甲醇汽車使用性能分析

張剛 劉成利 王令兆

山東濰氫動力科技有限公司 山東濰坊 262404

1 關于甲醇燃料的簡介

甲醇具有超級清潔燃料的特征，生產甲醇的原料來源非常廣泛，除了煤、天然氣、其他生物質、煤層氣、焦爐氣和二氧化碳加氫等都可以生產甲醇，而且技術較為成熟，具有多重利好，這也給發展甲醇汽車提供了充分條件。根據中科院報告顯示，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、揮發性有機物和顆粒物微乎其微。同時，甲醇與汽油、柴油理化性質相近，便于儲存和運輸。此外，作為一種多用途的能量載體，甲醇可應用于石油化工原料、鍋爐燃料、船用燃料、車用燃料等多個領域。同時，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能載體。科學研究還表明，甲醇是許多工程菌培養基原料，是發展食品藥品工業的重要基礎。綜上所述，在當前和可預見的未來，甲醇作為一種具有清潔燃燒特性的能量載體，有著卓越的運輸優勢，并且來源廣泛，且兼具綠色、高效的經濟特征。

2 甲醇汽車的性能優勢

2.1 動力性能

低比例摻燒的甲醇汽車，通過調整燃料供給量，可以做到汽車動力性不下降；對于高比例或純甲醇汽車由于發動機壓縮比的提高（需要針對甲醇的發動機），動力性優于同類發動機。甲醇汽車的動力不比汽油汽車差，世界上最昂貴、速度最快、科技含量最高的F1賽車，還有航模，都是應用甲醇動力[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排放大幅下降，可以達到國家最新排放標準（國四）。甲醇汽車非常規排放的甲醛較高，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 經濟性

十二五期間，由于燃油價格較高，而天然氣價格較低，交通部從降低運營企業成本，在交通運輸企業中大力推廣使用燃氣車，并給予獎勵。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，但隨著國家補貼政策的變化，從2016年開始，天然氣客車的風光不再。相對應的是甲醇汽車的經濟性更體現實際需求。根據我國“富煤貧油”的實際情況，發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濟性，汽車使用甲醇燃料，成本僅相當于耗油成本的一半，與天然氣汽車相比，也有相當大的經濟性。車用天然氣價格為5.128元/千克，甲醇（2016年某市調研價）售價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（當量燃燒）客車155.73元/百公里。

3 甲醉汽車主要零部件適應性分析

3.1 電控單元參數分析

電控燃油噴射系統有開環控制和閉環控制兩種策略。發動機的工況不同，采用的控制方式就不同，除在發動機小負荷及中等負荷工況采用閉環控制外，其它工況都采用開環控制。開環控制是將通過試驗確定的發動機各工況的最佳供油參數預先存入電腦，在發動機工作時，電腦根據系統中各傳感器的輸入信號，判斷自身所處的運行工況，并計算出最佳噴油量，通過對噴油器噴射時間的控制，來控制混合氣的濃度，其運行結果對控制系統輸入端無影響。閉環控制是根據氧傳感器檢測排氣中氧含量的變化，判斷實際進入氣缸的混合氣空燃比，再通過電腦與設定的目標空燃比進行比較，并根據誤差修正噴油量，是空燃比保持在設定的目標值附近，其運行結果會反饋給控制系統，以此來調節下一個循環的噴油量[2]。

3.2 噴油器老化試驗研究

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

3.3 碳罐老化影響分析

隨著國家排放法規越來越嚴格，各種排氣凈化裝置的使用，從汽油中蒸發出的在整個排放污染物中占的比例越來越大，因此，現代汽車上控制蒸發排放也是治理汽車排放污染物的重點。蒸發排放控制系統中，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存從汽油箱中蒸發出的汽油蒸汽，當發動機工作后，依靠進氣管路中的真空把活性碳罐中的汽油蒸汽吸入進氣管，與空氣一同進入氣缸燃燒掉。活性碳罐也有一定的使用壽命，隨著使用時間的增長，其工作能力也在逐漸下降，吸附能力變弱，到了一定程度便不能起到儲存汽油蒸汽的作用了，這必然會導致油箱中蒸發出的汽油蒸汽得不到有效控制[3]。

總之，如今，高油價讓很多私家車主開始喘不過氣來，而那些搞運輸的車輛，其運輸成本也不斷攀升。面對持續高漲的油價，作為石油的替代能源——甲醇，似乎日漸被消費者接受。雖然對甲醇汽車的改裝，存在不少的質疑，特別是其安全性、對車輛的腐蝕性、年審難過等成為大家對甲醇汽車的詬病，但是其燃油的經濟性是汽油和柴油車沒法比擬的。將來，伴隨油價的持續高漲，甲醇汽車將具有可觀的發展潛力。