甲醇汽車使用性能分析

張剛 劉成利 王令兆

山東濰氫動(dòng)力科技有限公司 山東濰坊 262404

1 關(guān)于甲醇燃料的簡(jiǎn)介

甲醇具有超級(jí)清潔燃料的特征，生產(chǎn)甲醇的原料來(lái)源非常廣泛，除了煤、天然氣、其他生物質(zhì)、煤層氣、焦?fàn)t氣和二氧化碳加氫等都可以生產(chǎn)甲醇，而且技術(shù)較為成熟，具有多重利好，這也給發(fā)展甲醇汽車提供了充分條件。根據(jù)中科院報(bào)告顯示，其排放的二氧化碳量低于煤和石油的排放量50%以上，且排放的碳氧化物、硫氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物和顆粒物微乎其微。同時(shí)，甲醇與汽油、柴油理化性質(zhì)相近，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。此外，作為一種多用途的能量載體，甲醇可應(yīng)用于石油化工原料、鍋爐燃料、船用燃料、車用燃料等多個(gè)領(lǐng)域。同時(shí)，也可以探索用較豐富的電力資源制造甲醇，用甲醇作為電力的儲(chǔ)能載體。科學(xué)研究還表明，甲醇是許多工程菌培養(yǎng)基原料，是發(fā)展食品藥品工業(yè)的重要基礎(chǔ)。綜上所述，在當(dāng)前和可預(yù)見的未來(lái)，甲醇作為一種具有清潔燃燒特性的能量載體，有著卓越的運(yùn)輸優(yōu)勢(shì)，并且來(lái)源廣泛，且兼具綠色、高效的經(jīng)濟(jì)特征。

2 甲醇汽車的性能優(yōu)勢(shì)

2.1 動(dòng)力性能

低比例摻燒的甲醇汽車，通過調(diào)整燃料供給量，可以做到汽車動(dòng)力性不下降；對(duì)于高比例或純甲醇汽車由于發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的提高（需要針對(duì)甲醇的發(fā)動(dòng)機(jī)），動(dòng)力性優(yōu)于同類發(fā)動(dòng)機(jī)。甲醇汽車的動(dòng)力不比汽油汽車差，世界上最昂貴、速度最快、科技含量最高的F1賽車，還有航模，都是應(yīng)用甲醇動(dòng)力[1]。

2.2 排放性能

汽車使用低比例摻燒的甲醇汽車可以改善排放，高比例M85或純甲醇汽車的尾氣常規(guī)排放大幅下降，可以達(dá)到國(guó)家最新排放標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)四）。甲醇汽車非常規(guī)排放的甲醛較高，并有未燃燒的甲醇，但是由于甲醇是含氧燃料，通過改善燃燒性和后處理裝置，可以降低甲醛和未燃燒甲醇的排放。

2.3 經(jīng)濟(jì)性

十二五期間，由于燃油價(jià)格較高，而天然氣價(jià)格較低，交通部從降低運(yùn)營(yíng)企業(yè)成本，在交通運(yùn)輸企業(yè)中大力推廣使用燃?xì)廛嚕⒔o予獎(jiǎng)勵(lì)。從2010年開始，尤其是2012年-2015年，河北、山東、江蘇、浙江、廣東、四川等省是天然氣客車的示范省，但隨著國(guó)家補(bǔ)貼政策的變化，從2016年開始，天然氣客車的風(fēng)光不再。相對(duì)應(yīng)的是甲醇汽車的經(jīng)濟(jì)性更體現(xiàn)實(shí)際需求。根據(jù)我國(guó)“富煤貧油”的實(shí)際情況，發(fā)展煤制甲醇可以使資源合理最大化利用。汽車使用甲醇燃料比使用汽油更具經(jīng)濟(jì)性，汽車使用甲醇燃料，成本僅相當(dāng)于耗油成本的一半，與天然氣汽車相比，也有相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)性。車用天然氣價(jià)格為5.128元/千克，甲醇（2016年某市調(diào)研價(jià)）售價(jià)1.517元/千克，CN_CITY工況6105M甲醇客車114.23元/百公里，天然氣（稀燃）客車149.74元/百公里，天然氣（當(dāng)量燃燒）客車155.73元/百公里。

3 甲醉汽車主要零部件適應(yīng)性分析

3.1 電控單元參數(shù)分析

電控燃油噴射系統(tǒng)有開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種策略。發(fā)動(dòng)機(jī)的工況不同，采用的控制方式就不同，除在發(fā)動(dòng)機(jī)小負(fù)荷及中等負(fù)荷工況采用閉環(huán)控制外，其它工況都采用開環(huán)控制。開環(huán)控制是將通過試驗(yàn)確定的發(fā)動(dòng)機(jī)各工況的最佳供油參數(shù)預(yù)先存入電腦，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，電腦根據(jù)系統(tǒng)中各傳感器的輸入信號(hào)，判斷自身所處的運(yùn)行工況，并計(jì)算出最佳噴油量，通過對(duì)噴油器噴射時(shí)間的控制，來(lái)控制混合氣的濃度，其運(yùn)行結(jié)果對(duì)控制系統(tǒng)輸入端無(wú)影響。閉環(huán)控制是根據(jù)氧傳感器檢測(cè)排氣中氧含量的變化，判斷實(shí)際進(jìn)入氣缸的混合氣空燃比，再通過電腦與設(shè)定的目標(biāo)空燃比進(jìn)行比較，并根據(jù)誤差修正噴油量，是空燃比保持在設(shè)定的目標(biāo)值附近，其運(yùn)行結(jié)果會(huì)反饋給控制系統(tǒng)，以此來(lái)調(diào)節(jié)下一個(gè)循環(huán)的噴油量[2]。

3.2 噴油器老化試驗(yàn)研究

噴油器的作用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的指令，控制燃油噴射量。電控燃油噴射系統(tǒng)全部采用電磁式噴油器，一般安裝在各缸進(jìn)氣歧管或氣缸蓋上的各缸進(jìn)氣道處。噴油器頭部的針閥計(jì)量部位是最精密的部分，計(jì)量間隙非常微小，這有利于更精確的控制噴油量，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比盡可能達(dá)到最理想的狀態(tài)。但這也最容易導(dǎo)致膠質(zhì)的污染，只要針閥表面稍粘有膠質(zhì)，就會(huì)使噴油器流量減少、噴霧錐角偏射等，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣不均勻、供油不足。另外，如果噴油針閥受到燃料的腐蝕，將會(huì)使噴孔增大及噴油針閥密封不嚴(yán)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)油耗增多、熱起動(dòng)困難等，使發(fā)動(dòng)機(jī)性能下降，因此，對(duì)于使用甲醇燃料時(shí)必須要驗(yàn)證研究噴油器的腐蝕及老化情況。

3.3 碳罐老化影響分析

隨著國(guó)家排放法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格，各種排氣凈化裝置的使用，從汽油中蒸發(fā)出的在整個(gè)排放污染物中占的比例越來(lái)越大，因此，現(xiàn)代汽車上控制蒸發(fā)排放也是治理汽車排放污染物的重點(diǎn)。蒸發(fā)排放控制系統(tǒng)中，起主要作用的便是活性碳罐。活性碳罐的主要作用便是吸附并儲(chǔ)存從汽油箱中蒸發(fā)出的汽油蒸汽，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作后，依靠進(jìn)氣管路中的真空把活性碳罐中的汽油蒸汽吸入進(jìn)氣管，與空氣一同進(jìn)入氣缸燃燒掉。活性碳罐也有一定的使用壽命，隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，其工作能力也在逐漸下降，吸附能力變?nèi)酰搅艘欢ǔ潭缺悴荒芷鸬絻?chǔ)存汽油蒸汽的作用了，這必然會(huì)導(dǎo)致油箱中蒸發(fā)出的汽油蒸汽得不到有效控制[3]。

總之，如今，高油價(jià)讓很多私家車主開始喘不過氣來(lái)，而那些搞運(yùn)輸?shù)能囕v，其運(yùn)輸成本也不斷攀升。面對(duì)持續(xù)高漲的油價(jià)，作為石油的替代能源——甲醇，似乎日漸被消費(fèi)者接受。雖然對(duì)甲醇汽車的改裝，存在不少的質(zhì)疑，特別是其安全性、對(duì)車輛的腐蝕性、年審難過等成為大家對(duì)甲醇汽車的詬病，但是其燃油的經(jīng)濟(jì)性是汽油和柴油車沒法比擬的。將來(lái)，伴隨油價(jià)的持續(xù)高漲，甲醇汽車將具有可觀的發(fā)展?jié)摿Α?/p>