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

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

2、;</p><p><b>　　指導(dǎo)教師</b></p><p><b>　　評 閱 人</b></p><p>　　教學(xué)站點 西安能源科技技師學(xué)院</p><p>　　專 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（論文）任務(wù)書</p><p>　　2011 年 12 月 10 日</p><p>　　成人高等教育專科畢業(yè)設(shè)計（論文）審查意見表</p><p>　　成人高等教育?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文）評閱意見表</p><p><b>　　摘 要</b></p>

4、<p>　　汽車工業(yè)在推動經(jīng)濟(jì)增長的同時，對能源、環(huán)境和安全的影響也日益受到社會的關(guān)注，尤其是現(xiàn)在社會能源短缺，油價上漲。尋找供應(yīng)穩(wěn)定、排放清潔的汽車替代燃料是世界各國都非常關(guān)心的問題。醇類燃料作為液體燃料，其儲運、分配、攜帶、使用都與傳統(tǒng)的汽、柴油相差無幾，而且其原料資源多，燃燒排放污染物低于石油類燃料，因而受到國際重視。</p><p>　　在本論文中，探討、總結(jié)了世界發(fā)達(dá)國家醇類燃料汽車的產(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）燃料汽車發(fā)動機(jī)的性能的具體的分析和比較，使用醇類燃料能效、環(huán)境、動力性能等方面的問題。還對醇基燃料發(fā)動機(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)動機(jī)在排放、冷啟動、最大功率、最大扭矩等方面的優(yōu)缺點。</p><p>　　關(guān)鍵詞:汽車、甲醇、乙醇、動力性能、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)外醇類燃料汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r2</p><p>　　1.1 國外醇類燃料汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r2</p>

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

14、;p>　　1.2.2 我國乙醇燃料汽車的發(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)對比8</p><p>　　2.2 甲醇汽油使用中的主要問題及解決方法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)動機(jī)性能分析16</p><p>　　2.4.1 起動性能試驗16</p><p>　　2.4.2 怠速排放性能測試17</p><p>　　2.4.3 速度特性試驗17</p><p>　　2.4.4 負(fù)荷特性試驗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 助溶劑開發(fā)與性能評價21</p><p>　　3.1.3 水含量對助溶劑添加比例的影響

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

19、角調(diào)整對燃用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>　　中國的汽車工業(yè)起步較晚，從1953年第一汽車制造廠制造出第一輛解放牌卡車，經(jīng)過50年的發(fā)展，2003年中國的汽車年產(chǎn)量己經(jīng)達(dá)到444萬輛。同時，汽車的保有量

22、也在迅速提高，特別是私人汽車保有量得到迅速提高。截至到2003年底，全國汽車保有量達(dá)2421萬輛，其中私人汽車保有量1243萬輛。中國汽車產(chǎn)量己躍居世界第四位，約占世界汽車總產(chǎn)量的6%～7%。開始成為世界汽車業(yè)的重要組成部分。汽車工業(yè)的發(fā)展有力地推動了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但是，汽車工業(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)國家的能源危機(jī)后，世界各國都把能源問題作為

23、本國發(fā)展戰(zhàn)略的頭等大事，圍繞能源問題發(fā)生的國際爭端從來沒間斷過。</p><p>　　在全球能源結(jié)構(gòu)中，石油是最重要的一次能源，而石油消費增長主要來自于交通運輸部門。中國能源資源的基本特點是富煤、貧油、少氣，進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以來，能源這種結(jié)構(gòu)性問題日益突出。中國能源工業(yè)的關(guān)鍵問題是如何充分利用中國的資源特點，實施能保障國家能源安全的政策，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)口石油來源，又不能忽視日益

24、增加的對石油和天然氣的依賴，從長遠(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 國內(nèi)外醇類燃料汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　1.1 國外醇類燃料汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　甲醇汽油開發(fā)及應(yīng)用在國外開始于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、美國、日本等國先后投人人力、物力進(jìn)行甲醇燃料及甲醇汽車配套技術(shù)的研究開發(fā)。在70~80年代期間，美國加州、德國等地均組織了甲醇汽車示范車隊(包括德國大眾汽車公司在中國建立的M 100甲醇汽車示范車隊)。</p><p>　　美國對甲醇燃料和甲醇汽車都進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用，重點開發(fā)燃燒M85, M100專用甲醇燃料汽車。美國開發(fā)了M 100汽車，但是由于甲醇加油站限制，行駛里程受

26、限制，用戶不便，故美國福特公司開發(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(FFV)，這種車由燃料傳感器識別成分，通過電腦提供發(fā)動機(jī)最佳運行參數(shù)。這樣就不會受到加油站限制。目前，F(xiàn)FV汽車在美國已經(jīng)能大規(guī)模商業(yè)生產(chǎn)，這些由Ford汽車公司特制的使用高比例甲醇的靈活燃料汽車主要集中在加州地區(qū)。</p><p>　　統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，1998年后美國甲醇燃料汽車和甲醇燃料都在減少，目前，美國加州甲醇汽油加

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)量的美國不受歡迎;1997年開始的亞洲金融危機(jī)波及全球，使得世界上油價低迷，甲醇價格難以同石油價格竟?fàn)帲?998年美國福特汽車公司停止生產(chǎn)FFV甲醇汽車:美國農(nóng)業(yè)作物豐富，美國政府非常重視保護(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市場發(fā)展空間比較大，也使甲醇代用燃

28、料在美國受到冷落。</p><p>　　美國、歐洲及日本汽車制造商堅持反對在汽油中摻燒甲醇，在美國車用無鉛汽油標(biāo)準(zhǔn)ASTM 4814中，要求汽油中甲醇含量最大不超過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，車用汽油

29、中甲醇的添加量3Vo1%(同時必須包括腐蝕抑制添加劑)。 </p><p>　　國外反對在汽油中加人甲醇，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題，汽車的耐久性(16萬km)得不到保障。此外，由于甲醇有毒，使用不慎容易對人體造成傷害或致人死亡。</p><p>　　1.1.1 醇類燃料汽車在美國的發(fā)展</p><p>　　甲醇作

30、為替代燃料在美國己經(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，而美國富產(chǎn)這些資源，因此它對美國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。這些優(yōu)勢使得它成為了理想的車用替代燃料。</p><p>　　美國人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。1930年乙醇/汽油混合燃料在美國內(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，美國國會為減少對進(jìn)口原油的依賴，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)展計劃(使用E10)"，開始大力推廣含10%乙醇的混合燃料，美國的乙醇汽車在此計劃推動下有了較快速的發(fā)展，乙醇產(chǎn)量從1979年的1000萬加侖迅速增加到1990年的8. 7億加侖。1990年以前，美國推廣乙醇汽車出于兩個口的:首先乙醇是有效的替代燃料，其次，在美國車用汽油無錯化過程中，乙醇起到了替代MTBE的抗爆功能。&l

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

33、四個機(jī)場安裝了加油箱和售油機(jī)。</p><p>　　1990年美國的清潔空氣法案修正案，對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含氧汽油和新配方汽油生產(chǎn)。美國己有多個州在使用新配方汽油。 </p>

34、<p>　　1993年，美國加州開始實施靈活燃油汽車(FFV)計劃，其燃料規(guī)格為:輕型車使用E85，重型卡車和公交車使用E100?；贛TBE對于加州環(huán)境和居民健康的不良影響，1999年美國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。加州為滿足聯(lián)邦政府對汽油含氧量的要求，其乙醇的使用量會有大幅增長。</p><p>　　據(jù)美國替代燃料數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計，2000年美國在

35、用乙醇汽車(主要是E85)的數(shù)量達(dá)到58625輛，2002年的全年估計值為82477輛。為鼓勵醇類燃料汽車發(fā)展，美國制定了一系列鼓勵的政策、法規(guī)和措施:如對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，對小型乙醇企業(yè)實行稅收抵免，對乙醇汽油給予稅收減免或財政補(bǔ)貼的優(yōu)惠政策等。</p><p>　　1.1.2 醇類燃料汽車在日本的發(fā)展</p><p>　　1973年，日本通產(chǎn)省責(zé)

36、成日本汽車研究所(JA-RI)和新能源綜合開發(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年開始甲醇燃料的實用性開發(fā)研究;1983年又著手研究重型車用甲醇發(fā)動機(jī)。截至1994年3月，JARI對不同型號32輛甲醇汽車進(jìn)行了道路試驗，車輛行駛里程最短為43 000 km，最長為71 000 km 。 1984年5月，日本汽車運輸技術(shù)協(xié)會(JATA),JARI EDO作為指定團(tuán)體參加國際能源機(jī)構(gòu)組織簽訂的“

37、關(guān)于汽車用甲醇燃料及混合甲醇研究開發(fā)計劃的實施協(xié)定”。1984年6月，運輸省成立了“汽車用甲醇燃料特別委員會”，以降低汽車排放和燃料多樣化為目標(biāo)，將甲醇燃料引入重型載重車和公交汽車使用領(lǐng)域，公布了甲醇車輛的試驗計劃，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級載重車改造成甲醇車，并正式登記注冊為1號和2號甲醇車。1985年3月，在運輸省的倡議下，54家私營公司合資組建了“日本甲醇汽車有限公司”，從事M 100甲醇汽

38、車的研究開發(fā)、M 100加油站的建設(shè)和相關(guān)車輛的改裝。到1993年3月，該公司共向汽車運輸公司推</p><p>　　豐田公司從1980年起就開始了甲醇汽車的開發(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年開始對其ELF型M 100甲醇汽車進(jìn)行車隊試驗，歷時6 年;1992年年底ELF通過鑒定，正式注冊營運，當(dāng)時投放市場188輛。三菱公司開發(fā)出M85甲醇客車動力和M100甲醇城市公交車動力及FFV

39、，并成功地研制了4D32甲醇發(fā)動機(jī)。</p><p>　　1.1.3類燃料汽車在加拿大的發(fā)展</p><p>　　加拿大政府為了減少對石油進(jìn)口的依賴，發(fā)揮甲醇生產(chǎn)大國的優(yōu)勢，同時滿足不斷嚴(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(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)和私營企業(yè)都要積極開展甲醇發(fā)動機(jī)的研究。1985年~1989年

40、期間，加拿大政府共投資800萬美元用于大型甲醇發(fā)動機(jī)的研制開發(fā)，承擔(dān)了開發(fā)經(jīng)費的50%;政府還計劃資助純甲醇轎車的開發(fā);通過與關(guān)國福特公司的技術(shù)合作，開發(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、瑞典和前聯(lián)邦德國一道在IEA或AF'T等國際會議的組織中發(fā)揮領(lǐng)導(dǎo)作用</p><p>　　1.2 我國醇類燃料汽車的發(fā)展</p><p

41、>　　1.2.1 我國甲醇燃料汽車的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　我國從20世紀(jì)70年代開始，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475輛M15汽車和4個加油站的商品化運行試驗。不過由于M15燃料中，需添加防止燃料分層的助溶劑(丁醇、雜醇、MTBE)，在我國不易廉價獲得，因而在“七五”期間，國家科委改為組織

42、了十幾個單位進(jìn)行高比例甲醇的試驗研究。</p><p>　　與此同時，與德國大眾汽車公司進(jìn)行了歷時7年的M100甲醇汽車國際技術(shù)合作研究，以及與美國福特汽車公司進(jìn)行FFV合作研究，從而對國產(chǎn)發(fā)動機(jī)的優(yōu)化改造、與汽車的匹配、甲醇燃料配方、腐蝕抑制劑、專用機(jī)油、耐醇材料、排氣催化凈化、對環(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年國家科委和國家經(jīng)貿(mào)委發(fā)布[1997

43、]018號文批準(zhǔn)山西省實施國家甲醇燃料示范工程，并先后投人50輛甲醇中巴車進(jìn)行示范運營，該項目已經(jīng)于2001年11月驗收。</p><p>　　中國第一家甲醇發(fā)動機(jī)生產(chǎn)企業(yè)——晉中新天地發(fā)動機(jī)廠研發(fā)的多點電噴發(fā)動機(jī)，列入了國家高新技術(shù)創(chuàng)新項目，在先后經(jīng)歷了由化油器型、單點電噴型到多點電噴型，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，多點電噴發(fā)動機(jī)成為試驗示范的動力支撐，目前

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

45、項指標(biāo)良好。大同汽車制造廠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越野車和6600中巴車上試驗成功。普通汽車安裝該裝置，燃燒100%甲醇后，除具有明顯的環(huán)保優(yōu)勢后，汽車的加速性、速度與普通汽車相當(dāng)，而運行成本則比燃油汽車低得多，此外安裝該裝置的成本也不高，對普通發(fā)動機(jī)改造，每臺成本可控制在2000元人民幣以下，這種裝置還可以避免

46、國產(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5000輛。</p><p>　　對于低比例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，并稱該甲醇汽油可以直接在汽車上使用，發(fā)動機(jī)無需改造。北京騰飛時代公司也稱研制成功M19環(huán)保復(fù)合燃料，宜稱該燃料在不改變發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)下，解決了甲醇對橡膠的溶脹問題、加入甲醇后發(fā)動機(jī)動力下降問題、遇水分層問題、冷啟動困難問題。</p><p>　　1.2.2 我國乙醇燃料汽車的發(fā)展?fàn)顩r</p><p>　　在2000年以前，國內(nèi)開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)對乙醇作為車用燃料進(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)動機(jī)臺架及行車試驗;1986~1990年，福建省交通科學(xué)技術(shù)研究所開展了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，中國石化銷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對18% ～22%乙醇汽油、5%乙醇柴油等進(jìn)行營運應(yīng)用試驗，試驗結(jié)果通過了中國石化銷售公司的技術(shù)鑒定。</p><p>　　2000年9月，根據(jù)國務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)指示，國家經(jīng)貿(mào)委要求中國石化集團(tuán)公司組織有關(guān)科研單位開始對乙醇作為車用燃料的可行性進(jìn)行了系統(tǒng)研究。已經(jīng)完成的研究工作包括:燃料乙醇作為車用燃料的可行性試驗研究、乙醇汽油的行車試驗、燃料乙醇作為車用燃料的經(jīng)濟(jì)性分析、變性燃料乙醇及車用

50、乙醇汽油國家標(biāo)準(zhǔn)的制定、燃料乙醇金屬腐蝕抑制劑研究、車用乙醇汽油應(yīng)用技術(shù)研究等。</p><p>　　2002年3月，國家八部委聯(lián)合頒布了車用乙醇汽油使用試點方案和實施細(xì)則，組織實施了車用乙醇汽油的使用試點工作。其中，河南省南陽、鄭州、洛陽三市車用乙醇汽油使用試點工作分別于2002年3月8日、6月8日、6月18日陸續(xù)啟動，中國石化集團(tuán)公司分別在三個試點城市完成設(shè)計規(guī)模45萬t/a的車用乙醇汽油配送中心的建設(shè)，河南

51、南陽天冠集團(tuán)完成20萬t變性燃料乙醇生產(chǎn)裝置的改造。三市試點封閉區(qū)域內(nèi)的249座加油站經(jīng)過改造銷售車用乙醇汽油。 2003年6月，車用乙醇汽油的使用試點工作在河南、黑龍江兩省五市圓滿結(jié)束，在車用乙醇汽油使用試點期間，約有20余萬輛汽車和5萬余輛摩托車使用了近20萬t車用乙醇汽油。</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)對比</p><p>　　甲醇是無色透明的液體，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：</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、醇類燃料的有效質(zhì)量燃油消耗率高。</p><p>　　2.按質(zhì)量計算，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)動機(jī)燃用甲醇燃料可以獲得與原機(jī)大致相當(dāng)?shù)膭恿π浴?lt;/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，將導(dǎo)致混合氣形成困難和發(fā)動機(jī)起動困難，但可以降低進(jìn)氣溫度，提高充氣效率;同時，由于甲醇的汽化潛熱大，可以改善發(fā)動機(jī)燃燒后的內(nèi)部冷卻，改善發(fā)動機(jī)的動力性，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，對通過提高發(fā)動機(jī)壓縮比來提高發(fā)動機(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)動機(jī)在較稀的混合氣下工作，這將使發(fā)動機(jī)的工況范圍比較寬，對排氣凈化和降低油耗非常有利。</p><p>　　6.甲醇的燃點比汽油高，不易于發(fā)生火災(zāi)事故，比使用汽油安全。</p><p>　　7.甲醇對某些非金屬材料(如塑料、橡膠等)有溶脹作用，對某些金屬材料(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.醇類燃料含有經(jīng)基，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，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)動機(jī)不需作任何改動，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)動機(jī)只需做調(diào)整，技術(shù)問題較簡單，曾在歐洲一些國際性車隊進(jìn)行示范，必須添加助溶劑;高比例甲醇汽油，如M85 , M90，需要對發(fā)動機(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>　　通過對甲醇與汽

58、油進(jìn)行理化性質(zhì)的比較和計算，部分甲醇汽油混合燃料的理化性質(zhì)見表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題

59、。當(dāng)溫度在-15℃以上時，在甲醇含量大于70%或小于5%時，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。</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，見圖2-1。如果混合不均勻，導(dǎo)致燃料供給失控，將使發(fā)動機(jī)性能下降，運轉(zhuǎn)不穩(wěn)。因此，互溶性問題是甲醇汽油發(fā)動機(jī)必須解決的首要問題。</p><p>　　解決甲醇汽油互溶性問題的常用措施是使用助

60、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格高，所以助溶劑的</p><p>　　使用量直接影響到混合燃料的價格，因此，要選用助溶效果好的助溶劑。助溶劑對甲醇與汽油相溶性的影響見圖2-2。當(dāng)溫度在-15℃以上，甲醇含量在5 % ~40%之間時，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，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。在本課題的試驗研究中，助溶劑使用課題組自行配制的BA-n助溶劑。經(jīng)過試驗研究，該助溶劑對幾種配比的甲醇汽油的助溶效果見表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

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 甲醇汽油對非金屬的溶脹性</p><p>　　發(fā)動機(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溶脹、變粘，橡膠制品在甲醇汽油中也會發(fā)生溶脹、變硬、變脆或軟化等現(xiàn)象

63、，纖維墊片會逐漸軟化而導(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對橡膠和塑料部件產(chǎn)生腐蝕性。因此，在使用甲醇汽油燃料時，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)劣的排列順序為聚氯醚(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發(fā)動機(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、一個敏感問題。甲醇有毒，不能作為食用飲料，對人致死量為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，尤其是美國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)的試驗研究。我國在“六五”期間，原國家科委委托北京醫(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

66、研究，并和不接觸人群進(jìn)行了嚴(yán)格對比。我國由此得到的結(jié)論與美國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。</p><p>　　據(jù)山西有關(guān)單位的多次測量，在甲醇汽油儲罐附近(15~l.5m)，空氣中甲醇含量為0.04 ~0.11 ppm(百萬分之一):在燃用甲醇汽油的汽車駕駛室內(nèi)，空氣中甲醇含量為0.13~0.14ppm:

67、在維修間，距車8m以內(nèi)，空氣中甲醇含量為0.25~0.55 ppm。在以上場合中，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。利用基于氣相色普技術(shù)的非常規(guī)碳?xì)渑欧盼餀z測系統(tǒng)，對燃用M85和M 100甲醇汽油的HL

68、495JIQ電噴甲醇發(fā)動機(jī)進(jìn)行了典型工況點上，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，結(jié)果顯示，經(jīng)過三元催化轉(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。按照九工況測試法進(jìn)行檢測的結(jié)果表明，經(jīng)過三元催化轉(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

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)動機(jī)排氣中的水蒸汽所含的冷凝熱，實際上是難以回收的，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)動機(jī)輸出功率的能量來源，因而燃料低熱值是評價燃料性能的一個重要指標(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計算得到。根據(jù)混合燃料中甲醇汽油的體積，以及測取的混合燃料的密度，可以計算出

71、混合燃料中甲醇和汽油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后按照下式對混合燃料的質(zhì)量低熱值進(jìn)行計算：</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)計算的幾種甲醇汽油的質(zhì)量低熱值見表(2-2 )。</p><p>　　2.3.2 理論混合氣熱值</p><p>　　計算混合

73、燃料理論混合氣的熱值，首先要計算混合燃料的理論質(zhì)量空燃比，可以按照下式進(jìn)行計算：</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 )計算的幾種甲醇燃料的理論空燃比(質(zhì)量比)見表2-2。</p><p>　　根據(jù)燃料的熱值和空燃比，可以按照下式計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算結(jié)果見表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，需要對發(fā)動機(jī)做適當(dāng)改動和調(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)動機(jī)性能分析</p><p>

77、　　通過在FQ6100Q汽油發(fā)動機(jī)上分別燃用90#汽油和醇基燃料進(jìn)行臺架性能對比試驗.考查該醇基燃料對發(fā)動機(jī)動力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能等的影響.為評價醇基燃料的性能提供試驗依據(jù)。試驗測定內(nèi)容有如h VII項:起動性能試驗.怠速排放性能測試.速度特性試驗和負(fù)荷特性試驗。試驗依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)是汽車發(fā)動機(jī)性能試驗方法和GB3845- 1993汽油車排氣污染物的測量(怠速法)。試驗環(huán)境條件在大氣干溫10℃一14 0C ;相對溫度70%一80%;大氣壓力

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

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

80、p>　　表4 怠速排放測試結(jié)果</p><p>　　2.4.2 怠速排放性能測試</p><p>　　山表4可見.發(fā)動機(jī)燃用90汽油時.怠速排放污染物的CO為2. 30%，HC為。而燃用醇基燃料時.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測試結(jié)果表明.車用醇基燃料排污略優(yōu)于汽油符合國家標(biāo)準(zhǔn)排放要

81、求。</p><p>　　2.4.3 速度特性試驗</p><p>　　發(fā)動機(jī)在100%油門開度下，轉(zhuǎn)速n在100至2800之間的試驗性能動態(tài)對比曲線如圖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)性表明該車用醇基燃料可用于汽油機(jī)。 </p><p>　　發(fā)動機(jī)在100%油門開度下.轉(zhuǎn)速100至2800之間的速度特性試驗結(jié)果性能比較見表5。發(fā)動機(jī)速度特性試驗結(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)動機(jī)速度試驗結(jié)果</p><p>　　2.4.4 負(fù)荷特性試驗</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)動機(jī)氣缸內(nèi)的溫度T均增加。當(dāng)功率小于50kw時.燃料消耗率卜降.而功率大于50kw時.燃料消耗率緩慢上升.燃用FBM車用醇基燃料比

84、燃用汽油更為明顯.表明燃用該FBM車用醇基燃料有一最佳使用功率。由圖2可見.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)動機(jī)上。發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性試驗結(jié)果如表6所示，轉(zhuǎn)速為1800i/ thin時.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.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)荷特性試驗結(jié)果</p><p><b>　　2.5 結(jié)論</b></p><p>　　通過對上述試驗的圖表和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以得出在汽油發(fā)動機(jī)未做任何改動的情況下對燃用90車用醇基燃料的發(fā)動機(jī)臺架性能與燃用同牌號汽油相比.具有以下幾方面的優(yōu)點：</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)動機(jī)的冷起動時間為1.12，比90汽油的起動時間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%油門開度下轉(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力不足的缺點，改變的方法有：增加單位時間的供油量，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，否則就回增加噴射持續(xù)時間，結(jié)束噴射時間太晚，影響燃燒的效率。</p><p>　　( 4) 1800負(fù)荷特性試驗結(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與直餾柴油相同。</p><p>　　3.1.1 水含量對乙醇/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 助溶劑開發(fā)與性能評價</p><p>　　通過多次配方修改，最后對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，助溶劑含量為3.0%即可滿足要求;當(dāng)水含量增加到0.2%時，助溶劑含量要增加到7.5%才能達(dá)到助溶效果。因此，在實際應(yīng)用中一定要嚴(yán)格控制水含量不應(yīng)超過0.1%.</p><p>　　3.1.4 乙醇添加比例對乙醇柴油理化特性影響</p><p>　　a.十六烷值試驗表明，當(dāng)乙醇添加比例為10%(E10)時，十六烷值下降約5個單位。</p><

93、;p>　　b.閃點試驗表明，加入乙醇后閃點明顯下降，小同乙醇含量的閃點值相差小大，范圍在12~17;助溶劑的加入對閃點的影響小大。</p><p>　　c. 密度試驗表明，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 .粘度試驗表明，加入乙醇0~15%(E0~E15)使混合燃料的粘度下降，但仍能滿足柴油的使用要求。</p><p&

94、gt;　　e. 冷濾和凝點試驗表明，乙醇添加量在0~15%范圍內(nèi)，混合燃料的冷濾點和柴油相比變化小大。</p><p>　　f.餾程試驗表明，乙醇柴油的初餾點均在77~79與乙醇沸點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始明顯上升;乙醇含量越高，餾出溫度相對越低.可見，乙醇的加入增加了柴油中的輕餾分含量，但燃料性能仍能滿足國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。</p><p>　　3.

95、1.5 乙醇柴油儲存性能研究</p><p><b>　　a. 自然儲存試驗</b></p><p>　　試驗表明，乙醇柴油中的乙醇在開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存。</p><p><b>　　b.低溫存儲試驗</b></p><p>　　以0號柴油和-20號市售柴

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，定期觀察有無分層，試驗時間3個月以上。結(jié)果表明,0號和-20號乙醇柴油在</p><p>　　5℃和-18℃時穩(wěn)定期均超過90天。</p><p>　　3.2 乙醇摻燒比例對發(fā)動機(jī)性能影響</p><p>　　在柴油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)小作變動的條件下，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)動機(jī)最大扭矩和額定功率逐漸降低，見圖1。若要使發(fā)動機(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)動機(jī)的參數(shù)</p><p>　　圖1 不同摻燒比對發(fā)動機(jī)性能的影響</p><p>　　試驗表明，隨乙醇摻燒比例的增加，1 400

98、r/min和2 300 r/min兩個轉(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>　　為排除熱值差異對經(jīng)濟(jì)性的影響，用能量消耗率(bsec)來評價柴油機(jī)燃用乙醇柴油的經(jīng)濟(jì)性。試驗表明，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>　　試驗表明，與燃用柴油相比，發(fā)動機(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 乙醇摻燒比例對發(fā)動機(jī)燃燒特性的影響</p><p>　　從示功圖測試中可知，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%確立燃燒始點和燃燒終點，滯燃期為供油始點到燃燒始點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角，燃燒持續(xù)期是燃燒始點到燃燒終點所對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角。</p><p>　　從計算結(jié)果表明:隨著乙醇摻燒比例增加，壓力升高率逐漸增加，工作過程逐漸粗暴;滯燃期的總體趨勢逐漸延長，燃燒持續(xù)期總體趨勢逐漸縮短;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)整對燃用E10乙醇柴油機(jī)性能的影響</p><p>　　選取發(fā)動機(jī)的兩個特征工況點(最大扭矩點:1 400 r/min;額定功率點:2 300 r/min，在原發(fā)動機(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)動機(jī)外特性供油提前角調(diào)整試驗，試驗結(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)動機(jī)燃用乙醇柴油時，應(yīng)在原發(fā)動機(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)動機(jī)性能試驗</p><p>　　進(jìn)行了燃用E10乙醇柴油的發(fā)動機(jī)性能試驗，并與燃用柴油的發(fā)動機(jī)性能進(jìn)行對比。</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)動機(jī)性能隨供油提前角變化曲線</p><p>　　從發(fā)動機(jī)外特性試驗結(jié)果

104、可知，在兩種燃料燃油消耗量一致的情況下，發(fā)動機(jī)燃用乙醇柴油時動力性有所降低，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)荷特性試驗結(jié)果可知，發(fā)動機(jī)燃用乙醇柴油與燃用柴油相比，用燃油消耗評價的經(jīng)濟(jì)性有所降低，燃油消耗率增加了4%左右;用能量消耗率評價的經(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)動機(jī)13工況排放對比試驗結(jié)果如表2。從試驗結(jié)果石，與燃用柴油相比，燃用乙醇柴油發(fā)動機(jī)13工況排放試驗的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工況排放試驗結(jié)果 </p><p>　　3.4燃用乙醇柴油的發(fā)動機(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ZS1105柴油機(jī)分別燃用柴油和乙醇柴油，進(jìn)行發(fā)動機(jī)400h可靠性試驗，通過試驗前后發(fā)動機(jī)的拆檢和主要零部件的精密測量、機(jī)油油品的檢驗分析，重點考察發(fā)動機(jī)使用乙醇柴油后的磨損情況。</p><p>　　從發(fā)動機(jī)氣缸孔、活塞及活塞環(huán)、活塞銷及活塞銷孔、發(fā)動機(jī)曲軸主軸頸及連桿軸頸、發(fā)動機(jī)連桿瓦、發(fā)動機(jī)曲軸主軸承孔、發(fā)動機(jī)凸輪軸軸頸、發(fā)動機(jī)凸輪軸孔、發(fā)動機(jī)進(jìn)排氣門

107、及氣門導(dǎo)管和發(fā)動機(jī)供油系統(tǒng)等各主要零部件的精密測量結(jié)果看，發(fā)動機(jī)使用乙醇柴油時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)燃用乙醇柴油對其主要零部件的腐蝕磨損沒有產(chǎn)生較大的影響。</p><p>　　從機(jī)油油品檢驗分析結(jié)果石，在相同發(fā)動機(jī)機(jī)油更換周期內(nèi)，兩臺發(fā)動機(jī)在運行期間內(nèi)機(jī)油的運動粘度變化小大;燃用乙醇柴油的發(fā)動機(jī)機(jī)油直讀鐵譜WPC值低于燃用柴油的發(fā)動機(jī)，分析鐵譜時兩者的顆粒分布都以門常顆粒為主，磨料