甲醇汽车使用性能分析

张刚 刘成利 王令兆

山东潍氢动力科技有限公司 山东潍坊 262404

1 关于甲醇燃料的简介

甲醇具有超级清洁燃料的特征，生产甲醇的原料来源非常广泛，除了煤、天然气、其他生物质、煤层气、焦炉气和二氧化碳加氢等都可以生产甲醇，而且技术较为成熟，具有多重利好，这也给发展甲醇汽车提供了充分条件。根据中科院报告显示，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、挥发性有机物和颗粒物微乎其微。同时，甲醇与汽油、柴油理化性质相近，便于储存和运输。此外，作为一种多用途的能量载体，甲醇可应用于石油化工原料、锅炉燃料、船用燃料、车用燃料等多个领域。同时，也可以探索用较丰富的电力资源制造甲醇，用甲醇作为电力的储能载体。科学研究还表明，甲醇是许多工程菌培养基原料，是发展食品药品工业的重要基础。综上所述，在当前和可预见的未来，甲醇作为一种具有清洁燃烧特性的能量载体，有着卓越的运输优势，并且来源广泛，且兼具绿色、高效的经济特征。

2 甲醇汽车的性能优势

2.1 动力性能

低比例掺烧的甲醇汽车，通过调整燃料供给量，可以做到汽车动力性不下降；对于高比例或纯甲醇汽车由于发动机压缩比的提高（需要针对甲醇的发动机），动力性优于同类发动机。甲醇汽车的动力不比汽油汽车差，世界上最昂贵、速度最快、科技含量最高的F1赛车，还有航模，都是应用甲醇动力[1]。

2.2 排放性能

汽车使用低比例掺烧的甲醇汽车可以改善排放，高比例M85或纯甲醇汽车的尾气常规排放大幅下降，可以达到国家最新排放标准（国四）。甲醇汽车非常规排放的甲醛较高，并有未燃烧的甲醇，但是由于甲醇是含氧燃料，通过改善燃烧性和后处理装置，可以降低甲醛和未燃烧甲醇的排放。

2.3 经济性

十二五期间，由于燃油价格较高，而天然气价格较低，交通部从降低运营企业成本，在交通运输企业中大力推广使用燃气车，并给予奖励。从2010年开始，尤其是2012年-2015年，河北、山东、江苏、浙江、广东、四川等省是天然气客车的示范省，但随着国家补贴政策的变化，从2016年开始，天然气客车的风光不再。相对应的是甲醇汽车的经济性更体现实际需求。根据我国“富煤贫油”的实际情况，发展煤制甲醇可以使资源合理最大化利用。汽车使用甲醇燃料比使用汽油更具经济性，汽车使用甲醇燃料，成本仅相当于耗油成本的一半，与天然气汽车相比，也有相当大的经济性。车用天然气价格为5.128元/千克，甲醇（2016年某市调研价）售价1.517元/千克，CN_CITY工况6105M甲醇客车114.23元/百公里，天然气（稀燃）客车149.74元/百公里，天然气（当量燃烧）客车155.73元/百公里。

3 甲醉汽车主要零部件适应性分析

3.1 电控单元参数分析

电控燃油喷射系统有开环控制和闭环控制两种策略。发动机的工况不同，采用的控制方式就不同，除在发动机小负荷及中等负荷工况采用闭环控制外，其它工况都采用开环控制。开环控制是将通过试验确定的发动机各工况的最佳供油参数预先存入电脑，在发动机工作时，电脑根据系统中各传感器的输入信号，判断自身所处的运行工况，并计算出最佳喷油量，通过对喷油器喷射时间的控制，来控制混合气的浓度，其运行结果对控制系统输入端无影响。闭环控制是根据氧传感器检测排气中氧含量的变化，判断实际进入气缸的混合气空燃比，再通过电脑与设定的目标空燃比进行比较，并根据误差修正喷油量，是空燃比保持在设定的目标值附近，其运行结果会反馈给控制系统，以此来调节下一个循环的喷油量[2]。

3.2 喷油器老化试验研究

喷油器的作用是按照发动机的指令，控制燃油喷射量。电控燃油喷射系统全部采用电磁式喷油器，一般安装在各缸进气歧管或气缸盖上的各缸进气道处。喷油器头部的针阀计量部位是最精密的部分，计量间隙非常微小，这有利于更精确的控制喷油量，可以使发动机的空燃比尽可能达到最理想的状态。但这也最容易导致胶质的污染，只要针阀表面稍粘有胶质，就会使喷油器流量减少、喷雾锥角偏射等，导致发动机混合气不均匀、供油不足。另外，如果喷油针阀受到燃料的腐蚀，将会使喷孔增大及喷油针阀密封不严，导致发动机油耗增多、热起动困难等，使发动机性能下降，因此，对于使用甲醇燃料时必须要验证研究喷油器的腐蚀及老化情况。

3.3 碳罐老化影响分析

随着国家排放法规越来越严格，各种排气净化装置的使用，从汽油中蒸发出的在整个排放污染物中占的比例越来越大，因此，现代汽车上控制蒸发排放也是治理汽车排放污染物的重点。蒸发排放控制系统中，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储存从汽油箱中蒸发出的汽油蒸汽，当发动机工作后，依靠进气管路中的真空把活性碳罐中的汽油蒸汽吸入进气管，与空气一同进入气缸燃烧掉。活性碳罐也有一定的使用寿命，随着使用时间的增长，其工作能力也在逐渐下降，吸附能力变弱，到了一定程度便不能起到储存汽油蒸汽的作用了，这必然会导致油箱中蒸发出的汽油蒸汽得不到有效控制[3]。

总之，如今，高油价让很多私家车主开始喘不过气来，而那些搞运输的车辆，其运输成本也不断攀升。面对持续高涨的油价，作为石油的替代能源——甲醇，似乎日渐被消费者接受。虽然对甲醇汽车的改装，存在不少的质疑，特别是其安全性、对车辆的腐蚀性、年审难过等成为大家对甲醇汽车的诟病，但是其燃油的经济性是汽油和柴油车没法比拟的。将来，伴随油价的持续高涨，甲醇汽车将具有可观的发展潜力。