甲醇汽車(chē)與甲醇燃料

山西能源與節能2007年第4期(總第47期)SHANXI ENERGY AND CONSERVATION2007年12月出版甲醇汽車(chē)與甲醇燃料錢(qián)新榮(中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所，山西太原030001)摘要:甲醇是含氧燃料之一,它同傳統的汽油存在一定的差別,因此設計制造甲醇發(fā)動(dòng)機和甲醇汽車(chē)都應考慮甲醇的特性,同時(shí)甲醇汽車(chē)所使用的燃料必須符合燃料甲醇質(zhì)量標準,以保證發(fā)動(dòng)機的正常運行。關(guān)鍵詞:汽車(chē);燃料;甲醇;汽油中圖分類(lèi)號:TQ223.12*1文獻標志碼:A汽油的特性進(jìn)行的。汽油是Ce-Cu的烴類(lèi)混合物,其沸程范1奇瑞甲醇一 -汽油燃料轎 車(chē)的成功開(kāi)發(fā)圍寬達35 C~ 200 e,甲醇是單- -沸點(diǎn)(65 C )的化合物，奇瑞汽車(chē)有限公司對國內外甲醇汽車(chē)研制開(kāi)發(fā)狀況進(jìn)兩者的物理化學(xué)性質(zhì)比較如表1所示。行大量的前期調研工作，接著(zhù)又投入了1 600萬(wàn)元資金進(jìn)行表1甲醇和汽油的物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)動(dòng)機和整車(chē)的研制,經(jīng)過(guò)不斷努力,終于成功開(kāi)發(fā)了擁有性質(zhì)甲醇汽油自主知識產(chǎn)權的奇瑞一新旗云牌甲醇- -汽油燃料轎車(chē)。此前|分子式CH,0H Cr C。的碳氫化合物我國甲醇汽車(chē)的研究示范工作重點(diǎn)是在各種比例甲醇的摻相對分子質(zhì)量32.04約100燒以及“在用車(chē)”的改裝上,這次奇瑞公司推出的甲醇轎車(chē)元素質(zhì)量組成1%填補了我國自主生產(chǎn)甲醇汽車(chē)的空白，開(kāi)創(chuàng )了我國推廣應C9。碳氫化合物用甲醇汽車(chē)的新局面。375奇瑞公司在山西太原對新車(chē)進(jìn)行為期數月的道路行車(chē)試(密度( 20C )/(kgL)0.7920.73驗,取得了滿(mǎn)意的試驗結果。2007年6月11日在太原市召開(kāi)了| 冰點(diǎn)C-96.0<-60山西評價(jià)會(huì )受到與會(huì )的國家發(fā)改委,國內汽車(chē)行業(yè)及醇汽部門(mén)|沸點(diǎn)心64.727-225的領(lǐng)導、專(zhuān)家們的高度評價(jià),并建議今后繼續擴大試驗規模,為| 汽化熱/( kJkg)1167293-841甲醇汽車(chē)的批量生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化積累更多的經(jīng)驗和技術(shù)依據。燃燒熱/(kJ/kg)19930430302汽車(chē)與燃料| 蒸汽壓( 38C )mmHg239362~77519世紀人們根據熱力學(xué)熱能功轉化定律發(fā)明了內燃水中溶解度1( m/L)互溶100-200機,其中汽油機的“奧托(otto )循環(huán)”是內燃機的循環(huán)之一,| 閃點(diǎn)rC .26.亦即利用液體或氣體燃料，直接在氣缸中燃燒爆震,產(chǎn)生巨蒸汽密度( 101325kPa1OC )(@/L).42-5大的壓力,推動(dòng)活塞往復運動(dòng),再由曲軸轉化為平面移動(dòng)作I燃燒上限功,內燃機是汽車(chē)的“心臟”,而燃料則是產(chǎn)生“能量"的“血體積分數1%36.57.6溫度心C43-13--12液”,兩者是相互依存而密不可分的。柴油機是依據"Diesel循環(huán)”也是利用燃料燃燒產(chǎn)生的燃燒下限體積分數/%5.014能量轉化為對外作功,不論是汽油機還是柴油機都要依據所溫度心7用燃料的特性如沸程、蒸汽壓抗爆性等選擇合理的參數進(jìn)自然溫度rC500456行內燃機各部件的設計。| 辛烷值112(RON) 70-90( MON)| 理論混合氣進(jìn)氣溫度心122.421.63汽油與甲醇| 理論混合氣熱值(kJhg)265027803.1汽油和甲醇的物理化學(xué)性質(zhì)比較| 理論空燃比1(kgkg).514.8汽油是發(fā)動(dòng)機的傳統燃料，發(fā)動(dòng)機的設計制造都是按|層流燃燒速度1( m/s )523收稿日期:2007-07-25作者簡(jiǎn)介:錢(qián)新榮(1934- ),男 ,江蘇無(wú)錫人,1956年畢業(yè)3.2 甲醇的特點(diǎn)a)辛烷值比汽油高,因此可以提高發(fā)動(dòng)機的壓縮比,發(fā)于天津大學(xué)化工系,研究員?！?4●山西能源與節能2007年12月動(dòng)機的熱效率明顯提高?，F有甲醇生產(chǎn)廠(chǎng)都是按照化工甲醇的標準進(jìn)行甲醇生b)甲醇的燃燒速度和火焰傳播速度比汽油快,所以燃產(chǎn),化工甲醇主要用作化工原料。所以產(chǎn)品純度是質(zhì)量控制燒的定容性較好,燃燒持續期短,過(guò)后燃燒程度小,有利于熱的主要內容，標準中12項指標都是圍繞甲醇化合物自身特效率提高。性制定的。而燃料甲醇作為發(fā)動(dòng)機燃料必須按照發(fā)動(dòng)機燃料c)甲醇是含氧燃料,在燃燒過(guò)程中有自供氧效應,在的燃燒特性來(lái)制定標準,所以?xún)烧叩囊笥兴鶇^別。內燃機中燃燒較均勻,減少了局部富氧或缺氧的幾率,CO和4.1 標準內容不同HC的產(chǎn)生量減少,排放量降低,從而使燃燒效率和熱效率均化工甲醇已有質(zhì)量標準GB 338- -2004。提高,能耗率降低。有12項指標:色度、密度沸程高錳酸鉀試驗水溶性試驗、d)甲醇的汽化熱比汽油高兩倍多,當其進(jìn)入氣缸后，水份含量、酸度堿度羰基化合物蒸發(fā)殘渣硫酸洗滌、乙醇量。能吸收沿途管壁面后周?chē)邷亓慵诿娴臒崃慷棺约赫羧剂霞状寄壳爸挥猩轿魇〉胤綐藴蔇BI4/T 93- 2002。發(fā),利用了廢熱余熱而使自身的能位提高,又降低了氣缸、燃有8項指標:密度.沸程、酸度堿度、蒸發(fā)殘渣、水分含燒室和氣缸蓋的溫度,從而減少了外傳熱量,提高了熱效率。.量羰基化合物、辛烷值。e)甲醇的著(zhù)火燃燒濃度界限比汽油的相應范圍寬得多，4.2生產(chǎn)工藝不同所以比汽油更容易稀燃，稀燃是-種節能燃燒和完善燃燒的化工甲醇生產(chǎn)的目的是純甲醇。合成工藝用的催化劑形式,它有利于熱效率的提高,而且,壓縮比愈高,負荷愈大,性能盡量提高甲醇的選擇性和轉化率,大于1個(gè)碳的醇類(lèi)作愈容易稀燃。為殘渣必須蒸餾除掉。f)甲醇的含碳量比汽油低,它在氣缸內充分燃燒后排燃料甲醇是用作發(fā)動(dòng)機燃料,辛烷值是-項重要指標。出的最終產(chǎn)物為CO2和H20,因此,大大減少了碳粒和CO的除甲醇外,CrC醇類(lèi)對改善燃燒性能有用,所以對合成催化排出,也使熱效率和經(jīng)濟性改善。劑的要求盡量提高Cr~C,醇類(lèi)的選擇性和轉化率,對造成噴g)使用甲醇可將點(diǎn)火提前角和噴油提前角調整到最佳油嘴堵塞和結碳的雜質(zhì)必須除去。值,從而獲得更高的熱效率和更大的功率。5甲醇汽車(chē) 與甲醇燃料.3 甲醇燃料的缺陷a)腐蝕性凡用甲醇作為發(fā)動(dòng)機燃料的汽車(chē)統稱(chēng)為甲醇汽車(chē)。其甲醇以及甲醇燃燒反應過(guò)程中產(chǎn)生的甲醛、甲酸、大量中利用甲醇部分代替汽油的稱(chēng)為“摻燒”,如Ms -Moo如用甲水蒸汽、未燃甲醇等均對金屬表面有腐蝕性,造成燃燒室周醇85% ~100% ( Me-~Mw)替代汽油則稱(chēng)為全甲醇汽車(chē),低中圍機件的磨損,如進(jìn)排氣門(mén)座、進(jìn)排氣門(mén)、氣門(mén)導管、活塞環(huán)、比例甲醇摻燒可以不改 動(dòng)原有發(fā)動(dòng)機,但因甲醉特性與汽油缸套等。所以在設計新的發(fā)動(dòng)機時(shí)要選擇合適的機件材質(zhì)和發(fā)動(dòng)機不相適應,故應加入某些添加劑使甲醇“變性”,以彌熱處理工藝,如氣門(mén)將鐵類(lèi)合金改為鎳類(lèi)合金,氣門(mén)座燒結補本身存在的缺陷。對全甲醇汽車(chē)則應按照甲醇特性重新設材料中忝加硬質(zhì)微粒并作鉛熔滲處理、活塞環(huán)鍍鉻等。計制造甲醇發(fā)動(dòng)機。甲醇汽車(chē)使用化工甲醇應將甲醇“變b)溶脹性性”,變成燃料甲醇,然后再配制成甲醇燃料。甲醇會(huì )使- -般的橡膠、塑料件溶脹,所以在油箱、油泵、6甲醇汽車(chē)的推廣應用油管道等接觸甲醇的部件,應該選擇耐溶脹材料。e)冷起動(dòng)a)奇瑞汽車(chē)公司推出全新的甲醇汽車(chē),其基礎是先前甲醇的初佛點(diǎn)比汽油高,甲醇的汽化潛熱(1167 kJkg)曾對甲醇發(fā)動(dòng)機進(jìn)行大量的研發(fā)工作:是汽油的(380~ 500 kJkg)二倍多,甲醇在進(jìn)氣管道內汽化一發(fā) 動(dòng)機本體開(kāi)發(fā):壓縮比變更、火花塞匹配、零部時(shí)要吸收大量的熱,使進(jìn)氣管溫度降低,造成甲醇汽化困難，件開(kāi)發(fā)等。并且混合氣溫度很低,進(jìn)入氣缸后造成缸溫很低,并且甲醇一燃油 系統開(kāi)發(fā):解決油泵、油箱油管、油濾的耐醇汽化量少,難以著(zhù)火起動(dòng)。另外,由于甲醇導電率高于汽油，問(wèn)題。在冷起動(dòng)時(shí),由于使用過(guò)濃的混合氣,混合氣中的液態(tài)成分一冷起動(dòng):設計冷起動(dòng)噴嘴,增沒(méi)起動(dòng)用注油系統。較多,易于引起火花塞短路。目前冷起動(dòng)問(wèn)題通過(guò)各種手段用單點(diǎn)噴射,發(fā)動(dòng)機ECU內集成冷起動(dòng)系統控制程序,冷起已獲得解決。動(dòng)操作自動(dòng)啟停等。d)非常規排放物高電控開(kāi)發(fā):使整體經(jīng)濟性能和排放性能等各項指甲醇燃燒反應過(guò)程中產(chǎn)生甲醛、甲酸等化合物作為非標達到開(kāi)發(fā)預期目標。常規排放的污染物比汽油燃燒排放量要多,但當用專(zhuān)用催化b)燃料甲醇質(zhì)量是甲醇汽車(chē)保持正常運行的重要保證，器處理后可以達到尾氣排放標準要求。所以要求從燃料甲醇生產(chǎn)廠(chǎng),輸配、加注系統,直到汽車(chē)油箱e)甲醇和汽油互溶性差人口前都應保證所用燃料甲醇的質(zhì)量。而且燃料甲醇最好由甲醇和汽油的互溶性差。特別是含有少量水份時(shí),分層定點(diǎn)廠(chǎng)生產(chǎn)供應?，F象更為嚴重,當采用低比例甲醇摻燒時(shí),可以用加人添加c)車(chē)用潤滑油也是影響甲醇燃料發(fā)動(dòng)機磨損程度的關(guān)劑的辦法解央。鍵因素,所以應使用專(zhuān)用潤滑油,奇瑞汽車(chē)公司已研發(fā)出這種甲醇發(fā)動(dòng)機的專(zhuān)用機油。4化工甲醇與燃料甲醇