【正文】 003年中國(guó)的汽車(chē)年產(chǎn)量己經(jīng)達(dá)到444萬(wàn)輛。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。開(kāi)始成為世界汽車(chē)業(yè)的重要組成部分。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。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，又不能忽視日益增加的對(duì)石油和天然氣的依賴，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10～20年內(nèi)，石油替代產(chǎn)品將成為必要的燃料補(bǔ)充。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))。美國(guó)開(kāi)發(fā)了M 100汽車(chē)，但是由于甲醇加油站限制，行駛里程受限制，用戶不便，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)。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)。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。 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，%, MTBE的加入量最大可為15Vol%。 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”。 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。 醇類(lèi)燃料汽車(chē)在美國(guó)的發(fā)展甲醇作為替代燃料在美國(guó)己經(jīng)發(fā)展多年。甲醇兼具辛烷值高、性能好和燃燒清潔的特點(diǎn)。 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)。1978年含10%乙醇的混合汽油在內(nèi)布拉斯加州大規(guī)模使用。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。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)。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，%的氧:%的氧。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)。 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。加州為滿足聯(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)。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。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。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。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。此后，該公司重組并改名為“低公害車(chē)輛普及機(jī)構(gòu)(LEVO)”。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。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，并成功地研制了4D32甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)。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。1985年~1989年期間，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%。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。T等國(guó)際會(huì)議的組織中發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用 我國(guó)醇類(lèi)燃料汽車(chē)的發(fā)展 我國(guó)甲醇燃料汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r 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。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。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)家科委改為組織了十幾個(gè)單位進(jìn)行高比例甲醇的試驗(yàn)研究。 1997年國(guó)家科委和國(guó)家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布[1997]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。 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)。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，各項(xiàng)指標(biāo)良好。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。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。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/T25919960河南課河石化集團(tuán)宣稱中比例甲醇汽油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/LHSH0012001，并稱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。 我國(guó)乙醇燃料汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r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”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)。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。 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。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。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。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 甲醇、汽油和甲醇汽油的理化性質(zhì)對(duì)比甲醇是無(wú)色透明的液體，略有臭味，可與水以任何比例互溶。表2—1 甲醇與汽油的主要理化性質(zhì)項(xiàng)目甲醇汽油化學(xué)式質(zhì)量含量碳含量（質(zhì)量比%）85~88氫含量（質(zhì)量比%）12~15氧含量（質(zhì)量比%）020密度（）~理論空燃比（質(zhì)量比）雷德蒸汽壓（）（MPa）~沸點(diǎn)（）30~190凝固點(diǎn)（）9857自然溫度（）470260~370層流燃燒速度（cm/s）5239~47水中溶解速度（mg/L）互溶100~200汽化潛熱（kj/kg）1109310燃料抵熱值（mj/kg）閃點(diǎn)（）1143空氣中燃燒上限體積百分?jǐn)?shù)（%）溫度（）4330~12空氣中燃燒下限體積百分?jǐn)?shù)（%）溫度（）743理論混合氣熱值質(zhì)量低熱值（mj/kg）容積低熱值（mj/kg）摩爾低熱值（mj/kmol）辛烷值研究法（RON）11284~96馬達(dá)法（MON）9270~84（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(lèi)燃料的有效質(zhì)量燃油消耗率高。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。 ，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。 ，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。 ，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。 (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。 ，操作容易，儲(chǔ)帶方便，但具有一定毒性。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。通過(guò)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(jiàn)表22。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。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)。 解決甲醇汽油互溶性問(wèn)題的常用措施是使用助溶劑，助溶劑的種類(lèi)和助溶效果非常重要。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。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?？梢宰鳛榧状寂c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。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表24所示。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。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。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，~。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。 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(wàn)分之一):在燃用甲醇汽油的汽車(chē)駕駛室內(nèi)，~:在維修間，距車(chē)8m以內(nèi)，~ ppm。 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)。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，(kW可見(jiàn)，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。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。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。 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(guò)計(jì)算得到。 ——汽油的質(zhì)量低熱值(MJ/kg ) 。 ——混合燃料中汽油的質(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(jiàn)表(22 )。 ——汽油的理論空燃比(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(jiàn)表22。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25。考慮到甲醇汽油的汽化潛熱比較大，燃用