熱值(MJ/kg ) 。 ——混合燃料中汽油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)。 ——混合燃料中甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)。 ，根據(jù)式(21)計(jì)算的幾種甲醇汽油的質(zhì)量低熱值見表(22 )。 理論混合氣熱值計(jì)算混合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：式中：——混合燃料的理論空燃比(質(zhì)量比)。 ——汽油的理論空燃比(質(zhì)量比)。 ——甲醇的理論空燃比(質(zhì)量比)。 汽油的理論空燃比(質(zhì)量比)，甲醇的理論空燃比(質(zhì)量比)根據(jù)式(22 )計(jì)算的幾種甲醇燃料的理論空燃比(質(zhì)量比)見表22。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:式中： 混合燃料的理論空燃比（質(zhì)量比）； 過量空氣系數(shù)； 甲醇的理論空燃比（質(zhì)量比）；在理論混合氣狀態(tài)下，過量空氣系數(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)果見表25。表25 幾種甲醇汽油混合燃料理論混合氣熱值的計(jì)算結(jié)果燃料M5M10M15M25M50M85M100甲醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）汽油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（%）質(zhì)量低熱值（mj/kg）與汽油低熱值比值：1：1：10..81：1：1：1：1理論混合氣熱值（mj/kg）與汽油熱值的比值從表25可以看出，甲醇汽油混合燃料的質(zhì)量低熱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。 甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析通過在FQ6100Q汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上分別燃用90、經(jīng)濟(jì)性、。試驗(yàn)測(cè)定內(nèi)容有如h VII項(xiàng):。試驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)方法和GB3845 1993汽油車排氣污染物的測(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96. 1~ 96. 8kPa。所用主要試驗(yàn)儀器及設(shè)備詳見表2。 起動(dòng)性能試驗(yàn)汽油時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)時(shí)間為1. 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。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。表1 90車用醇基燃料的組成燃料名稱甲醇%%輕烴%MLN助溶劑+腐蝕抑制劑%濃度72252 1表2 試驗(yàn)用主要儀器及設(shè)備序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)生產(chǎn)廠家標(biāo)定情況1電渦流測(cè)功機(jī)CW110遂昌動(dòng)力測(cè)試設(shè)備廠有效期內(nèi)2發(fā)動(dòng)機(jī)性能測(cè)試儀FXG 101天津大學(xué)自動(dòng)化設(shè)備廠有效期內(nèi)3五組份汽車排氣分析儀FGA 4105佛山分析儀廠有效期內(nèi)4汽油發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)EQ6100Q第二汽車制造廠有效期內(nèi)表3 啟動(dòng)性能試驗(yàn)結(jié)果項(xiàng)目90汽油醇基燃料變化率，%試驗(yàn)條件起動(dòng)電壓1212發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)冷機(jī)冷機(jī)試驗(yàn)結(jié)果 起動(dòng)時(shí)間 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%表4 怠速排放測(cè)試結(jié)果項(xiàng)目90汽油醇基燃料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)變化率，%排放測(cè)試值CO，%HC，*1065875012