醇類燃料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景課程名稱現(xiàn)代汽車技術(shù)班級(jí)姓名學(xué)號(hào)日期-1-醇類燃料在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景綜述報(bào)告摘要：為了緩解我國(guó)能源危機(jī)和環(huán)境污染,新型汽車燃料的開(kāi)發(fā)刻不容緩。本文較為詳細(xì)地介紹了醇類燃料的理化性質(zhì),闡述了醇類燃料的應(yīng)用現(xiàn)狀,分析了醇類燃料的發(fā)展前景。研究表明,醇類燃料代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽油作為汽車燃料,不但燃燒清潔,而且來(lái)源豐富,是理想的石油替代品。醇類燃料的大力推廣和應(yīng)用是加快新能源開(kāi)發(fā)、克服能源消費(fèi)制約、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的必由之路。關(guān)鍵詞：醇類燃料；甲醇；乙醇；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展前景ApplicationStatusandProspectsofalcoholfuelinautomobilesAbstract：InordertoalleviateChina'senergycrisisandenvironmentalpollution,thedevelopmentofnewvehiclefuelwithoutdelay.Thispaperdescribesthephysicalandchemicalpropertiesofalcoholfuelsindetails,describesthestatusoftheapplicationofalcoholfuelandanalyzestheprospectsforthedevelopmentofalcoholfuel.Studieshaveshownthatalcoholfuelinsteadofconventionalgasolineasamotorfuelhasmanyadvantages,suchasburningclean,havingarichsource.Topromoteandacceleratetheapplicationofalcoholfuelisthewaytoovercometheconstraintsofenergyconsumption,theonlywaytopromotecoordinatedeconomicdevelopment.Keywords:Alcoholfuel;Methanol;Ethanol0引言目前化石燃料是車用能源的主流。但是石油等化石燃料有兩大致命之處：一、化石能源是不可再生的能源，地球儲(chǔ)量有限?？焖俚慕?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)使地球上可供使用的化石能源日趨枯竭。二、在使用化石能源的過(guò)程中產(chǎn)生大量的污染物，造成環(huán)境惡化和急劇的全球氣候變化，從而影響人類生存環(huán)境。所以車用燃料的更新?lián)Q代問(wèn)題刻不容緩。德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)先后投入人力、物力進(jìn)行甲醇燃料及甲醇汽車配套技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，美國(guó)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)燃燒M85、M100的專用甲醇燃料的汽車。德國(guó)、瑞典、新西蘭等國(guó)先后曾推廣使用含15%甲醇的M15汽油，1987年美國(guó)加州開(kāi)始推廣使用含85%甲醇的甲醇汽油M85。20世紀(jì)70~80年代，美國(guó)加州德國(guó)等地均組織了甲醇汽車示范車隊(duì)。但從1998年之后，美國(guó)甲醇燃料汽車賀甲醇燃料卻都開(kāi)始減少。美國(guó)的甲醇汽車主要由克萊斯勒和福特生產(chǎn)，高峰時(shí)曾達(dá)到2萬(wàn)輛，在加州M85汽油站最多是曾達(dá)到近200家，最少時(shí)僅剩一家，而使用甲醇汽油的車輛也只是來(lái)往的校車。美國(guó)三大汽車公司通用、福特、克萊斯勒甚至在其用戶手冊(cè)上公開(kāi)聲明：使用甲醇汽油的車輛發(fā)生損害不在汽車的保修范圍之內(nèi)。目前，美國(guó)、歐洲、及日本汽車制造商都堅(jiān)決反對(duì)在汽油中摻燒甲醇，美國(guó)車用無(wú)鉛汽油標(biāo)準(zhǔn)ASTM4814中要求，汽油中甲醇含量最大不超過(guò)0.3%（V/V）;在歐洲，85/536/EEC法規(guī)中也規(guī)定，車用汽油中甲醇的添加量不應(yīng)超過(guò)3%（V/V），但相同時(shí)必須包括腐蝕抑制添加劑；德國(guó)方面對(duì)汽油中甲醇含量最大限度為3.5%（V/V）；日本對(duì)汽油中甲醇的檢出量要求不超過(guò)0.1%（V/V）。1998年12月，世界汽車制造商組織聯(lián)合發(fā)布的《世界燃料規(guī)范》中要求“不允許使用甲醇”；2004年4月，新一版的燃油規(guī)范中再次明確要求“不允許使用甲醇”。國(guó)外反對(duì)在汽油中加入甲醇，主要原因是甲醇腐蝕性比較大，目前的技術(shù)還不能很好解決甲醇汽油金屬腐蝕性問(wèn)題，汽車的耐久性（16萬(wàn)km）得不到保障。此外，由于甲醇有毒，使用不慎容易對(duì)人體造成傷害或致人死亡。我國(guó)甲醇主要是以煤炭為原料生產(chǎn)的，2008~2011年全國(guó)每年甲醇產(chǎn)量分別為1110萬(wàn)t、1110萬(wàn)t、1432萬(wàn)t、2226萬(wàn)t，總體上產(chǎn)量不高但基本穩(wěn)定。我國(guó)甲醇燃料用于汽車的試驗(yàn)研究主要在產(chǎn)煤大省山西省開(kāi)展，現(xiàn)在已經(jīng)取得明顯效果。2.2乙醇在汽車上的應(yīng)用現(xiàn)狀目前，有40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)開(kāi)發(fā)應(yīng)用了乙醇汽車。以美國(guó)和巴西應(yīng)用最多。在乙醇方面，巴西、美國(guó)等國(guó)曾先后推廣使用含10%、22%、85%等不同比例的車用燃料。巴西汽油只有20%乙醇含量的乙醇汽油和純乙醇燃料，美國(guó)市場(chǎng)上以10%乙醇含量的乙醇汽油為主。目前國(guó)際上乙醇燃料的總含量約為2400萬(wàn)t，巴西是世界上最大的乙醇生產(chǎn)國(guó)之一。推廣使用車用已成為我國(guó)的一項(xiàng)戰(zhàn)略性舉措。我國(guó)已正式頒布了GB18350-2001《變性燃料乙醇》和GB18351-2010《車用乙醇汽油》兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并將推廣應(yīng)用車用乙醇汽油列入“十五”發(fā)展計(jì)劃。在汽油車使用E100的技術(shù)方面，意大利菲亞特汽車公司與奧地利李斯特研究所一起研發(fā)了奧托循環(huán)乙醇燃料汽車。之后還開(kāi)發(fā)出了迪塞爾循環(huán)醇燃料汽車。在柴油車使用E100的技術(shù)方面，開(kāi)發(fā)了火花塞助燃乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)。分析研究表明，低濃度醇類燃料適合在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下使用。純燒乙醇應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行必要的改動(dòng)。3醇類燃料推廣的可行性及缺點(diǎn)3.1醇類燃料作為汽車燃料的優(yōu)點(diǎn)(1)醇類燃料辛烷值比汽油高,可采用高壓縮比,提高熱效率。但是,醇類的抗爆性敏感度大,中、高速時(shí)的抗爆性不如低速好。普通汽油與15%~20%的甲醇混合,辛烷值可達(dá)到優(yōu)質(zhì)汽油的水平。(2)蒸發(fā)潛熱大,使得醇類燃料的汽車?yán)鋯?dòng)困難和在低溫運(yùn)行時(shí)性能變化。(3)常溫下為液體,操作容易,攜帶方便。(4)可燃界限寬,燃燒速度快,可以實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒。(5)與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)有繼承性,特別是使用汽油、醇類混合燃料時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)變化不大。3.2醇類燃料代替化石燃料的缺點(diǎn)(1)熱值低。甲醇的熱值只有汽油的48%,乙醇的熱值只有汽油的64%。因此,與燃用汽油相比,在同等的熱效率下,醇類的燃燒經(jīng)濟(jì)性差。(2)沸點(diǎn)低。蒸汽壓高,容易產(chǎn)生氣阻。(3)甲醇有毒,會(huì)刺激眼結(jié)膜,通過(guò)呼吸、消化系統(tǒng)和皮膚接觸進(jìn)入人體,會(huì)造成人體中毒。(4)腐蝕性大。醇類具有較強(qiáng)的化學(xué)活性,能腐蝕鋁、鉛、錳、塑料、合成橡膠等,而這些材料是用汽油燃料汽車的典型材料。用汽油汽車中如燃油箱、油泵、油泵膜片、化油器、浮子和許多密封件等在甲醇汽車中將迅速損壞。(5)醇混合燃料易分層,因此,須加助溶劑。目前世界上許多國(guó)家主要采用甲醇燃料,還沒(méi)有在汽車上使用乙醇燃料。這主要是處于經(jīng)濟(jì)上的考慮和大量莊稼轉(zhuǎn)化成汽車燃料的副效應(yīng)。3.3醇類燃料對(duì)汽車性能的影響如果醇類燃料代替汽油、柴油作為汽車的能源，汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)必需作出相關(guān)的改變。原因是醇類燃料與化石燃料的性質(zhì)不同，所以使用不同的能源汽車的性能是會(huì)受到影響的。下面從汽車的動(dòng)力性與汽車的排放物質(zhì)兩個(gè)方面分析醇類燃料作為替代燃料的可行性。3.3.1醇類燃料對(duì)汽車動(dòng)力性的影響中國(guó)汽車技術(shù)研究中心對(duì)乙醇汽油進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，選用兩種車型（分別采用1.8L電噴發(fā)動(dòng)機(jī)和1.6L電噴發(fā)動(dòng)機(jī)）對(duì)三種乙醇汽油進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其摻燒比例分別為7.7%（E7.7）、10%（E10）、15%（E15），并與燃用93號(hào)汽油的結(jié)果進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3-1。表3-1E7.7、E10、E15與93號(hào)汽油的加速性對(duì)比車型加速時(shí)間/s變化率(%)加速時(shí)間/s變化率(%)加速時(shí)間/s變化率(%)汽油E7.7汽油E10汽油E151.8L4檔22.322.71.823.223.1-0.422.823.94.85檔30.029.3-3.331.531.4-0.330.030.51.71.6L4檔26.026.51.927.525.2-8.427.124.7-8.875檔37.338.53.237.337.71.138.036.4-4.2實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)乙醇的摻燒比例小于15%時(shí)，加速性沒(méi)有明顯的變化。如果不作任何調(diào)整，乙醇汽油的動(dòng)力性與基礎(chǔ)汽油變化不大。3.3.2醇類燃料對(duì)汽車排放性的影響研究結(jié)果表明：醇類轎車的常規(guī)污染物CO、和THC排放低于汽油轎車；非常規(guī)排放污染物中，甲醇汽車的醛酮尾氣排放高于汽油轎車，其甲醛的排放量是汽油的6倍，而其揮發(fā)性有機(jī)物（TVOC）排放的總量只有汽車的一半左右，其具體檢測(cè)結(jié)果如表3-2、3-3所示。表3-2CO、THC、排放測(cè)量結(jié)果常規(guī)污染物成分常規(guī)污染物測(cè)量值/(g/km)國(guó)三限值/(g/km)93號(hào)汽油醇類燃料車CO0.8730.6882.300THC0.0750.0630.2000.0620.0580.150表3-3整車排放中醛酮類排放的測(cè)量結(jié)果對(duì)比汽車燃料醛酮類化合物排放量/（mg/km）甲醛乙醛丙烯醛丙酮丙醛丁烯醛丁酮丁醛甲基丙烯醛苯甲醛戊醛甲基苯甲醛環(huán)己酮正己酮醛酮總量93號(hào)汽油1.7311.1211.2690.53700.0360.0960.0780.0600.0260.0500.2400.0453.2888.577工業(yè)甲醇10.1631.4767.4680.3990.0470.0660.0610.0610000.4460.06612.25532.508上述分析結(jié)果表明，從整體上來(lái)說(shuō)，使用醇類燃料是更有利于環(huán)保的，所以醇類燃料作為一種化石燃料的替代品從環(huán)保方面來(lái)講是行得通的。4醇類燃料的發(fā)展前景從上述分析可知，醇類燃料的應(yīng)用前景還是非常廣闊的。從醇類燃料的性質(zhì)方面來(lái)講，醇類燃料與化石能源的物理、化學(xué)性質(zhì)是較為接近的，如果能夠研發(fā)出一種工作性能穩(wěn)定的醇類用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，那么醇類汽車燃料的推廣是完全可行的。當(dāng)然當(dāng)前大部分汽車用的還是化石能源，所以醇類汽車燃料的推廣使用還有很多技術(shù)問(wèn)題需要解決。從醇類燃料的來(lái)源方面來(lái)講，我國(guó)也是不缺少制醇的原材料的。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，我國(guó)目前甘蔗年產(chǎn)量在8500萬(wàn)t左右，甘蔗是一種理想的生產(chǎn)生物乙醇的作物，可以保證原材料的充足供應(yīng)。當(dāng)然，僅僅靠甘蔗、秸稈是完全不夠的，如果能夠利用荒山、荒坡及鹽堿地種植木薯，生產(chǎn)乙醇，必將加快乙醇汽車的普及速度。從汽車性能方面來(lái)講，醇類燃料對(duì)汽車性能的影響是很小的，對(duì)汽車產(chǎn)生的加速度和力矩與化石燃料有差距但是差別不大。所以醇類汽車還是可以推廣使用的。如果技術(shù)更加成熟，醇類汽車將會(huì)迅速發(fā)展。從尾氣排放方面來(lái)講，醇類燃料替代化石燃料是有利于環(huán)境保護(hù)的，醇類燃料的使用大大減少了有害氣體的排放?？傊?，若技術(shù)攻關(guān)成功，成本控制得當(dāng)，車用乙醇燃料必將獲得更大的發(fā)展空間。5參考文獻(xiàn)【1】崔心存.醇燃料與靈活燃料汽車.化學(xué)工業(yè)出版社，2010.【2】陳振斌，李開(kāi)綿，等.