汽油與甲醇混合燃料的性能以及排放分析

潘溫優(yōu)

【摘 要】本文結(jié)合相應(yīng)的試驗，以M15甲醇汽油為例，對其動力經(jīng)濟(jì)性以及排放特性進(jìn)行了研究和分析。

【關(guān)鍵詞】汽油；甲醇；混合燃料；性能；排放

1 甲醇汽油概述

甲醇汽油是一種新型環(huán)保燃料，主要是依照一定的體積比或者質(zhì)量比，結(jié)合嚴(yán)格的工藝流程，以甲醇、國標(biāo)汽油和適當(dāng)添加劑調(diào)配而成，屬于汽車用燃料的替代品，也是新能源的重要組成部分。甲醇汽油的特點包括良好的通用性和替代性、優(yōu)秀的互溶性、較強的動力性，同時不會對內(nèi)燃機造成腐蝕，品質(zhì)穩(wěn)定，節(jié)能效果好，而且便于進(jìn)行推廣，在可持續(xù)發(fā)展不斷深化的背景下，有著良好的發(fā)展前景[1]。

2 甲醇汽油的動力經(jīng)濟(jì)性及排放性能研究

2.1 樣品配置

2.1.1 基礎(chǔ)材料

一是汽油，選擇中石油銷售的93#汽油，滿足GB17930-2011的相關(guān)要求；二是甲醇，選擇某石化公司生產(chǎn)的成品，滿足GB/T23510-2009的指標(biāo)要求；三是汽油復(fù)合劑，屬于一種多功能添加劑，能夠提升汽油與甲醇混合燃料的低溫和遇水抗相分離性能，降低混合燃料的腐蝕性；四是汽油清凈劑，屬于無灰型多功能添加劑，具有良好的防腐、防銹、清凈性能。

2.1.2 樣品配置

在試驗中采用的三種不同的甲醇汽油，其中，1號為基礎(chǔ)汽油，2號則是利用基礎(chǔ)汽油添加15%的甲醇以及適當(dāng)?shù)钠蛷?fù)合劑，3號樣品是在2號樣品的基礎(chǔ)上，再加入一定比例的汽油清凈劑。

2.2 試驗設(shè)備及方法

2.2.1 試驗測試儀器

對于甲醇汽油性能的試驗，所需的測試儀器是多種多樣的，這里對幾種比較關(guān)鍵的設(shè)備進(jìn)行簡單討論：一是油耗儀，選擇日本小野公司生產(chǎn)的型號為FD-314的產(chǎn)品；二是紅外光譜多組分分析儀，奧地利 AVL 公司出品，設(shè)備型號SESAM-FTIR247；三是排放儀，同樣由奧地利 AVL 公司出品，設(shè)備型號CEB11；四是電渦流測功儀，湘儀動力測試儀器公司出品，型號為GW160。

2.2.2 試驗方法

依照《汽車發(fā)動機性能試驗方法》（GB/T18297-2001）的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗，在試驗前，需要對試驗用發(fā)動機進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以確保在更換燃油時不需要調(diào)整。同時，需要對各種儀器設(shè)備的精度進(jìn)行調(diào)整，保證試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。在進(jìn)行發(fā)動機試驗時，需要嚴(yán)格參照上述標(biāo)準(zhǔn)，將機油的溫度控制在81℃-95℃之間，經(jīng)冷卻液出口溫度控制在85℃-95℃之間[2]。

2.3 試驗結(jié)果分析

2.3.1 動力經(jīng)濟(jì)性

試驗結(jié)果表明，與普通汽油相比，甲醇汽油本身在動力性上略有下降，不過在加入了汽油清凈劑之后，又會在一定程度上對動力性進(jìn)行補償，因此其并不存在很大的差距。同時，相比于2號樣品，3號樣品由于加入了清凈劑，不僅功耗有所增加，油耗也有了一定的降低，表明汽油清潔劑除了基本的防腐和清凈效果之外，還具備增加功耗和節(jié)約油耗的效果。另外，考慮到甲醇汽油自身的熱值相對較低，針對三種樣品的等效比油耗進(jìn)行了對比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)發(fā)動機負(fù)荷在2800r/min時，三種樣品的等效燃油消耗率最低值基本相同，而當(dāng)負(fù)荷增加到3600r/min時，3號油的等效燃油消耗率最低值更低，這也表明甲醇汽油與普通汽油并不存在較大的等效比油耗差距，在經(jīng)濟(jì)性方面非常接近。

2.3.2 常規(guī)排放特性

常規(guī)排放主要包括了CO、THC以及NOx等排放物的研究。在外特性工況下，對三種排放物進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)相比于1號油，2號油在燃燒過程中排放的CO和THC明顯降低，平均降幅達(dá)到了9.5%左右，不過NOx的排放有所增加，平均升高幅度12.5%。而對比3號油與1號油，得到的結(jié)果類似，表明與普通汽油相比，甲醇汽油在常規(guī)排放方面CO和THC的排放有了明顯下降，而NOx的排放則有所上升（NOx排放如圖1）。不過，催化器后上述三種物質(zhì)的排放都有著顯著的降低，因此，在使用甲醇汽油時，應(yīng)該選擇優(yōu)質(zhì)的催化轉(zhuǎn)化器，以降低NOx的排放。

2.3.3 非常規(guī)排放特性

主要是針對國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)未限制的甲醛、乙醛等排放物進(jìn)行研究。同樣在外特性工況下進(jìn)行試驗，結(jié)果表明三種樣品在甲醇的排放上都比較低，而相比于1號基礎(chǔ)汽油，2號油和3號油在甲醇以及甲醛的排放上略高，不過在經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化器后，上述排放物都有所下降，達(dá)到了15mg/L以下，基本不會對環(huán)境造成污染。

2.3.4 安全性

雖然甲醇本身具備一定的毒性，但是根據(jù)相應(yīng)的試驗研究，甲醇汽油與普通汽油相比，毒性并沒有明顯的增加，而且其點燃爆炸濃度是普通汽油的四倍，相比于普通汽油更加安全[3]。

3 結(jié)語

本文以M15甲醇汽油為例，對汽油與甲醇混合燃料的性能以及排放進(jìn)行了分析和研究，結(jié)果表明，在現(xiàn)有的汽油機硬件條件下，甲醇汽油相比普通汽油的在功率方面有所降低，油耗率則會增加，不過兩者的等效燃油消耗率非常接近，在經(jīng)濟(jì)性上基本沒有差別。同時，甲醇汽油能夠顯著減少汽油機在運行過程中的CO和THC排放，具備良好的排放特性，尤其是利用催化轉(zhuǎn)化器，能夠進(jìn)一步減少污染物的排放，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李翔，裴毅強，秦靜，等.GDI發(fā)動機燃用甲醇及甲醇/汽油混合燃料的微粒排放特性研究[J].內(nèi)燃機工程，2015，36（2）：1-6.

[2]陽冬波，李東升，王志，王建昕.基于缸內(nèi)直噴的甲醇汽油混合燃料HCCI燃燒排放特性研究[J].內(nèi)燃機工程，2012，.33（2）：1-5.

[3]謝聰.甲醇汽油的排放特性與毒性分析[J].中外能源，2014，19（12）：22-27.

[責(zé)任編輯：王偉平]