甲醇汽油发动机

甲醇汽油发动机（精选7篇）

甲醇汽油发动机 篇1

1 概述

近年来, 随着我国经济快速增长, 对能源的需求急剧增长。针对石油资源日益紧缺的现状, 同时结合我国能源资源实际情况实施多元化的能源战略, 使用甲醇替代汽油, 不仅可以节约石油资源, 还可带来环保和经济等效益。

我国的石油资源并不丰富, 当前年进口石油已超过亿吨, 能源的对外依存度超过55%, 由于能源的极度紧缺, 国家已将开发和寻找新替代能源列入了战略重点项目。而目前较有潜力的车用替代能源中, 甲醇汽油具有明显的发展潜力。

2 甲醇汽油的发动机应用技术

甲醇与汽油混合后使用时通常称为“汽油掺烧甲醇”, 并且根据甲醇掺入量的多少来命名标记, 如果甲醇的掺入量为15%, 则记为M15, 其他的以此类推。使用甲醇汽油的发动机与纯汽油发动机在使用方面对比如下。

2.1 动力性

甲醇汽油的动力性方面的优势可以根据甲醇汽车与同型汽油车动力性相比较。甲醇汽油发动机的动力性明显高于纯汽油发动机, 其中495电喷发动机的最大功率增大17.3%, 最大扭矩增大14.7%, 同时甲醇汽油发动机的热效率也明显高于汽油发动机。

2.2 甲醇汽油发动机的非常规排放

甲醇燃料的非常规排放也是人们所关注的问题。甲醇汽油和其他几种燃料的汽车发动机非常规排放物比较见表1、表2。

目前, 我国的汽车非排放物标准还没有制定标准。据资源局评估, 甲醛的毒性仅为苯的五分之一, 而乙醛是十分之一, 所以在评比非常规排放时, 甲醇燃料肯定较汽油和柴油更好, 同时与CHG、LPG几乎无区别。由上表可见, 甲醇汽油发动机的非常规排放物不管是室温还是低温环境下, 都较汽油和柴油低很多。如苯的排放, M85在低温下的排放量比三元催化净化过的汽油低近两倍。

2.3 甲醇汽油发动机的常规排放

根据甲醇汽油 (M85) 在4G15S型发动机上的台架实验测试结果, 与燃用93#汽油相对较, 怠速时两种燃料的常规排放物量情况见表3。

由台架实验结果可知, 汽油机燃用车用甲醇汽油 (M85) 与燃用93#汽油相比, 在怠速 (900 r/min) 工况下CO排放量由0.15%下降到0.06%, HC排放量由50 ppm下降到31 ppm;高怠速 (2 000 r/min) 工况下, CO排放量由0.17%下降到0.07%, HC排放量由42 ppm下降到25 ppm。

2.4 毒性及使用安全性

甲醇的毒性主要由于挥发性较强, 可通过人的口、呼吸道和皮肤进入体内, 使人急性中毒, 从而损害中枢神经系统和视觉。中国对职业环境规定的甲醇浓度限定为50 mg/m3, 而汽油的为350 mg/m3, 相比之下更为严格。

根据四川疾控中心研究表明, 在非事故泄漏情况下甲醇汽油对环境的健康危害很小, 即对大气环境质量无明显影响。但如果从长期考虑, 上百万辆甲醇汽车所排放的甲醇, 却能对交警、环卫工人和其他人群健康构成威胁。2008年, 北京理工大学的研究发现, 100%比例工业甲醇车用燃料的非常规排放物质明显高于汽油车。其中, 甲醛排放量约高于汽油车五倍。

根据燃料的物理化学特性, 可以将其相对危险性划分为七个等级, 而甲醇类的相对危险性很低。对甲醇汽油毒性的具体研究表明, 低比例甲醇汽油的毒性等级属于轻微。在日常生产和使用过程中, 只要遵守操作规程, 减小出现大剂量误服的可能性, 并且防止皮肤接触和环境浓度过大导致中毒, 其安全性便较有保证。

从消防安全的角度来看, 醇类燃料比汽油更安全。首先是甲醇的蒸汽压小于汽油, 且密度大, 因此甲醇汽油的蒸汽较汽油难上升;其次甲醇的导电性极好, 有效降低了静电火灾的可能性。再次, 甲醇的燃点低闪点高, 热辐射较小, 降低了造成二次火灾的可能。

2.5 冷启动

甲醇的汽化潜热为1 109 k J/kg, 而汽油汽化潜热是310 k J/kg, 仅相当于三分之一左右。由于甲醇的汽化潜热远远高于汽油, 因此将造成冷启动性能较差。在冷启动过程中, 随着汽油燃料中甲醇添加比例的增大, 发动机表现出燃烧持续期显著缩短, 同时燃烧的缸内平均指示压力稍有升高, 使缸内燃烧有效改善。

发动机着火后, 缸内最高燃烧压力在1个着火循环最大, 第2、3个有所降低。这种现象的主要原因是冷启动时, 在着火之前会存在个别循环无法被点燃, 致使缸内燃料堆积, 而在着火后的前三个循环中被消耗。接着发动机将进入燃烧的正常状态, 缸内最高燃烧压力随之升高。

4 结论

全面大力推广甲醇汽油是目前国家解决能源危机的重要举措。推广甲醇汽油的关键是, 如何能解决其污染和毒性。无论是生产储存还是运输使用过程中, 都必须合理的规范, 切实做好安全预防措施及科学的管理。因此, 有必要把甲醇汽油作为一种毒性物质来做好规范管理。

经试验研究证明, 甲醇汽油的毒性及污染都是可以防控的, 也是有技术保障的。现阶段, 低比例甲醇汽油已被广泛使用, 并形成一定的商业化产业;中高比例的甲醇汽油也已经取得一定的研究成果, 一旦投入使用能在很大程度上缓解我国的能源危机。

参考文献

[1]肖经纬.甲醇燃料的毒性及应用研究进展[J].国外医学卫生学分册, 2006, 33 (6) :334—337.

[2]王舒.电控喷射点燃式甲醇发动机启动性能研究[D].长春:吉林大学汽车工程学院, 2007.

[3]肖建华, 等.在发动机台架上模拟欧Ⅲ低温冷启动排放特性的探索[J].汽车工程, 2004, 26 (6) :639-647.

[4]Gardiner D P, Bardon M F, Rao V K, et al.Review of the cold starting performance of methanol and high methanol blends in spark ignition engines:neat methanol[C].//SAE902154, 1990.

[5]李佳, 陈明星, 王琪.M85甲醇汽油与CNG汽车特性分析研究[J].科技创新导报, 2011 (22) :133-134.

[6]李毅, 等.环境温度对甲醇/汽油发动机冷启动排放影响[J].西安交通大学学报, 2011, 45 (11) :6-10.

[7]周晶磊, 等.甲醇/二甲基醚双燃料均质压燃燃烧氧化机理分析[J].交通节能与环保, 2013, 2 (1) :19-23.

甲醇汽油发动机 篇2

甲醇以天然气、煤炭和多种有机物作为原料制取, 因而来源广泛。近年来, 随着植物制取甲醇技术的发展, 甲醇成为可再生能源之一。甲醇在标准状态下是无色澄清液体, 有刺激性气味, 可溶于水, 也可混溶于醇、醚等多种有机溶剂。作为燃料使用具有辛烷值高、抗爆性好、含氧量高等特点, 是良好的汽车替代燃料。甲醇的理化特性比较接近汽油 (表 1) , 可以作为点燃式发动机的替代燃料。由于甲醇分子中含有50 %的氧, 从理论上而言使燃烧更充分, 具有比汽油更低的有害排放, 但是甲醇燃料燃烧后会产生甲醛、乙醛等非常规有害排放物, 特别是甲醛排放对人体危害较大, 这也是甲醇燃料必须解决的重要问题。此外, 甲醇或甲醇汽油的燃烧产物中含有未燃甲醇和甲酸, 对尾气三元催化系统产生一定的影响。本文研究立足于使用范围最广的M15甲醇汽油, 通过对比发动机台架试验和整车道路耐久试验过程中的常规排放物变化, 系统分析M15甲醇汽油对发动机和整车排放的影响。

1试验方法

试验用M15甲醇汽油, 经上海市石油化工产品质量监督检验站检验, 符合山西省地方标准 (DB14/T92—2002) 的要求。试验采用上海大众汽车厂生产的AFJ型四冲程、直列4缸、强制水冷火花点燃式发动机, 其主要技术参数见表2。试验样车是上海大众汽车厂桑塔纳3000型轿车。发动机台架试验在上海内燃机研究所进行, 整车道路耐久试验在上海大众汽车厂进行。整车道路试验过程中每间隔一定行驶里程进行整车排放检测。排放测试设备为ECDM-48L-2WD转鼓试验台和MEXA-7500DEGR排气分析系统。

试验发动机带空气滤清器、散热器、汽车排气连接管、消声器、三元催化器尾管。排气温度、λ仪的测点在排气总管法兰后、三元催化器前。试验中发动机进气恒温控制在 (25±1) ℃范围。发动机试验按照GB/T18297—2001《汽车发动机性能试验方法》进行, 整车试验按照上海大众汽车厂的SWP试验规范进行。

2试验结果与分析

2.1不同掺烧比例的甲醇汽油对发动机排放的影响

图1为4种燃料在发动机外特性上的排放情况。由图1可看出, 在90#汽油中掺混不同比例的甲醇, 对排放的影响是明显不同的。相对汽油而言, 几种燃料都能够降低CO排放, 其中M5的效果最好;M15在降低HC排放方面效果最好;除M10的NOx排放比较高以外, 其他2种燃料的NOx排放基本与汽油相当。这主要是由于甲醇是短链的含氧燃料, 更易于燃烧完全, 而且部分甲醇高温裂解生成CO2和H2, 在一定程度上改善了燃烧室内的燃烧状况, 减少了CO、HC和NOx的生成。在转速高于5 000 r/min时, 发动机的热负荷增加, 排气温度升高, NOx排放增加。M10在该区域产生的NOx排放明显区别于M5和M15大幅度升高。这是因为M5的空燃比略低于汽油, 相对于汽油呈现一定的富氧状态, 造成NOx排放相对汽油增加;M15虽然更加强化了这种趋势, 但是由于甲醇含量的增加, 燃料的汽化潜热也增加, 在一定程度上降低了可燃混合气的温度, 改变了燃烧室内的高温、富氧状况, 在另一方面抑制了NOx的生成;而甲醇含量介于两者之间的M10, 强化高温、富氧的趋势明显, 造成NOx排放相对较高。基于上述情况, 采用M15甲醇汽油较佳。

2.2不同配方M15甲醇汽油对发动机排放的影响

图2为3种不同配方M15甲醇汽油的相对排放对比。由图2可见, 这3种甲醇汽油都能有效降低HC、CO和NOx排放, 从数据趋势综合评估可知, M15-1#燃料的综合效果较好。这是由于几种配方中的添加剂种类和数量差异造成的, 甲醇汽油中通常为解决分层问题而添加了低碳醇类物质, 为抑制甲醇对金属件的腐蚀添加少量的腐蚀抑制剂, 这两类物质均对发动机的常规排放产生一定的影响。通常低碳醇类物质含量越高, 产生的HC就越多, 对发动机的润滑损害也越严重。因此, 配制甲醇汽油时, 在满足助溶要求的前提下, 应尽量减小添加剂的比例。

2.3调整喷油量后的M15-1#甲醇汽油机的排放

图3为原机、M15-1#甲醇汽油和调整了喷油脉宽的M15-1#甲醇汽油的排放对比。M15-1#甲醇汽油的低热值比汽油低7%, 导致发动机动力性下降。为解决这个问题, 试验中调整了喷油脉宽以增加喷油量, 改变总热值低的情况, 恢复发动机动力性。在增加喷油脉宽后, 相同工况点的HC和CO排放均比调整前有所提高。这是因为原机在外特性上各工况点的空燃比基本控制在0.86～0.93之间, 过量的燃油必然导致燃烧不完全, HC和CO排放增加。而使用M15-1#甲醇汽油时, 在相同的工况点上空燃比约增加0.03左右, 空燃比的变化使可燃混合气中的含氧量增加, 而且甲醇燃料本身也含50 %的氧, 必然使燃烧更完全, 使HC和CO排放下降;而增加喷油脉宽后, 发动机的空燃比基本恢复到原机水平, 燃料燃烧不完全的趋势增加, HC和CO排放水平相对上升。

2.4M15-1#甲醇燃料对整车排放的影响

表3为整车道路耐久试验过程中不同行驶里程的整车排放检测数据。这些数据表明使用M15-1#甲醇汽油作为燃料的桑塔纳3000型轿车的排放达到国-Ⅲ排放标准, 而且在行驶到6万km时仍能达到该标准。当行驶到10万km时, 整车排放中的THC+NOx已经接近限值, CO已经超标。而使用汽油作为燃料的整车完成10万km道路耐久试验后, 常规排放物仅达到限值的70 %左右。该情况说明使用M15-1#甲醇汽油后, 发动机的燃烧状况恶化, 三元催化转化器的老化加剧。为确定具体因素, 整车更换新三元催化系统后再进行整车排放检测, 结果表明整车排放状况良好。这说明发动机的燃烧状况正常, 导致排放超标的原因是三元催化转化器的老化。也就是说, 使用M15-1#甲醇汽油, 在一定程度上使三元催化转化器的老化速度加快。原因是在相同工况下燃用M15-1#甲醇汽油的排气温度比汽油高, 尤其在高速段比较明显。按照SWP规范进行的整车耐久道路试验, 高速工况所占比重较大, 发动机热负荷高, 排气经常处于高温状态。因此燃用M15-1#甲醇汽油, 相应的排气温度会更高, 使三元催化转化器的老化加剧。

3结论

(1) 在不调整除喷油量以外的标定参数的情况下, 使用M15甲醇汽油可有效降低汽车尾气常规排放物中CO和HC的排放, NOx排放水平基本与原机相当。

(2) 不同配方的M15甲醇汽油降低排放的水平有所差异, 这是由于添加剂的种类和数量差异造成的。

(3) 在发动机处于高速高负荷运行区域, 由于M15甲醇汽油燃烧后的排气温度会相应升高, 在一定程度上加剧了三元催化转化器的老化。

参考文献

[1]何学良, 李疏松.内燃机燃烧学[M].北京:机械工业出版社, 1990.

甲醇汽油发动机 篇3

关键词：内燃机,甲醇汽油,进气道燃料喷射,沉积物,润滑油

0概述

世界范围内日趋严峻的能源问题推动了车用替代燃料的快速发展。甲醇汽油具有广泛的生产原料来源、廉价的成本及良好的节能减排潜力,是一种理想的车用替代燃料。

基于我国“贫油、少气、富煤”的能源结构现状,煤制甲醇在我国的部分地区得到了推广及应用,山西、陕西、上海、浙江等多个省市地区已经推出了一系列相关的地方法规标准。M85(甲醇体积分数占15%)甲醇汽油和M100(甲醇体积分数占100%)甲醇燃料的国家标准在2009年就已经出台了,但是M15(甲醇体积分数占15%)甲醇汽油的相关国家标准却一直在推迟。

国内外针对甲醇燃料的应用进行了大量的试验研究[1,2,3,4,5,6],这些研究主要集中在甲醇汽油对发动机动力性、经济性、冷起动性能及燃烧排放特性等方面的影响,而关于对发动机沉积物和润滑油影响的研究则很少。

甲醇燃料对发动机沉积物的影响是一个值得关注的问题。进气道喷射(PFI)发动机的沉积物主要出现在进气阀背面和燃烧室表面,而随着发动机运转时间增加,沉积物质量也会逐渐增多,对发动机性能会产生不利影响。已有的研究[7,8,9,10,11,12,13]结果表明:燃油组分是影响发动机进气系统沉积物(IVD)和燃烧室沉积物(CCD)生成的关键因素,其中不饱和烯烃和芳烃含量的影响最为显著。文献[14]利用Ford 2.3L发动机台架试验研究了乙醇及低碳醇汽油对沉积物的影响,结果表明加入乙醇或低碳醇的汽油能够减少IVD和CCD。而文献[15]通过车辆道路试验和M111发动机台架试验研究了乙醇汽油对发动机沉积物的影响,发现E10乙醇汽油比普通93#汽油更容易生成IVD。这两者的试验结果不同很可能与试验燃料组分及试验方法的不同有关。而甲醇与乙醇虽同属于醇类,但理化特性也存在一定的差异,因此仍有必要针对甲醇汽油对发动机沉积物的影响做进一步研究。

甲醇汽油及其燃烧产物可能会渗入到润滑油中,引起基础油和添加剂产生相分离,进而导致发动机的磨损加剧。此外,润滑油中含有甲醇还可能会导致润滑油抗氧化抗硝化性能的下降。文献[16]进行了甲醇汽油及其燃烧产物对发动机润滑油性能影响的相关试验研究,并提出了甲醇对发动机润滑油性能的要求。该试验是将不同比例的甲醇、甲醛和甲酸与润滑油混合后进行曲轴箱模拟试验,再测定其性能,但这并不能反映发动机实际运行过程中润滑油的真实情况。

本文中通过发动机耐久试验,收集进气门和燃烧室沉积物并进行称重分析,并收集耐久试验不同时间段的润滑油样品进行主要成分及特性的检测分析,进而研究中国市场的甲醇燃料对发动机沉积物及润滑油的影响,对推广和发展甲醇汽油作为中国车用替代燃料有着重要的意义。

1 试验设置与方案

1.1 试验发动机

本试验所用发动机是一款非产品化的PFI甲醇汽油发动机,其主要参数如表1所示。

发动机配有两个不同的发动机电控单元(ECU),分别为汽油ECU和甲醇ECU。前者适用于普通汽油和低比例甲醇汽油,后者适用于高比例甲醇汽油(包括M100甲醇燃料)。

1.2 试验用油

本试验所用三种燃料分别是普通93#汽油(M0)、M15甲醇汽油和M100纯甲醇燃料。三种试验用油均为广泛推广的中国市场油,其中M0符合国IV标准,M15和M100符合山西省地方标准,其主要参数如表2所示。试验所用的润滑油及M15甲醇汽油添加剂均由壳牌公司提供。

1.3 试验方案

正式试验分为A、B两个大组,分别在两台参数配置均相同的试验发动机(对应编号也为A和B)上进行。A组包括M0、M15、M15+添加剂的试验,对比普通汽油与低比例汽油对发动机沉积物和润滑油的影响,以及添加剂的清净效果;B组包括M0和M100的试验,对比普通汽油与高比例汽油的影响。两组耐久试验交替在发动机台架上完成,以保证试验的高效性。具体试验方案按照时间顺序排列,如表3所示。

耐久试验的循环工况是参考我国《评价汽油清净剂使用效果的试验方法》第六部分(M111法)制定的,具体参数如表4所示。示意图如图1所示。表4所示为一个循环工况,时长270s,而一个耐久试验需要运行100h,约1 334个试验循环。

为了保证每个耐久试验的发动机初始状态基本相同,试验过程具体按照以下步骤来进行:(1)试验前,更换发动机的气缸盖和火花塞,更换试验用油,并加入3.5L新机油;(2)检查安装好的发动机是否运转正常(运行外特性);(3)开始进行耐久试验,并于30h和60h时各取500mL润滑油样品,且不再补充新润滑油;(4)100h耐久试验结束后,取1L润滑油作为100h样品,拆卸气缸盖,对燃烧室沉积物进行拍照和取样;拆卸全部进气门,并对进气门沉积物进行拍照和称重;(5)对燃烧室沉积物和进气门沉积物称重;(6)以新润滑油作为0h的润滑油样品,将0、30、60和100h的润滑油样品送检分析。所用称重仪器是瑞典METTLER TOLEDO公司生产的AX/MX/UMX型电子天平,感量0.01mg。

2 甲醇汽油对沉积物的影响

2.1 进气阀沉积物(IVD)

按照由1#缸到4#缸的顺序将每个试验组的八个进气阀编号为1~8,取其中的1#进气阀作为代表,各组试验后生成的IVD图片如图2所示。

从图2中的IVD图片可以看出:A组中M0生成的IVD最多,M15生成的IVD也较多,但是略少于M0;A3组加入了燃油添加剂之后,进气阀表面非常干净,相对于A2组,IVD有明显的减少;B组中M0生成的IVD仍比较多,而M100的进气阀表面几乎没有沉积物生成。

将每组试验中的八个进气阀沉积物进行称重,并取结果的平均值,如图3所示。

分析图3结果可知:使用M0的试验组的IVD质量最大,平均约为0.01g;M15的IVD质量比M0下降了46%左右,而加入燃油添加剂之后,清洁效果非常显著,IVD平均质量降低约72%;M100生成的IVD最少,平均质量不到同组M0的10%。由此可知,甲醇并不利于进气阀沉积物的生成。由于试验是在冬天进行的,使用M100会造成发动机冷起动困难,因此尝试用M0起动,再切换回M100进行耐久试验,所以B2组微量的IVD可能是冷起动时使用M0产生的。

2.2 燃烧室沉积物(CCD)

同样按照由1#缸到4#缸的顺序将每个试验组的四个进气阀编号为1~4,取1#燃烧室作为代表,试验后生成的CCD图片如图4所示。

从图4中的CCD图片可以看出,与IVD的结果相似,A、B两组M0生成的CCD也最多,M15燃油添加剂的清洁效果也非常明显,且M100燃烧室表面非常干净,几乎不产生CCD。

各组四个燃烧室沉积物的平均质量如图5所示。

根据图5结果可知:A组中M15生成的CCD质量相比于M0下降了约23%;加入燃油添加剂只降低了32%左右的CCD,清洁效果不如对IVD明显;B组中M100生成的CCD极少,平均质量低于5mg,只有同组M0的1%左右。由此可知,甲醇同样不会产生燃烧室沉积物。

从燃油组分来考虑,烯烃和芳烃的含量分别是影响进气阀和燃烧室的沉积物生成的重要因素。三种试验燃油的烯烃和芳烃含量如表5所示。

通过计算发现,M15的烯烃含量约为M0烯烃含量的61%,试验生成的IVD平均质量约为M0的54%;而M15的芳烃含量约为M0芳烃含量的78%,试验生成的CCD平均质量约为M0的77%。由此可大致推断出,高沸点的芳烃组分是影响CCD生成的最关键因素。燃料进入燃烧室后,轻组分气化,而高沸点的重质组分更倾向于以液态形式吸附在燃烧室壁面,进而在反应过程中发生氧化聚合而沉积在燃烧室表面形成CCD。M100燃料中不含芳烃成分,则其试验生成CCD的来源主要是润滑油。而甲醇几乎不产生CCD,可能与其沸点较低有关。

3 甲醇汽油对润滑油的影响

3.1 燃油稀释

润滑油样品的汽油含量如图6所示。

从图6可以看出,A2组的汽油含量比A1组高。汽油渗入到润滑油中一般发生在发动机起动阶段,尤其是在冷起动时,缸内温度和压力都比较低,燃料气化不好,容易以液态形式附着在气缸壁上,跟随活塞运行而渗入润滑油中。而甲醇汽化潜热高达汽油的3倍多,蒸发时需要吸收更多的热量而导致进气温度进一步降低,就会有更多的燃料进入润滑油,这可能是A2组(M15)汽油含量比A1组(M0)高的一个原因。B2组(M100)的润滑油样品中也检测到了汽油,这可能是由于在冷起动时使用汽油所致。且随着时间的增加,B2组中的汽油含量逐渐降低,可能是由于润滑油中的汽油部分(较轻组分)挥发出去或者因发生反应而消耗。

在润滑油样品的甲醇含量检测结果中,只有M100试验组的油样中检测到了0.01%质量分数的甲醇成分,其余样品均不含甲醇成分。且0.01%是仪器所能测量的最小值,说明润滑油中的甲醇含量可以忽略不计。这可能是因为一方面甲醇本身渗入到润滑油中的量极少;另一方面是甲醇进入润滑油中后又挥发出去,或者发生反应生成了其他物质而没有被检测出。

3.2 黏度

图7和图8分别给出了润滑油样品40℃和100℃时黏度值的检测结果。

从图7和图8可以看出,在发动机最初一段运行时间内,黏度值的下降比较明显。结合图6进行分析可知,润滑油的黏度值与其汽油组分含量大致呈负相关的关系,最初一段时间黏度值急剧下降的原因是燃油稀释的影响。

100℃黏度值与40℃黏度值的变化趋势基本相似,但是整体的变化量要小很多。这是因为高温下的润滑油黏度本身就比较低,相对的变化会比较小,而且汽油成分在高温条件下更容易挥发,对黏度值的影响也会削弱。

3.3 氧化度

润滑油样品的氧化度如图9所示。润滑油的氧化度是利用红外光谱分析的方法来进行测量的。润滑油在使用过程中发生氧化反应生成的产物在红外光谱中有特定的吸收峰值,通过测量峰值可以分析出润滑油的氧化程度。图9中A2和B2试验组没有数据,原因是在检测过程中发现样品含有某些未知的酯类干扰物,导致测量数据出现异常而无法读取。这种情况只发生在含有甲醇的试验组,所以酯类干扰物可能是甲醇与润滑油中的某些组分或添加剂发生反应而生成的,这也可能与润滑油中未检测到甲醇成分有所关联。

A1组和B1组均使用M0作为试验用油,但是润滑油的氧化度相差较大。B1组30h的样品已经出现较大程度的氧化,远高于A1组,而在30~100h时间里,两组润滑油样品的氧化度则相差不多。由于在耐久试验前的调试阶段,B1组的发动机出现意外而导致调试时间比A1组长,而试验选取新润滑油作为0h的样品,所以调试阶段润滑油的氧化度也被计入30h样品的检测结果中,这可能是造成A1组和B1组样品氧化度不同的主要原因,当然也不排除同型号发动机存在某些机械加工方面的差异对检测结果的影响。

3.4 酸碱值

图10和图11分别给出了润滑油样品的总酸值和总碱值。一般而言,润滑油在使用过程中会逐渐发生氧化反应而生成酸性产物,使得酸值升高而碱值降低。润滑油中的碱储备会不断中和生成的酸而逐渐被消耗。但是根据图8所示结果,A1组样品的酸值随时间的增加而不升反降,B2组100h样品的酸值也异常降低,这两种情况出现的原因尚不清楚,可能是测量过程中的数据误差所致。在图9中,B1组样品的碱值有相对明显的降低,其主要原因在于该组样品的氧化度较高,生成的酸性产物中和了过多的碱。结合图10和图11来看,润滑油的酸碱值并不严格遵循此消彼长的关系,是两个相对独立的表征润滑油老化的量。二者检测方法也不同:酸值是用氢氧化钾乙醇溶液来滴定测量的,可能会受到润滑油中的汽油成分的影响;而碱值是用高氯酸溶液来滴定测量的。根据图10和图11所示结果可知,甲醇汽油燃料并没有对润滑油的酸碱值产生明显的不利影响。

3.5 化学元素

Fe、Cu、Al是润滑油中表征发动机磨损的金属元素,各组样品中Fe、Cu、Al含量如图12~图14所示。

从图12可以看出,相比于新润滑油(0h),30h样品中的Fe含量有较大程度的增加,而30~100h这段时间内Fe含量的增加则较少,主要原因是发动机在每次耐久试验前需要更换新的气缸盖总成,因而在最初的试验时间里,各零部件之间的磨损会比较严重,待发动机部件形成较好的配合后,磨损量会相对减少。

A2组样品的Fe含量与A3组相差不大,而要略多于A1组,这可能是由于M15甲醇汽油对发动机含铁零部件的腐蚀和磨损比M0略微严重,而燃油添加剂对此无明显影响。但是B1组样品的Fe含量要远高于其余各组,且从30h开始润滑油中的Fe含量就已经达到一个较高的值。结合前文关于氧化度的分析,最可能的原因在于B1组调试时间的加长,而使得30h样品的氧化度和Fe含量都非常高。为了避免这一状况造成的影响,可以对比30~100h时间段内Fe含量的增长量,通过计算可知这五组试验样品的Fe含量增长依次为:5、4、6、5、11mg/kg。从这组结果中可以发现,B2组样品中Fe的增长率是最高的,这也说明M100甲醇燃料会加剧发动机的磨损和腐蚀。考虑到发动机的磨损更可能发生在试验初期,因而这段时间内主要是甲醇对发动机铁部件的腐蚀起主导作用。

根据图13所示结果可知:甲醇对样品中Cu含量的变化没有明显的影响,这也可能是由于发动机含铜部件较少,短时间内甲醇对其影响效果无法体现出来。而在图14中,只有B2组样品中Al含量略有增长,而其余各组样品的Al含量几乎没有变化。

综上所述,甲醇燃料会在一定程度上加剧发动机的磨损和腐蚀,主要原因有以下几点:(1)甲醇吸水后会表现出酸性,且在燃烧过程中也会生成甲酸等中间产物,这些会对发动机气缸、活塞环等金属部件的表面产生一定的腐蚀作用;(2)甲醇在蒸发过程中会因气化不良而以液态形式沿缸壁流下,冲刷稀释了壁面的润滑油膜,进而加剧磨损和腐蚀;(3)甲醇及其燃烧产物可能会进入润滑油中,使得某些抗磨减摩剂被萃取或降解,导致发动机的磨损加剧。

Ba、Ca、Mg、Zn等金属元素主要来自于润滑油中的添加剂,以金属盐的形式存在与润滑油中,一般不会发生太大变化,而且在样品的检测结果中,这些元素含量确实无明显变化。

图15为样品中P含量的检测结果。P是润滑油中极压抗磨剂的重要元素,能够通过在摩擦表面形成有机磷酸盐化学反应膜而起到抗磨减摩的作用。根据图15所示结果可知,A1组和B1组样品中P含量较低,这可能与润滑油的氧化程度有关。参考图9可知,A1组和B1组样品的氧化度较高,含P的极压抗磨剂可能会被作为抗氧剂而消耗,因而样品中的P含量较低。B2组样品中的P含量则相对较高。甲醇影响润滑油中含磷添加剂的详细机理还需要进一步研究,可能是甲醇与含磷添加剂经过复杂的化学反应生成某种酯类物质存在于润滑油中,也可能是甲醇先将含磷添加剂萃取使其失效,而因甲醇的挥发含磷添加剂又回到润滑油中。

4 结论

(1)甲醇汽油燃料能够有效减少发动机IVD和CCD的生成。与普通汽油相比,M15甲醇汽油使发动机IVD和CCD质量分别降低了45.7%和22.3%。燃油添加剂的清洁效果非常显著。

(2)甲醇并不会转变成发动机沉积物。使用M100纯甲醇燃料时,发动机进气阀和燃烧室表面都非常干净,几乎没有沉积物生成。

(3)使用甲醇汽油的发动机,其润滑油中几乎不含甲醇成分,一方面可能是由于甲醇的挥发性的影响,另一方面也可能是甲醇与润滑油中某些组分发生化学反应而生成酯类物质。

甲醇汽油发动机 篇4

由于汽车使用以石油为基础的汽油、柴油作为燃料,所以汽车工业是中国石油需求迅猛增加的主要推动力之一。随着国内汽车生产量和保有量逐年的高速增长,能源消费需求的压力也迅速增加。作为一个煤炭资源相对丰富,而石油和天然气资源缺乏的国家,使用煤制甲醇作为汽油的替代能源符合我国的资源结构,是可能实现大规模替代应用的现实可行选择之一,对国家的能源安全战略具有特殊的意义。

与传统的汽油燃料相比,甲醇燃料除了HC、CO和NOx等常规排放外,还会生成甲醇、甲醛等非常规排放。甲醇、甲醛能够刺激人的皮肤、眼睛和嗅觉黏膜,被认为是神经毒物,甚至是致癌物质,这严重危害了人体的健康。因此非常规排放问题是甲醇燃料在国内大规模推广遇到的主要障碍之一。研究[1]表明:在一个FTP测试循环中,整个测试循环HC排放总量的70%~80%是在冷起动后40~140 s产生的(不包括前40 s的排放)。由于在NEDC(new European driving cycle)中取消了前40s不进行测量的规定,发动机起动后直接进行测量,因此冷起动在整个测试循环中所占的排放比例更高。甲醇的汽化潜热是汽油的3倍多,所以蒸发时所吸收的热量更多,进一步恶化了进气蒸发条件,使甲醇的冷起动问题更为突出。所以,冷起动过程中甲醇的非常规排放需要进行重点研究。现阶段国内外对甲醇冷起动过程的研究较少,并主要集中在燃烧特性和常规排放方面[2,3,4,5,6,7,8],尚未见到冷起动过程中甲醇汽油发动机瞬态非常规排放的文献报道。本文分别燃用10%、20%、30%体积比的甲醇与汽油混合的混合燃料(M10、M20、M30),研究了发动机冷起动过程中甲醇、甲醛等非常规排放的变化规律,并且对发动机在瞬态过程中的燃烧特性进行了试验解析。试验中还评价了常规三效催化剂在冷起动过程中的转化效率和起燃时间。

1 试验台架和试验方法

1.1 发动机台架

图1为发动机试验台架布置示意图。整个台架由尾气测量系统、燃油供给系统、进排气系统、数据采集处理系统等组成。在发动机排气管上连接双排放仪采样管路,分别检测催化剂前后的常规和非常规排放。使用2台AVL CEB-II型排放分析仪同时测量催化剂前后的CO、NOx、THC、O2、CO2等常规排放。使用AVL SESAM 4.0型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)测量催化剂前后的甲醇、甲醛等非常规排放。催化剂出、入口布置KEU型铠装热电偶测量排气温度。使用AVL燃烧分析仪和Kistler缸内压力传感器对发动机1缸的缸内压力和燃烧过程进行记录和分析。使用湘仪FC2010发动机测控仪和测功机系统实现发动机台架试验的自动控制。发动机置于常温状态,每次试验之间至少间隔10h以上,保证发动机充分冷浸至室温。

试验用机为EQ491i多点进气道电控喷射汽油机,其主要技术参数见表1。试验用催化剂为常规汽油三效催化剂。

1.2 试验方法

为了考察甲醇汽油燃料在冷起动过程中的非常规排放和燃烧特性,试验中以发动机转速和节气门为控制参数,在发动机台架上模拟了汽车在ECE整车工况循环中的冷起动过程。根据所要模拟的整车传动比参数及ECE循环的车速要求,计算稳定工况的发动机控制转速。采用发动机转矩的计算公式,将整车运行工况中的各项行驶阻力折算成发动机输出转矩,并将过渡过程近似为简单线性过渡。与在转毂试验台上进行的整车循环工况测试相比,在发动机台架上模拟冷起动过程具有投资少、调整灵活、响应快速的特点。试验[9,10]表明:经过对控制参数的设定,台架模拟结果的吻合度高,具有较高的可比性。台架模拟方法对节气门突开、突闭过程的模拟,能够使其排放曲线形状更接近转毂试验结果,并体现发动机在最易产生大量排放物工况中的排放特征。

为了研究冷起动过程中催化剂的起燃时间,同时考虑到不同机型及催化剂间的性能差异,模拟工况应至少能够模拟ECE-15工况的一个完整循环。由于甲醇燃料非常规排放的法规尚未出台,本文综合考虑了汽车的实际起动过程和催化剂的起燃特性,以便于与汽油冷起动试验进行对比,将低比例甲醇汽油发动机台架模拟工况设定为10 s怠速工况加上2个市区工况ECE循环(2×195s=390s),共400s。

冷起动是一个瞬态过程,因此整个试验过程和设备测试精度的重复性对试验结果的准确性有着至关重要的影响。考虑到较高比例甲醇汽油燃料冷起动过程的不确定性更高,因此为了更加严格地评价试验的重复性,选用M30燃料进行了试验。图2~图5为使用M30燃料5次冷起动试验中记录的整个过程内转速、转矩和催化剂前后排气温度的变化规律。

5次M30冷起动过程的试验结果基本一致,特别是发动机转速和催化剂前后的排气温度曲线基本重合。转矩在前100 s内和接近300 s时出现的峰值略有差别。这是由于发动机的瞬态响应总会略有波动,特别在急加、减速时发动机瞬间处于开环控制,更容易显现出不稳定。5次试验中转矩的最大误差约为5 N·m,在试验误差允许的范围内。催化剂前后的排气温度曲线基本一致,说明发动机的瞬态排放成分和催化剂的转化效率也具有良好的重复性。由此可以认为,试验控制台架、模拟方案和测试仪器等方面均可以满足冷起动性能试验研究所需要的重复性要求。

2 试验结果与数据分析

2.1 常规排放

试验中分别使用汽油和M10、M20、M30低比例甲醇汽油作为燃料,在发动机台架上进行了常温冷起动过程的模拟试验。图6为冷起动过程催化剂前后THC的瞬时排放浓度曲线。4种比例甲醇汽油燃料催化剂前后THC的瞬态排放曲线形状基本相似,只是峰值有所不同,特别是在前100 s内。

试验使用流量积分法对发动机瞬态排气流量和各排放物瞬时体积分数之积进行积分运算,得到各排放物的累计排放量。图7为THC累计排放质量随冷起动时间变化的曲线。无论使用何种燃料,催化剂前THC的排放总量基本上随着冷起动时间呈线性增加,而催化剂后THC的排放总量基本都由前150 s贡献。

图8为4种比例甲醇汽油燃料催化剂前后THC累计排放质量的情况。在前100 s催化剂前THC排放总量随着燃料中甲醇含量的增加而增加;而在后300s催化剂前THC排放总量随着燃料中甲醇含量的增加而减小。这是因为在前100 s内,由于甲醇的汽化潜热大,缸内温度上升较慢,在气缸内壁容易发生淬熄,加剧了HC的生成。在100 s之后,发动机温度上升,壁面淬熄作用减小,而造成HC大量排放的主要原因是燃料的不完全燃烧。由于甲醇中含氧,实际空燃比变稀,起到了改善燃烧的作用,所以后300 s甲醇汽油的HC排放比汽油稍低,且甲醇浓度越大,HC排放越低。

图9为4种比例甲醇汽油燃料催化剂前后CO累计排放质量的情况。随着燃料中甲醇比例的增加,催化剂前后CO的排放总量减少。由于CO是一种不完全燃烧的产物,其生成主要受混合气浓度的影响。甲醇的含氧量为50%,因此在冷起动过程中能够有效抑制CO的生成。

图10为4种比例甲醇汽油燃料催化剂前后NOx累计排放质量的情况。催化剂前汽油的NOx排放总量最高,M10、M20和M30依次递减。这是因为甲醇的汽化潜热很大,使进气温度降低,缸内燃烧温度也随之降低,抑制了NOx的生成。

2.2 非常规排放

非常规排放是醇类燃料研究的重点和难点,由于缺乏相关的政策法规,国内外对其测量方法也未形成统一标准。本次试验中使用了傅里叶变换红外光谱分析仪,着重研究和分析了甲醇燃料最主要的两种有害非常规排放———甲醇和甲醛。图11为冷起动过程催化剂前后甲醇排放的瞬态结果。总体上甲醇和甲醛的排放随着燃料中甲醇比例的增大而增加。由于甲醇、甲醛也属于THC的一部分,其与未燃HC的生成机理类似,未燃甲醇主要来源于壁面淬熄、失火、吸附等原因。由于冷起动初始阶段,发动机尚未达到正常工作温度,燃烧不稳定,失火、淬熄等现象增多,因此非常规排放增多。

如图11a所示,M30在冷起动开始阶段出现了2个长时间的甲醇尖峰,峰值达到了2000×10-6,而M20对应的甲醇排放约为1000×10-6,M10约为几百10-6,汽油约为几十10-6。这是因为在发动机点火和急加速工况下,发动机瞬间进入开环状态,电控系统按照汽油的策略进行喷油,空燃比加浓,再加上发动机还处在冷态状况下,水温、油温未达到正常工作温度,壁面淬熄作用严重,因此甲醇汽油的甲醇排放急剧上升,峰值很高。在100s之后,发动机基本进入了正常工作温度,淬熄等现象减少,并且甲醇的加入有助于燃烧更充分、完全,因此除了在每个加速工况瞬间加浓开环情况下,M30有(1 000~2 000)×10-6的峰值(M20、M10和汽油依次递减)以外,其余工况的甲醇排放值均较低。如图11b所示,前100 s催化剂还未完全达到正常工作温度,转化效率较低,催化剂后仍有一定的甲醇排放量;而在催化剂完全起燃之后,甲醇排放基本接近于零。

图12为冷起动过程催化剂前后甲醛排放的瞬态结果。甲醛是甲醇不完全燃烧的中间产物,其浓度的大小可以一定程度上反映甲醇燃烧的充分性。如图12a所示,甲醛的瞬时排放规律与甲醇类似,不过浓度相对低很多,M30的甲醛峰值也不超过300×10-6,在正常燃烧的闭环控制工况下基本维持在50×10-6左右,4种燃料的甲醛排放值按燃料中甲醇含量的递减而减少。在前100 s中燃料每增加10%的甲醇,甲醛浓度就会增加(30~40)×10-6,但燃烧稳定后差别不大。由此可见,在冷起动初始阶段,甲醇还有一定程度的燃烧不完全现象,但一旦进入正常工作温度后,甲醇燃烧较为充分,甲醛生成量减少,不同比例甲醇汽油的甲醛排放差异较小。如图12b所示,与甲醇类似,三效催化剂完全起燃后,甲醛催化剂后的排放也基本接近于零。

图13和图14为4种比例甲醇汽油燃料催化剂前后甲醇和甲醛排放的累计排放质量。催化剂后汽油的甲醇排放总量很低,而M30约为汽油的80倍,M20约为汽油的20倍,M10约为汽油的8倍。此外,催化剂后M30的甲醛排放总量约为汽油的4倍,M20约为汽油的2.5倍,M10约为汽油的1.5倍。

图15为使用不同比例甲醇汽油时催化剂起燃时间的对比。使用汽油时三效催化剂起燃最快,随着甲醇比例的增大起燃时间依次递增,M30的起燃时间约比汽油慢10 s。这是因为甲醇的燃烧温度较低,致使排气温度也略低于汽油,催化剂温度上升变慢,如图16所示。

综上所述,M30冷起动过程催化剂后的甲醇和甲醛排放问题较为严重,不适合在发动机上直接使用。对于低比例甲醇汽油的冷起动问题,需要加强催化剂的起燃性能,使催化剂能够更快地进入高效工作区域。

2.3 燃烧特性

图17为4种不同比例甲醇汽油冷起动过程发动机着火后第1~10个循环的缸内压力曲线。发动机着火后的第1个循环缸内最高燃烧压力最大,第2、3个循环缸内最高燃烧压力逐渐降低。这是因为冷起动过程发动机着火前会有几个循环燃料无法点燃,缸内残存了大量燃料,在着火后的第1~3个循环内逐步消耗掉。从第4个循环开始,发动机逐渐进入正常燃烧状态,缸内最高燃烧压力逐步上升。4种不同比例甲醇汽油的缸内压力曲线形状基本相同,只是缸内最高燃烧压力值略有差异。

根据发动机参数和缸内压力曲线,计算出冷起动过程第1~10个循环的平均指示压力曲线,如图18所示。与缸内最高燃烧压力的规律类似,发动机的平均指示压力在冷起动过程第1~10个循环呈现出先快速减少后缓慢增加的趋势。总体而言,4种不同比例燃料的平均指示压力曲线基本相同,但M30的平均指示压力数值略高于汽油。这是因为甲醇具有较高的含氧量,在冷起动过程浓混合气的条件下能够促进燃烧,提高发动机效率。

燃烧持续期定义为累计放热率从10%开始到累计放热率达到90%的曲轴转角间隔角度。图19为冷起动过程第1~100个循环的燃烧持续期曲线。燃烧持续期在前几个循环迅速下降,然后逐渐上升直至达到稳定状态。4种不同燃料的燃烧持续期曲线趋势基本一致,但M30的燃烧持续期要比汽油的短。这是因为甲醇的火焰传播速度快于汽油。

3 结论

(1)在冷起动过程中,前100 s催化剂前THC排放总量随着燃料中甲醇含量的增加而增加;而在后300s催化剂前THC排放总量随着燃料中甲醇含量的增加而减小。随着燃料中甲醇比例的增加,催化剂前后CO的排放总量减少。催化剂前汽油的NOx排放总量最高,M10、M20和M30依次递减。

(2)甲醇和甲醛的排放由燃料中的甲醇比例所决定,比例越大则非常规排放越多。常规三效催化剂起燃后能很好地解决非常规排放问题,可以将催化剂后的甲醇和甲醛排放控制在接近于零的水平。但是催化剂未起燃的前100 s仍是排放的主要来源,特别是M30出现了较高的甲醇排放浓度。

(3)随着汽油燃料中甲醇比例的增加,在冷起动过程中发动机燃烧持续期缩短,缸内平均指示压力略有增加,发动机缸内燃烧略有改善。

参考文献

[1]Boam DJ,Clark T A,Hobbs K E.The influence of fuel man-agement on unburnt hydrocarbon emissions during the ECE 15and US FTP drive cycles[C]//SAE 950930,1995.

[2]Hu T G,Wei YJ,Liu S H,et al.I mprovement of spark-igni-tion(SI)engine combustion and emission during cold-start,fu-eled with methanol/gasoline blends[J].Energy&Fuels,2007,21(1):171-175.

[3]胡铁刚,刘圣华,梁小强.火花点燃式甲醇汽油发动机冷起动过程燃烧特性研究[J].内燃机学报,2007,25(3):235-240.Hu T G,Liu S H,Liang X Q.Investigation onthe combustioncharacteristics of a SI engine fueled with methanol-gasolineblends during cold start process[J].Transactions of CSICE,2007,25(3):235-240.

[4]Gardiner D P,Bardon MF,Rao V K,et al.Review of the cold-starting performance of methanol and high methanol blendsin sparkignition engines:neat methanol[C]//SAE902154,1990.

[5]Gardiner D P,Bardon MF,Rao V K,et al.Review of the cold-starting performance of methanol and high methanol blendsin sparkignition engines:high methanol blends[C]//SAE902181,1990.

[6]王舒.电控喷射点燃式甲醇发动机起动性能研究[D].长春:吉林大学汽车工程学院,2007.

[7]宫长明,王舒,邓宝清,等.点火和喷射正时对甲醇发动机冷起动特性的影响[J].西安交通大学学报,2008,42(11):1367-1371.Gong C M,Wang S,Deng B Q,et al.Effects of ignition andinjection ti ming on cold start behavior of methanol engine[J].Journal of Xi’an Jiaotong University,2008,42(11):1367-1371.

[8]宫长明,王舒,刘家郡,等.环境温度对点燃式甲醇发动机冷起动性能的影响[J].吉林大学学报:工学版,2009,39(1):27-32.Gong C M,Wang S,Liu J J,et al.Effect of ambient tempera-ture on cold start behavior of SI methanol engine[J].Journal ofJilin University:Engineering and Technology Edition,2009,39(1):27-32.

[9]肖建华,马崴,王建昕,等.在发动机台架上模拟欧III低温冷启动排放特性的探索[J].汽车工程,2004,26(6):639-647.Xiao J H,Ma W,Wang J X,et al.Asi mulation of cold startemission characteristics of gasoline engine with EuroⅢcycle onengine test bench[J].Automotive Engineering,2004,26(6):639-647.

甲醇汽油发动机 篇5

(1) 动力性好。M85甲醇汽油辛烷值高 (达95以上) , 抗爆性好, 可使用高压缩比汽油发动机, 能有效提高发动机的动力性能。

(2) 环保性好。尾气排放C O和C H化合物 (一氧化碳、氧化氮、苯、芳烃、丁二烯等污染物) 平均减少30%以上, 烟度可降低80%以上仅是汽油的20--30%, 有利于保护大气环境。

(3) 安全性好。M85甲醇汽油的比重比汽油高, 蒸汽压比汽油小、传导性好, 发生意外事故的可能性降低, 比使用汽油更安全。

(4) 适应性好。普通多点电喷汽车只需安装“灵活燃料控制系统”即可实现使用汽油和M100甲醇燃料任意比例的甲醇汽油, 不需要对汽车发动机进行改造。

(5) 经济性好。使用M85甲醇汽油其油耗约为纯汽油的1.35~1.5倍。比使用纯汽油成本降低1/4以上, 车子排放越大, 节约效果越明显。

(6) 运输和加注方便。M85甲醇汽油属于液体燃料, 与汽油一样便于运输、储存和加注。

2 甲醇燃料车辆

(1) 甲醇燃料车辆通过安装在驾驶室的转换开关, 可以在M85甲醇汽油与国标汽油之间来回转换所用油品, 方便实用。

(2) M85甲醇燃料车辆使用甲醇汽油, M85甲醇汽油是一种高比例车用甲醇燃料, 需对汽车进行一定的技术改进后方能使用或直接应用于新近开发的甲醇汽车, 因此M85是一种包括车辆改进在内的组合技术。

3 ECU介绍

E C U又叫“灵活燃料控制器”, 是“灵活燃料控制系统”的核心。它的作用是根据不同燃料调整汽油发动机的工作状况。E C U根据喷油量的多少可分为不同的型号。不同型号的汽车采用不同型号的E C U。“灵活燃料控制系统”有三部份:E C U盒子主体、连接线、冷启动开关。

4 车辆改装操作方法

4.1 汽车检查

在加装E C U之前必须检查、检测汽车的整体性能是否正常。检查内容如下:

(1) 检查记录车辆基本信息。

(2) 静态检查:检查高压线是否老化、破损、漏电;火花塞电极是否烧蚀、积炭、间隙过大 (一般火花塞的有效寿命为3万公里) ;检查喷油嘴密封圈是否良好、燃油管路是否有渗漏现象、油箱油路是否清洁干净。

(3) 动态检查:空负荷怠速运行, 查看发动机有无缺缸;空负荷加速运行, 查看发动机有无加速不畅、反应迟滞等现象。

(4) 通过随车故障检测系统, 确认该车无故障;检测电脑连接点在方向盘柱左侧下方, 连接后读取车辆行驶故障码, 如为偶发故障, 则用检测电脑清除故障码, 如不是偶发故障, 则需对车辆进行修理, 直至系统正常。

(1) 检测尾气排放数据:车辆在低怠速状态下运转平稳10分钟后, 使用尾气分析仪对尾气进行检测, 然后在高怠速 (2000r/min) 状态下对尾气进行检测。

(2) 检测气缸压力, 检测各缸压力在要求范围内, 且每缸压力与各缸平均压力之差不超过8%。

注:需将所有火花塞拆下, 节气门全开, 喷油嘴总线束插头拔下, 以免喷油损害氧传感器。

4.2 清洗油箱、油路、喷油嘴、回油阀

(1) 清洗油箱:

(1) 油箱底部有排油阀的直接从排油阀把汽油排出, 然后注入甲醇对油箱进行清洗, 清洗完把甲醇从排油阀排出, 反复清洗2—3次, 确认油箱清洗干净。

(2) 如果油箱底部没有排油阀, 则要把油箱拆卸下来清洗。拆卸方法如下:

1) 松开环箍, 使加油下软管与燃油进油管总成下接头分离。

2) 松开环箍, 使通气软管与燃油进油管总成上的通气管下接头分离。

3) 拔掉燃油表传感器总成的接线插头。

4) 从燃油滤清器托架上取下燃油滤清器, 将它的出油管拆下来。

5) 拆掉燃油箱的回油管。

6) 松开并拆掉燃油箱前、后紧固螺钉, 即可将燃油箱拆卸下来。

油箱拆卸下来后把油箱里汽油排净, 然后用甲醇清洗2—3次。

(2) 清洗喷油嘴、回油阀和油路 (3) 更换油泵滤网和汽油滤芯。

4.3 更换专用润滑油

燃用甲醇汽油建议使用甲醇汽油专用润滑油。换油里程严格按照该汽车使用说明书控制。

4.4 安装灵活燃料控制器 (ECU)

根据具体车辆的型号, 选择适配的E C U型号并按照使用说明进行安装。

安装步骤:

(1) 把发动机喷油嘴线束的四个插头断开, 依次对接到ECU的四个线束插头上, ECU线束另四个插头对接到发动机喷油嘴的四个线路插头上。确保各个插头接触良好。

(2) ECU盒子主体根据汽车前箱的实际情况固定到合适的位置, 用螺丝固定。

(3) 将温控开关连接在辅助ECU线束上。

(4) 地线接到前箱随意铁器上或接在电瓶的负极。

(5) 转换开关线经过前箱引入控制室, 安装在方向盘的右手侧, 根据实际情况找到合适的面板固定。

(6) 启动信号线 (灰色) 连接在启动马达的信号线上。

(7) 检查各线路连接是否正确牢固, 启动汽车查看怠速、加速、油表等是否正常。

我国甲醇制汽油的产业前景分析 篇6

1 我国甲醇制汽油产业发展的市场环境

1.1 我国原油对外依存度较高

近年来,我国工业化进程不断加快,对原油需求旺盛。2003—2013年,我国原油消费量年均增长6.8%。自我国成为原油净进口国以来,原油进口数量迅猛增长,原油进口量年均增速达到11.96%。2013年,我国原油市场整体上保持稳定,产量及进口量保持小幅增长,分别达到20 813万t和28 195万t;原油消费需求继续增大,全年原油表观消费量达到48 846万t,2013年我国原油对外依存度达到57.39%。近年我国原油供需状况见表1。

据预测,2015年我国原油产量将达到21 180万t,消费量51 557万t,对外依存度达到58.9%;2020年我国原油产量将达到22 073万t,消费量64 316 t,对外依存度达到65.7%;2030年,预计我国原油消费量将超过10亿t,对外依存度将接近77.8%。

可见,随着我国经济的稳步增长,对原油的需求量将持续增长,但国内原油产量年均增长率仅为2.05%,原油需求的增长必需依赖进口原油和煤制油、甲醇制汽油等替代能源产品的补充。在当今世界复杂的地缘政治格局中,原油进口依存度高,势必会带来国家石油安全问题。因此,发展一定量的替代能源,减少对国外石油资源的依赖在一定程度上会缓解石油安全隐患。

1.2 国内汽油消费快速增长

近年来,我国炼油能力不断提高,国内汽油产量保持快速增长,汽油消费需求旺盛。2013年我国汽油产量9 833万t,同比增长9.55%;消费量9 365万t,同比增长9.76%。2003—2013年我国汽油表观消费量年均增长率8.8%。近年我国汽油供需状况如表2所示。

我国汽油消费主要用于汽车和摩托车,占汽油总消费量的98%,其中汽油车消费汽油占85%,私人轿车保有量的快速增长是拉动汽油消费的主要动力。“十一五”期间,我国汽车保有量由24辆/千人提高到58辆/千人。据国家信息中心预计,2015年我国汽车保有量将接近1.66～1.76亿辆,2020年进一步增加到2.46～2.88亿辆。2016年后,国内汽车千人保有量将接近200辆。此外,随着我国城镇化建设的不断扩大,我国摩托车需求量将进一步增大,中西部地区的农村和城乡结合部将成为摩托车的最大市场。预计2015年中国摩托车保有量约为1.25亿辆,2020年进一步上升到1.32亿辆。

万t

注:数据来源《中国能源统计年鉴》

未来,私人轿车和摩托车将进一步拉动我国汽油的消费增长。据预测,2020年我国汽油消费量将达到1.43亿t。从炼油行业看,柴油和汽油的生产和消费比变化也反映了我国汽油的消费增长。2012年我国生产柴/汽比和消费柴/汽比均低于2,双双创下近10 a来新低,其中生产柴/汽比1.90:1,消费柴/汽比1.99:1,2013年生产柴/汽比进一步下降到1.76:1,消费柴/汽比下降到1.82:1。图1为近年我国生产和消费柴/汽比的变化趋势。

1.3 国家推动油品质量升级

当前,我国大气环境形势严峻,以可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出。随着我国汽车保有量的快速增长,近年来尾气排放对大气污染的影响日益增加。油品质量是影响汽车尾气排放的重要因素,加快推进油品质量升级,是减少尾气排放、防治雾霾天气的重要手段。2013年9月10日,国务院印发《大气污染防治行动计划》的通知,明确了油品质量升级时间表;2013年9月16日,国家发改委印发《关于油品质量升级价格政策有关意见的通知》,要求按照合理补偿成本、优质优价和污染者付费的原则确定油品质量升级加价标准,采取“统一公布,分散实施”方式,具体操作交给地方,由各地结合当地实际,自行确定升级进度和当地加价政策[1]。

国V车用汽油标准于2013年12月19日由国家质检总局、国家标准委组织正式发布并开始实施,过渡期至2017年底,2018年1月1日起在全国范围内供应国V车用汽油标准车用汽油。与第四阶段车用汽油国家标准相比较,国V车用汽油标准最主要变化可以概括为“三减、二调、一增加”。“三减”是指将硫质量分数指标限值由第四阶段的50μL/L降为10μL,降低了80%;将锰质量浓度指标限值由第四阶段的8 mg/L降低为2 mg/L,禁止人为加入含锰添加剂;将烯烃体积分数由第四阶段的28%降低到24%。

降低烯烃体积分数是为了进一步降低汽油蒸发排放造成的光化学污染,减少汽车发动机进气系统沉积物。烯烃是不饱和烃,主要来自催化裂化汽油,其稳定性差,容易堵塞发动机喷嘴,在发动机进气阀和燃烧室生成沉积物,影响汽车的排放和使用性能。烯烃挥发性比较强,容易蒸发排放到大气中加速对流层臭氧生成,形成光化学烟雾,污染环境。还有就是因为烯烃稳定性差,容易氧化,缩短了汽油的诱导期,使汽油容易变质。

从产品质量看,甲醇制汽油在杂质和有害物质含量方面,尤其是硫、烯烃、锰含量等都优于原油炼制产品。因此,随着全球环境保护的严格、国内治理环境(包括治理大气雾霾)的日益加强,对油品的质量提出了越来越高的要求,甲醇制汽油有了一定的市场竞争优势。典型的甲醇制汽油产品质量如表3所示。

注:a.不得人为加入甲醇以及铅或含铁的添加剂;b.在有异议时,以GB/T 380方法测定结果为准;c.将试样注入100 mL玻璃量筒中观察,应当透明,没有悬浮和沉降的机械杂质和水分。在有异议时,以GB/T 511和GB/T 260方法测定结果为准;d.在有异议时,以SH/T 0713方法测定结果为准;e.在有异议时,以SH/T0693方法测定结果为准;f.锰含量是指汽油中以甲基戊二烯三羰基锰形势存在的总锰含量,不得加入其他类型的含锰添加剂。

2 甲醇制汽油(MTG)技术逐步成熟

MTG工艺指以甲醇作原料,在一定温度、压力和空速下,通过特定的催化剂的脱水、低聚、异构等作用转化为C11以下的烃类油。其基本原理是甲醇在酸性催化剂作用下转化为烃类混合物。甲醇首先在质子酸催化作用下脱水生成二甲醚(DME);DME进一步转化生成C2～C5烯烃;C2～C5烯烃在ZSM-5催化剂总酸性作用下进一步实现选择性转化反应,包含烯烃生成、烷基化、齐聚、芳构化、裂解和歧化等多步反应,最终得到烷烃、烯烃和芳烃的混合物,即典型的汽油组分。

MTG技术主要有埃克森一美孚的固定床技术、流化床反应器技术、多管式反应器技术[2]以及国内的一步法技术和托普索的一体化汽油合成技术(TIGAS)等。目前,有工业化应用业绩的技术主要是美孚的固定床技术和国内的一步法技术。此外,托普索的甲醇制汽油催化剂在工业装置上有较多业绩,本文重点分析讨论这三种技术。

2.1 埃克森-美孚的固定床MTG工艺

1967年,美孚公司开发成功MTG固定床工艺。该工艺的反应系统由两段反应器组成。甲醇在第1段反应器中生成接近平衡的甲醇/二甲醚/水混合物,然后进入第2段反应器,在改性ZSM-5分子筛的作用下转化为烃类。反应产物在高压分离器中闪蒸,轻质气体循环回第2段反应器,以控制反应温度;重质产品经分离器分离出气态烃、液态烃和水。

该技术于1986年初在新西兰实现了首次工业化。所建装置年产合成汽油60万t,并成功运行了10 a。该装置采用5个固定床MTG反应器,内装ZSM-5沸石催化剂,其中4个处于不同的反应阶段,另一个再生。甲醇制汽油主要包括反应、蒸馏、再生和重汽油处理四个工序。美国TGDS公司采用美孚公司的MTG工艺在西弗吉尼亚州建设煤制汽油工厂,设计生产合成汽油75万t/a,2013年已经投运。

2006年,国内晋煤集团引进Mobil公司MTG固定床技术,建成世界第一套10万t/a煤基甲醇合成油装置。该装置于2009年6月28日正式出油,于2010年3月29日成功投产[3]。该项目由德国伍德公司进行基础设计,赛鼎公司(化学工业第二设计院)进行详细设计,目前装置已运行四年多,装置运行平稳,工艺操作指标逐步优化;装置满负荷连续稳定运行时间最长已达296 d,在装置满负荷运行的情况下,月产油品达到1万t以上。目前,晋煤集团正在建设利用该技术的100万t/a甲醇制汽油项目的一期工程。

2.2 中科院山西煤化所一步法MTG工艺

一步法MTG工艺由中科院山西煤炭化学研究所、赛鼎工程有限公司、云南煤化工集团公司联合开发。该工艺以改性ZSM-5分子筛为催化剂,通过固定床绝热反应器,将甲醇一步转化为汽油和少量LPG。关键技术为催化剂和反应工艺。对于催化剂的要求是,反应活性高、汽油选择性高、单程寿命和总寿命长。对于工艺的要求是,能够及时将反应生成的热量取出,保证反应过程平稳运行。

2.2.1 催化剂技术

中科院山西煤炭化学研究所在实验室进行了大量的ZSM-5分子筛合成技术研究工作,掌握了制备条件对分子筛晶体结构与反应性能的影响规律,获得了有效控制分子筛物性参数和化学反应性能的有关技术信息,形成多项自主知识产权。在此基础上,在工业规模的高压釜中进行了甲醇转化专用小晶ZSM-5分子筛的工业合成试验。通过对分子筛合成条件(母液碱度、模板剂、水热合成温度、压力、晶化时间,搅拌强度等)的优化改进,实现了工业规模甲醇专用小晶粒ZSM-5分子筛合成。所合成的分子筛在甲醇转化方面具有良好的反应活性、选择性和较强抗积炭能力,从而具有较长的单程寿命。

中科院山西煤炭化学研究所开发的“甲醇专用小晶粒ZSM-5分子筛工业合成技术”于2007年通过了由山西省科技厅组织的成果鉴定。专家组一致认为,该成果“达到国际先进水平”。中国科学院山西煤炭化学研究所已经完成定型的第一代MTG催化剂代号为JX6021,目前拥有一套生产能力为150 t/a的生产线,可满足汽油生产能力为40万t/a的工业装置催化剂需求。

2.2.2 反应工艺

针对国外两步法MTG工艺存在的两段工艺流程长,两段催化剂寿命不匹配,以及操作过程复杂等问题,赛鼎工程公司、中科院山西煤炭化学研究所以及云南煤化工集团公司共同提出了固定床绝热反应器一步法甲醇转化制汽油的新工艺。在完成过程模拟的基础上,合作三方共同设计建设了催化剂装量为20 L的中间实验装置。通过中间试验,验证了这一新工艺的可行性,达到了较为理想的效果。之后,进一步开展了催化剂装量为2 m3的固定床绝热反应器一步法甲醇转化制汽油工业示范试验。试验规模为年产汽油3 500 t,于2007年12月在云南煤化工集团解化集团公司完成运行试验,并取得成功。固定床绝热反应器一步法甲醇转化制汽油新工艺于2009年6月通过了由山西省科技厅组织的成果鉴定,专家组认定该技术具有“国际先进水平”。

2.3 托普索一体化汽油合成技术工艺(TIGAS)

托普索一体化汽油合成技术(TIGAS)早在20世纪80年代初期就已经被开发出来。与美孚开发的传统甲醇制汽油工艺不同,TIGAS在新西兰的Motunui被验证可以延伸至上游,实现一步法。直接在单条回路中将合成气转化成汽油,不需要对甲醇冷凝和后续再沸。TIGAS工艺分两步:联合甲醇/二甲醚合成以及汽油合成。甲醇/二甲醚和汽油合成发生在单条回路,有两个循环点,一条是在上游甲醇/二甲醚(以达到合成气的高效转化),另一条是甲醇/二甲醚和汽油合成之间(以控制放热)。

TIGAS技术首先在8 bbl/d的装置上完成了9 000 h的试验,后来在丹麦建成了中试装置,运行周期达到1 000 h。此外,美国Green Gasoline From Wood公司采用Carbona的气化技术和托普索的TIGAS工艺建成的装置在2013年成功开车。该项目是美国能源部项目,采用木屑制汽油。

TIGAS技术采用的GSM催化剂,为高效的沸石分子筛催化剂,高沸石含量,低装填量,堆密度630 kg/m3,催化剂活性周期20～25 d,寿命可达18个月,产品副产LPG低于12%,副产重油(含均四甲苯)低于5%。目前,国内已有多家甲醇制汽油企业采用了托普索的GSM催化剂,如庆华、新疆中基、新疆新业、河北康利达等MTG项目。

3 甲醇制汽油产业发展取得较大进展

近年,我国甲醇制汽油产业发展取得较大进展,目前已经形成约70万t/a的产能。云南解化在2007年完成3 500 t/a合成汽油工业示范装置基础上,又于2014年建成20万t/a的工业化项目;采用同类工艺技术,内蒙庆华于2012年2月建成10万t/a甲醇制芳烃装置,二期工程10万t/a甲醇制芳烃装置也即将建成。此外,晋煤集团采用引进美孚的MTG技术于2010年建成10万t/a的装置,目前正在建设百万吨级甲醇制汽油项目。2014年8月,唐山境界实业有限公司采用中科院山西煤化研究所“一步法甲醇制高清洁燃料”工艺,建成20万t/a甲醇制高清洁燃料项目。近年我国甲醇制汽油项目进展情况如表4所示。

目前,我国在建及拟建的甲醇制汽油项目较多。预计2020年,甲醇制汽油产能将达到500万t/a。

4 产业发展应关注的问题及建议

4.1 催化剂的国产化

目前,国内建成的甲醇制汽油项目,大多数仍采用国外催化剂。说明国产催化剂在催化剂反应活性、使用寿命等方面还存在一定的差距。因此,MTG产业应关注催化剂的国产化问题,提高国产催化剂的性能,进一步降低MTG生产企业成本。

4.2 副产物的增值利用

MTG合成汽油过程同时生成均四甲苯。对均四甲苯进行综合利用有利于提高MTG项目的竞争力。

均四甲苯是重要的精细化工原料,经氧化得到的均苯四甲酸二酐(均酐)与二胺类化合物聚合制成的聚酰亚胺工程塑料,是一种可耐高温、低温、辐射、冲击,具有优异电绝缘性能和机械性能的合成材料,可制成薄膜、纤维、漆包线漆、胶粘剂、层压板和模塑件等,被称为“黄金膜”,广泛应用于电子、电机、机械制造、原子能以及航天等部门。尽管我国均酐和聚酰亚胺产需均在几千吨数量级,主要原因是由于我国聚酰亚胺主要应用领域的电子材料产业刚刚起步。随着电子工业的发展,在提高产品质量的前提下,聚酰亚胺预计在未来几年内会以较快的速度增长。

4.3 切忌盲目发展

近年,我国甲醇产业发展较快,2013年产能达到约5 670万t/a,当年产量3 585万t,表观消费量约3 994万t,甲醇装置开工率约63%。一些企业和地方政府认为我国甲醇产能过剩,认为MTG是消耗过剩产能的有效途径,而忽略了我国甲醇制烯烃、甲醇制芳烃、醇醚燃料等领域对甲醇的巨大消费潜力。盲目发展甲醇制汽油可能会面临获取甲醇原料难、价格高且不可控等问题,而造成项目竞争力差的风险。

摘要：针对我国原油对外依存度较高等市场环境,提出发展甲醇制油产业;介绍了埃克森-美孚的固定床MTG、托普索一体化汽油合成技术(TIGAS)及中科院山西煤化所一步法MTG等甲醇制油工艺技术原理及应用现状,提出了产业发展应关注的问题及建议。

关键词：甲醇制汽油,市场调查,技术经济分析,述评

参考文献

[1]纪烨,张福琴.我国汽油市场及质量升级的影响[J].中国石油和化工经济分析,2013(11):6-8.

[2]庞小文,孟凡会.甲醇制汽油工艺及催化剂制备的研究进展[J].化工进展,2013,32(5):1014-1019.

M70车用甲醇汽油的技术研究 篇7

山西省在低比例车用燃料M15甲醇汽油应用方面的技术可靠性和市场规模化程度均居全国先进行列,但是,在车用燃料掺烧高比例甲醇的研究和应用方面,同M15甲醇汽油推广程度相比,却略显滞后。这里所说的“高比例”是指除M85和M100以外的甲醇含量大于15%、小于85%的车用甲醇汽油。由于多数工业甲醇企业生产的含有杂质的甲醇,在M15甲醇汽油添加量小,杂质总量较低,对普通发动机影响小,因此,M15甲醇汽油标准未对杂质指标做出规定。当甲醇含量增至70%时,就已经达到美国通用公司M85甲醇汽油GM 4713标准中的冬季指标值。按照GM 4713和DB 14/T 179,对M85,M100车用汽油的酸值及金属离子等杂质的技术要求,需对甲醇原料的杂质总量进行控制,才能保证燃油的合格。为解决工业甲醇的杂质净化问题,两年来我们攻关小组重点对M70车用甲醇汽油进行了试验。重点放在对工业甲醇的净化方法及M70甲醇汽油调配方面,同时进行了行车试验。

1 试验过程

1.1 主要试验仪器和设备

检验室通用天平,感量0.1 mg和10 mg各1台;多台石油产品检验仪器、如,凝点、馏程、胶质和密度测定仪;紫外分光光度计(岛津OY-120-02型);恒温水浴槽。

自制阳离子交换组合柱,不锈钢壳体(200 L/h),内装西安电力树脂厂大孔D111苯乙烯树脂;1 m3储罐,内衬不锈钢皮,自制;1 m3搪玻璃蒸馏釜;26 m2冷凝器(自制);FFV灵活燃料控制品1套(山西博世通新技术开发有限公司);甲醇预热器(不锈钢材质,夹套立式,导热油炉加温)。

1.2 试验用材料

工业甲醇含量>99.5%(来自山西多家甲醇厂);添加剂SL自制;90号汽油(延安炼油厂);吸水树脂(丙烯酰胺同丙烯酸共聚物,市购原料经聚合交连制得)。

1.3 工业甲醇的净化处理

工业甲醇的净化处理的深度是以净化甲醇同90号汽油复配的M70甲醇汽油,应符合GM 4713和DB 14/T 179标准中规定的杂质含量指标为原则,对不同的煤基气源合成制造的工业甲醇,按杂质品种和含量高低,选择不同的净化方法,同时避免深度净化造成净化成本增加。

1.3.1 简单蒸馏法

在1 m3蒸馏釜中加入500 L工业甲醇,再加入自制的吸水树脂0.5 kg,搅拌0.5 h,然后加热至柱顶,导出温度64℃～65℃,进入冷却器冷却收集在内衬不锈钢皮的储罐中待用。

1.3.2 阳离子交换法

将预热一定温度的工业甲醇,泵入再生好的阳离子交换柱中,在25℃～30℃,流量0.2 t/h工况条件下流出,对流出的净化甲醇的水分等杂质进行检验,评判净化效果[1]。

1.4 净化甲醇的存贮问题

用于净化后的甲醇存放在不锈钢皮内衬的贮罐内,放置30 d后杂质含量没有变化。

1.5 M70甲醇汽油的调配

M70甲醇汽油的配比,随地域的不同及气候条件的变化进行调整,净化甲醇65%～75%、汽油20%～30%、添加剂SL1%～～5%(皆为体积比)。调配时,从净化甲醇贮罐抽取一定量,泵入调配罐中,加入SL调节剂,再加入汽油,经循环混合过滤并对理化指标检验合格既得成品。

2 结果与讨论

2.1 M70甲醇汽油的理化指标和自检结果

M70甲醇汽油的理化指标和自检结果见表1。

2.2 M70甲醇汽油与类似不同比例甲醇燃料的性质比较

M70甲醇汽油与类似不同比例甲醇燃料的性质比较见表2。

从表2含氧量数据对比可知,大量使用甲醇及其衍生物可以减少CO,HC及碳烟的排放量,对保护环境有重要意义。M70甲醇汽油的雷德蒸汽压值低于93号和M15,存贮过程中挥发度小、逸出少、安全性高、损耗低。

2.3 工业甲醇和净化甲醇的理化指标

工业甲醇和净化甲醇的理化指标见表3。

2.3.1 简单蒸馏法处理结果

从表3看出紫外透过率的值改变不大,说明杂质去除率低。净化甲醇水分采用K-F水分测定仪测定,其质量百分数起初在简单蒸馏装置上蒸馏后变动不大,但经改用添加吸水树脂0.5%(质量比)的方法蒸馏,水分由0.5%降至0.2%,此值基本满足M70甲醇汽油的要求。

2.3.2 阳离子交换法净化效果

阳离子交换法净化效果见表4。

表4说明阳离子交换法(D111树脂)用于工业甲醇净化是可行的,试验装置在室外工作时,夏、秋季环境温度较高处理效果好,但冬、春季效果差,需将甲醇加温至30℃,故甲醇净化工段的设备除阳离子交换床布置在室内,其余均布置在室外。每吨净化成本增大100元。另外,发现阳离子交换床再生后,最好一次连续除杂至交换剂失效,断断续续地交换会使出力下降。

2.4 M70甲醇汽油行车试验

我公司对M70甲醇汽油行车试验固定在“东风标致”307型,排量2.0(车号晋AM1376)车上进行。为有可比性,行车路线也固定在太原机场至汾阳市北端的80 km高速公路上往返进行。2007年5月在修理厂安装了FFV灵活燃料控制器,进行了稳态调整后继续进行试车。2 a来间断进行了90次M70甲醇汽油和12次以M15甲醇汽油和93号汽油作为对比燃料的行车试验。总的来说,在不断调整添加剂SL加量的情况下,解决了冷启动差、动力性差、油耗比高、输油管严重溶涨、输油泵腐蚀磨损、车速大于90 km/h失速等问题。3种不同燃料的百千米油耗(L/h·km)统计值见表5。

从表5的数据可知,M70甲醇汽油同M15甲醇汽油和93号汽油的油耗比值分别为1.20和1.21。

针对行车试验出现的种种问题,首先把重点放在添加剂SL的比例的调剂上,其次将耐油胶管更换为氟硅胶管并安装了FFV灵活燃料控制器。安装后经过同原车的ECU系统进行了稳态电控参数的标定试验,标定后发动机控制系统调控快速,空燃比趋于合理,汽车行驶工况平稳。截至目前未发现异常,待行车里程达30 000 km时再行检查。

3 结语

工业甲醇的净化以阳离子交换法最为简单,易操作,经济性好。M70甲醇汽油在东风标致车上的油耗比为1.2。即1.2 t相当于1 t93号汽油;1.2 tM70的生产成本为5 600元,93号汽油的市价按6 000元/t计,节约400元。企业每生产1tM70甲醇汽油可获利300～500元,利润丰厚,和M15甲醇汽油的生产成本相比可下降10%～18%。该研究结果对M85甲醇汽油的生产有重要参考价值。

参考文献