山西能與節(jié)能2007年第4期(總第47期)SHANXI ENERGY AND CONSERVATION2007年12月出版甲醇汽車與甲醇燃料錢新榮(中國科學院山西煤炭化學研究所,山西太原030001)摘要:甲醇是含氧燃料之一,它同傳統(tǒng)的汽油存在一定的差別,因此設計制造甲醇發(fā)動機和甲醇汽車都應考慮甲醇的特性,同時甲醇汽車所使用的燃料必須符合燃料甲醇質量標準,以保證發(fā)動機的正常運行。關鍵詞:汽車;燃料;甲醇;汽油中圖分類號:TQ223121文獻標志碼:A1奇瑞甲醇一汽油燃料轎車的成功開發(fā)汽油的特性進行的。汽油是C~C1的烴類混合物,其沸程范圍寬達35℃-200℃,甲醇是單一沸點(65℃)的化合物,奇瑞汽車有限公司對國內(nèi)外甲醇汽車研制開發(fā)狀況進兩者的物理化學性質比較如表1所示。行大量的前期調研工作,接著又投人了1600萬元資金進行表1甲醇和汽油的物理化學性質發(fā)動機和整車的研制,經(jīng)過不斷努力終于成功開發(fā)了擁有自主知識產(chǎn)權的奇瑞新旗云牌甲醇汽油燃料轎車。此前分子式CHOHC-C,的碳氫化合物我國甲醇汽車的研究示范工作重點是在各種比例甲醇的摻相對分子質量32.04約100燒以及“在用車”的改裝上,這次奇瑞公司推出的甲醇轎車元素質量組成填補了我國自主生產(chǎn)甲醇汽車的空白,開創(chuàng)了我國推廣應碳氫化合物用甲醇汽車的新局面。C奇瑞公司在山西太原對新車進行為期數(shù)月的道路行車試密度(20℃)(kg)0.7920.73驗取得了滿意的試驗結果2070年6月11日在大原市召開了泳點r-96.0山西評價會,受到與會的國家發(fā)改委,國內(nèi)汽車行業(yè)及醇汽部門的領導、專家們的高度評價,并建議今后繼續(xù)擴大試驗規(guī)模,為沸點℃甲醇汽車的批量生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化積累更多的經(jīng)驗和技術依據(jù)。汽化熱/(kJ/kg)1167293~8412汽車與燃料蒸汽壓(38℃)/mmHg362-77519世紀人們根據(jù)熱力學熱能功轉化定律發(fā)明了內(nèi)燃水中溶解度/(mL互溶100-200機其中汽油機的“奧托(oto)循環(huán)”是內(nèi)燃機的循環(huán)之一,閃點r亦即利用液體或氣體燃料,直接在氣缸中燃燒爆震,產(chǎn)生巨蒸汽度(10320c0n)14大的壓力,推動活塞往復運動,再由曲軸轉化為平面移動作燃燒上功,內(nèi)燃機是汽車的“心臟”,而燃料則是產(chǎn)生“能量”的“血體積分數(shù)隔%液”,兩者是相互依存而密不可分的。13~-12柴油機是依據(jù)“ Diesel循環(huán)”也是利用燃料燃燒產(chǎn)生的6.0能量轉化為對外作功不論是汽油機還是柴油機都要依據(jù)所沮度陀用燃料的特性如沸程、蒸汽壓抗爆性等選擇合理的參數(shù)進自然溫度rC行內(nèi)燃機各部件的設計。辛烷值112(RON)70-90(MON)3汽油與甲醇理論混合氣進氣溫度r122427803.1汽油和甲醇的物理化學性質比較理論中國煤化工汽油是發(fā)動機的傳統(tǒng)燃料,發(fā)動機的設計制造都是按層流CNMHG收稿日期:2007-07-2532甲醇的特點作者簡介:錢新榮(1934—),男,江蘇無錫人,1956年畢業(yè)于天津大學化工系,研究員。a)辛烷值比汽油高,因此可以提高發(fā)動機的壓縮比,發(fā)14山西能與節(jié)能2007年12月動機的熱效率明顯提高?，F(xiàn)有甲醇生產(chǎn)廠都是按照化工甲醇的標準進行甲醇生b)甲醇的燃燒速度和火焰?zhèn)鞑ニ俣缺绕涂?所以燃產(chǎn),化工甲醇主要用作化工原料。所以產(chǎn)品純度是質量控制燒的定容性較好燃燒持續(xù)期短,過后燃燒程度小,有利于熱的主要內(nèi)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)動機燃料必須按照發(fā)動機燃料c)甲醇是含氧燃料,在燃燒過程中有自供氧效應,在的燃燒特性來制定標準,所以兩者的要求有所區(qū)別。內(nèi)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(nèi)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量標準GB338-2004。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,當其進入氣缸后,水份含量酸度、堿度羰基化合物、蒸發(fā)殘渣硫酸冼滌、乙醇量。能吸收沿途管壁面后周圍高溫零件壁面的熱量而使自己蒸燃料甲醇目前只有山西省地方標準DBl4/T93-2002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)甲醇的著火燃燒濃度界限比汽油的相應范圍寬得多,42生產(chǎn)工藝不同所以比汽油更容易稀燃,稀燃是一種節(jié)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個碳的醇類作愈容易稀燃。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(nèi)充分燃燒后排燃料甲醇是用作發(fā)動機燃料,辛烷值是一項重要指標出的最終產(chǎn)物為CO2和HO因此,大大減少了碳粒和CO的除甲醇外,CC醇類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CrC4醇類的選擇性和轉化率,對造成噴g)使用甲醇可將點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必須除去。值,從而獲得更高的熱效率和更大的功率33甲醇燃料的缺陷5甲醇汽車與甲醇燃料a)腐蝕性凡用甲醇作為發(fā)動機燃料的汽車統(tǒng)稱為甲醇汽車。其甲醇以及甲醇燃燒反應過程中產(chǎn)生的甲醛、甲酸、大量中利用甲醇部分代替汽油的稱為“摻燒”,如MyMa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%(M“Mm)替代汽油則稱為全甲醇汽車,低中圍機件的磨損,如進排氣門座、進排氣門、氣門導管、活塞環(huán)、比例甲醇摻燒可以不改動原有發(fā)動機,但因甲醇特性與汽油缸套等。所以在設計新的發(fā)動機時要選擇合適的機件材質和發(fā)動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,如氣門將鐵類合金改為鎳類合金氣門座燒結補本身存在的缺陷。對全甲醇汽車則應按照甲醇特性重新設材料中添加硬質微粒并作鉛熔滲處理、活塞環(huán)鍍鉻等。計制造甲醇發(fā)動機。甲醇汽車使用化工甲醇應將甲醇“變性”,變成燃料甲醇,然后再配制成甲醇燃料游八年醇會使一般的橡膠塑料件溶脹所以在油箱油系、6甲醇汽車的推廣應用道等接觸甲醇的部件,應該選擇耐溶脹材料c)冷起動a)奇瑞汽車公司推出全新的甲醇汽車,其基礎是先前甲醇的初沸點比汽油高,甲醇的汽化潛熱(1167kkg)曾對甲醇發(fā)動機進行大量的研發(fā)工作是汽油的(380~500kkg)二倍多,甲醇在進氣管道內(nèi)汽化發(fā)動機本體開發(fā):壓縮比變更、火花塞匹配、零部時要吸收大量的熱使進氣管溫度降低造成甲醇汽化困難,件開發(fā)等。并且混合氣溫度很低,進入氣缸后造成缸溫很低,并且甲醇燃油系統(tǒng)開發(fā)解決油泵、油箱、油管、油濾的耐醇汽化量少,難以著火起動。另外,由于甲醇導電率高于汽油,問題。在冷起動時,由于使用過濃的混合氣,混合氣中的液態(tài)成分冷起動:設計冷起動噴嘴,增設起動用注油系統(tǒng)較多,易于引起火花塞短路。目前冷起動問題通過各種手段用單點噴射,發(fā)動機ECU內(nèi)集成冷起動系統(tǒng)控制程序冷起已獲得解決動操作自動啟停等。d)非常規(guī)排放物高電控開發(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程中產(chǎn)生甲醛、甲酸等化合物作為非標達到開發(fā)預期目標常規(guī)排放的污染物比汽油燃燒排放量要多,但當用專用催化b)燃料甲醇質量是甲醇汽車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,輸配、加注系統(tǒng),直到汽車油箱e)甲醇和汽油互溶性差入口中國煤化工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分層定點現(xiàn)象更為嚴重,當采用低比例甲醇摻燒時,可以用加入添加CNMHG影啊丁和科發(fā)動機磨損程度的關劑的辦法解決。鍵因素,所以應使用專用潤滑油,奇瑞汽車公司已研發(fā)出這4化工甲醇與燃料甲醇種甲醇發(fā)動機的專用機油。