甲醇汽车与甲醇燃料

山西能与节能2007年第4期(总第47期)SHANXI ENERGY AND CONSERVATION2007年12月出版甲醇汽车与甲醇燃料钱新荣(中国科学院山西煤炭化学研究所,山西太原030001)摘要:甲醇是含氧燃料之一,它同传统的汽油存在一定的差别,因此设计制造甲醇发动机和甲醇汽车都应考虑甲醇的特性,同时甲醇汽车所使用的燃料必须符合燃料甲醇质量标准,以保证发动机的正常运行。关键词:汽车;燃料;甲醇;汽油中图分类号:TQ223121文献标志码:A1奇瑞甲醇一汽油燃料轿车的成功开发汽油的特性进行的。汽油是C~C1的烃类混合物,其沸程范围宽达35℃-200℃,甲醇是单一沸点(65℃)的化合物,奇瑞汽车有限公司对国内外甲醇汽车研制开发状况进两者的物理化学性质比较如表1所示。行大量的前期调研工作,接着又投人了1600万元资金进行表1甲醇和汽油的物理化学性质发动机和整车的研制,经过不断努力终于成功开发了拥有自主知识产权的奇瑞新旗云牌甲醇汽油燃料轿车。此前分子式CHOHC-C,的碳氢化合物我国甲醇汽车的研究示范工作重点是在各种比例甲醇的掺相对分子质量32.04约100烧以及“在用车”的改装上,这次奇瑞公司推出的甲醇轿车元素质量组成填补了我国自主生产甲醇汽车的空白,开创了我国推广应碳氢化合物用甲醇汽车的新局面。C奇瑞公司在山西太原对新车进行为期数月的道路行车试密度(20℃)(kg)0.7920.73验取得了满意的试验结果2070年6月11日在大原市召开了泳点r-96.0山西评价会,受到与会的国家发改委,国内汽车行业及醇汽部门的领导、专家们的高度评价,并建议今后继续扩大试验规模,为沸点℃甲醇汽车的批量生产和产业化积累更多的经验和技术依据。汽化热/(kJ/kg)1167293~8412汽车与燃料蒸汽压(38℃)/mmHg362-77519世纪人们根据热力学热能功转化定律发明了内燃水中溶解度/(mL互溶100-200机其中汽油机的“奥托(oto)循环”是内燃机的循环之一,闪点r亦即利用液体或气体燃料,直接在气缸中燃烧爆震,产生巨蒸汽度(10320c0n)14大的压力,推动活塞往复运动,再由曲轴转化为平面移动作燃烧上功,内燃机是汽车的“心脏”,而燃料则是产生“能量”的“血体积分数隔%液”,两者是相互依存而密不可分的。13~-12柴油机是依据“ Diesel循环”也是利用燃料燃烧产生的6.0能量转化为对外作功不论是汽油机还是柴油机都要依据所沮度陀用燃料的特性如沸程、蒸汽压抗爆性等选择合理的参数进自然温度rC行内燃机各部件的设计。辛烷值112(RON)70-90(MON)3汽油与甲醇理论混合气进气温度r122427803.1汽油和甲醇的物理化学性质比较理论中国煤化工汽油是发动机的传统燃料,发动机的设计制造都是按层流CNMHG收稿日期:2007-07-2532甲醇的特点作者简介:钱新荣(1934—),男,江苏无锡人,1956年毕业于天津大学化工系,研究员。a)辛烷值比汽油高,因此可以提高发动机的压缩比,发14山西能与节能2007年12月动机的热效率明显提高。现有甲醇生产厂都是按照化工甲醇的标准进行甲醇生b)甲醇的燃烧速度和火焰传播速度比汽油快,所以燃产,化工甲醇主要用作化工原料。所以产品纯度是质量控制烧的定容性较好燃烧持续期短,过后燃烧程度小,有利于热的主要内容,标准中12项指标都是围绕甲醇化合物自身特效率提高。性制定的。而燃料甲醇作为发动机燃料必须按照发动机燃料c)甲醇是含氧燃料,在燃烧过程中有自供氧效应,在的燃烧特性来制定标准,所以两者的要求有所区别。内燃机中燃烧较均匀,减少了局部富氧或缺氧的几率,CO和4.1标准内容不同HC的产生量减少,排放量降低,从而使燃烧效率和热效率均化工甲醇已有质量标准GB338-2004。提高,能耗率降低有12项指标色度、密度沸程、高锰酸钾试验、水溶性试验d)甲醇的汽化热比汽油高两倍多,当其进入气缸后,水份含量酸度、碱度羰基化合物、蒸发残渣硫酸冼涤、乙醇量。能吸收沿途管壁面后周围高温零件壁面的热量而使自己蒸燃料甲醇目前只有山西省地方标准DBl4/T93-2002发,利用了废热余热而使自身的能位提高,又降低了气缸、燃有8项指标密度沸程酸度、碱度、蒸发残渣、水分含烧室和气缸盖的温度,从而减少了外传热量提高了热效率。量羰基化合物、辛烷值e)甲醇的着火燃烧浓度界限比汽油的相应范围宽得多,42生产工艺不同所以比汽油更容易稀燃,稀燃是一种节能燃烧和完善燃烧的化工甲醇生产的目的是纯甲醇。合成工艺用的催化剂形式,它有利于热效率的提高,而且,压缩比愈高,负荷愈大,性能尽量提高甲醇的选择性和转化率,大于1个碳的醇类作愈容易稀燃。为残渣必须蒸馏除掉f)甲醇的含碳量比汽油低,它在气缸内充分燃烧后排燃料甲醇是用作发动机燃料,辛烷值是一项重要指标出的最终产物为CO2和HO因此,大大减少了碳粒和CO的除甲醇外,CC醇类对改善燃烧性能有用所以对合成催化排出,也使热效率和经济性改善。剂的要求尽量提高CrC4醇类的选择性和转化率,对造成喷g)使用甲醇可将点火提前角和喷油提前角调整到最佳油嘴堵塞和结碳的杂质必须除去。值,从而获得更高的热效率和更大的功率33甲醇燃料的缺陷5甲醇汽车与甲醇燃料a)腐蚀性凡用甲醇作为发动机燃料的汽车统称为甲醇汽车。其甲醇以及甲醇燃烧反应过程中产生的甲醛、甲酸、大量中利用甲醇部分代替汽油的称为“掺烧”,如MyMa如用甲水蒸汽、未燃甲醇等均对金属表面有腐蚀性,造成燃烧室周醇85%-100%(M“Mm)替代汽油则称为全甲醇汽车,低中围机件的磨损,如进排气门座、进排气门、气门导管、活塞环、比例甲醇摻烧可以不改动原有发动机,但因甲醇特性与汽油缸套等。所以在设计新的发动机时要选择合适的机件材质和发动机不相适应故应加入某些添加剂使甲醇“变性”,以弥热处理工艺,如气门将铁类合金改为镍类合金气门座烧结补本身存在的缺陷。对全甲醇汽车则应按照甲醇特性重新设材料中添加硬质微粒并作铅熔渗处理、活塞环镀铬等。计制造甲醇发动机。甲醇汽车使用化工甲醇应将甲醇“变性”,变成燃料甲醇,然后再配制成甲醇燃料游八年醇会使一般的橡胶塑料件溶胀所以在油箱油系、6甲醇汽车的推广应用道等接触甲醇的部件,应该选择耐溶胀材料c)冷起动a)奇瑞汽车公司推出全新的甲醇汽车,其基础是先前甲醇的初沸点比汽油高,甲醇的汽化潜热(1167kkg)曾对甲醇发动机进行大量的研发工作是汽油的(380~500kkg)二倍多,甲醇在进气管道内汽化发动机本体开发:压缩比变更、火花塞匹配、零部时要吸收大量的热使进气管温度降低造成甲醇汽化困难,件开发等。并且混合气温度很低,进入气缸后造成缸温很低,并且甲醇燃油系统开发解决油泵、油箱、油管、油滤的耐醇汽化量少,难以着火起动。另外,由于甲醇导电率高于汽油,问题。在冷起动时,由于使用过浓的混合气,混合气中的液态成分冷起动:设计冷起动喷嘴,增设起动用注油系统较多,易于引起火花塞短路。目前冷起动问题通过各种手段用单点喷射,发动机ECU内集成冷起动系统控制程序冷起已获得解决动操作自动启停等。d)非常规排放物高电控开发:使整体经济性能和排放性能等各项指甲醇燃烧反应过程中产生甲醛、甲酸等化合物作为非标达到开发预期目标常规排放的污染物比汽油燃烧排放量要多,但当用专用催化b)燃料甲醇质量是甲醇汽车保持正常运行的重要保证器处理后可以达到尾气排放标准要求所以要求从燃料甲醇生产厂,输配、加注系统,直到汽车油箱e)甲醇和汽油互溶性差入口中国煤化工而且燃料甲醇最好由甲醇和汽油的互溶性差。特别是含有少量水份时分层定点现象更为严重,当采用低比例甲醇掺烧时,可以用加入添加CNMHG影啊丁和科发动机磨损程度的关剂的办法解决。键因素,所以应使用专用润滑油,奇瑞汽车公司已研发出这4化工甲醇与燃料甲醇种甲醇发动机的专用机油。