甲醇代用燃料在乘用车上的应用展望

作者:袁海马;黄昌瑞;王雷;张治国;张磊; 刊名:汽车实用技术 上传者:郭文胜

【摘要】文章简要介绍了国内外甲醇代用燃料在汽车上应用的历程,从甲醇燃料特性以及在汽车上应用的优缺点进行论述。当前,国内在大力推进甲醇代用燃料的应用,部分省市正在进行甲醇汽车的试点工作,但甲醇代用燃料在乘用车上的应用仍存在一定的局限性。

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前言近十年来,我国汽车工业的快速发展,国内汽车保有量急剧增加,带动国内社会经济蓬勃发展的同时,也加剧了石油资源的消耗量。海关总署最新数据显示,2018年11月份中国原油进口量为4287.2万吨,前11个月原油进口量为4.18亿吨,同比增长8.4%。随着原油进口量持续增加,原油对外依存度已从去年的67.4%,增长至72.3%。图1显示我国每年进口石油量占国内总需求量的占比逐年增加。石油是关系到民众衣食住行的重要资源,也是国家重要的战略物资,保障石油供给对经济发展和国家安全都具有重要意义。对于我国石油过度依赖进口的现状,我国一方面在提升石油的转化率,另一方面通过节能汽车开发措施提升能源效率、开发代用燃料部分替代石油产品。图1进口石油占国内总需求量的比例1甲醇代用燃料汽车应用1.1国外应用情况甲醇燃料在上世纪七十年代起开始在汽车上进行应用,推动力为石油危机,石油价格暴涨,各国考虑国家的能源安全和外汇平衡,纷纷研究石油的代用资源。醇类和醚类产品可以通过有机质、煤或天然气等资源来制取。甲醇代用燃料应用以美国为代表,在上世纪八十年代,即使石油价格已经下降,美国仍然立法推广甲醇汽车,主要考虑因素是甲醇汽车的污染物排放较低可以改善空气质量,甲醇代用燃料得到一定规模的应用。甲醇汽车技术已经完全成熟。但是由于石油公司出于自身利益考虑,减少甲醇燃料的基础设施投资建设,减少加注站,致使甲醇汽车使用便利性降低,用户不愿意用,逐渐失去应用市场。1.2国内应用情况我国能源基本情况是“贫油、少气、富煤”,石油对外依存度高,在上世纪八九十年代我国也进行了甲醇代用燃料的相关研究,主要方向为甲醇与汽油参混,先后将M15(甲醇占15%)汽油、M85(甲醇占85%)汽油研究列为技术攻关项目,并在山西、四川、重庆等地投入数百辆汽车进行试运营。进入新世纪以后,天津大学、吉利汽车、陕汽等高校及企业加大甲醇汽车研究投入,2004年在山西省展开甲醇燃料的试验示范推广工作,并于2009年推出《车用燃料甲醇》和《车用甲醇汽油(M85)》标准。自2012年起,逐步在山西、上海、陕西、甘肃、贵州五省十市开展甲醇汽车试点工作。至2018年,完成1024辆不同车型,分布在不同海拔地区的示范运行,累计总行驶1.84亿公里,取得阶段性研究成果,其中乘用车方面以城市出租车为主。2甲醇燃料特性及优缺点2.1甲醇燃料特性常温下,甲醇具有刺激性气味,易溶于水,易挥发的无色透明液体。化学上,其分子式为CH4O,是结构最为简单的饱和一元醇,结构中不含C-C键,含氧量达50%。甲醇的理化特性与汽油有一定的相似性,主要差异在低热值、汽化潜热、燃烧速率等方面。表1为甲醇、乙醇及汽油的主要参数对比。表1燃料参数表2.2甲醇燃料的应用优缺点分析由于我国的乘用车主要采用火花塞点火的汽油机,因此本文基于汽油机应用来进行甲醇燃料优缺点的分析。从理化特性及相关研究报告分析,甲醇燃料主要由以下优点:1)辛烷值比其汽油高,因此可以适度增大发动机的压缩比,提高发动机的热效率。2)汽油潜热比汽油大很多,在发动机大负荷工况下可以降低燃烧室的温度,降低爆震倾向,有助于提升发动机的动力性。3)甲醇是含氧燃料,燃烧速度比汽油快,发动机工作过程中燃烧持续期短,通过火花塞点火提前角的优化调整,可进一步提升热效率。4)含碳量比汽油低,而且分子中含氧,在燃烧室中可以进行更充分的燃烧,减少尾气中CH、CO及颗粒物的排放。因此,甲醇燃料与汽油相比,在发动机动力性、油耗、排放三个方面均有提升的潜力。乘用车的应用环境复杂多变,汽油在发动机上的应用,经过了长期的验证优化,技术

参考文献

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