醇类燃料在汽车上的应用现状及发展前景

醇类燃料在汽车上的应用现状及发展前景课程名称现代汽车技术班级姓名学号日期-1-醇类燃料在汽车上的应用现状及发展前景综述报告摘要：为了缓解我国能源危机和环境污染,新型汽车燃料的开发刻不容缓。本文较为详细地介绍了醇类燃料的理化性质,阐述了醇类燃料的应用现状,分析了醇类燃料的发展前景。研究表明,醇类燃料代替传统汽油作为汽车燃料,不但燃烧清洁,而且来源丰富,是理想的石油替代品。醇类燃料的大力推广和应用是加快新能源开发、克服能源消费制约、促进经济协调发展的必由之路。关键词：醇类燃料；甲醇；乙醇；应用现状；发展前景ApplicationStatusandProspectsofalcoholfuelinautomobilesAbstract：InordertoalleviateChina'senergycrisisandenvironmentalpollution,thedevelopmentofnewvehiclefuelwithoutdelay.Thispaperdescribesthephysicalandchemicalpropertiesofalcoholfuelsindetails,describesthestatusoftheapplicationofalcoholfuelandanalyzestheprospectsforthedevelopmentofalcoholfuel.Studieshaveshownthatalcoholfuelinsteadofconventionalgasolineasamotorfuelhasmanyadvantages,suchasburningclean,havingarichsource.Topromoteandacceleratetheapplicationofalcoholfuelisthewaytoovercometheconstraintsofenergyconsumption,theonlywaytopromotecoordinatedeconomicdevelopment.Keywords:Alcoholfuel;Methanol;Ethanol0引言目前化石燃料是车用能源的主流。但是石油等化石燃料有两大致命之处：一、化石能源是不可再生的能源，地球储量有限。快速的经济增长使地球上可供使用的化石能源日趋枯竭。二、在使用化石能源的过程中产生大量的污染物，造成环境恶化和急剧的全球气候变化，从而影响人类生存环境。所以车用燃料的更新换代问题刻不容缓。德国、美国、日本等国先后投入人力、物力进行甲醇燃料及甲醇汽车配套技术的研究开发，美国重点开发燃烧M85、M100的专用甲醇燃料的汽车。德国、瑞典、新西兰等国先后曾推广使用含15%甲醇的M15汽油，1987年美国加州开始推广使用含85%甲醇的甲醇汽油M85。20世纪70~80年代，美国加州德国等地均组织了甲醇汽车示范车队。但从1998年之后，美国甲醇燃料汽车贺甲醇燃料却都开始减少。美国的甲醇汽车主要由克莱斯勒和福特生产，高峰时曾达到2万辆，在加州M85汽油站最多是曾达到近200家，最少时仅剩一家，而使用甲醇汽油的车辆也只是来往的校车。美国三大汽车公司通用、福特、克莱斯勒甚至在其用户手册上公开声明：使用甲醇汽油的车辆发生损害不在汽车的保修范围之内。目前，美国、欧洲、及日本汽车制造商都坚决反对在汽油中掺烧甲醇，美国车用无铅汽油标准ASTM4814中要求，汽油中甲醇含量最大不超过0.3%（V/V）;在欧洲，85/536/EEC法规中也规定，车用汽油中甲醇的添加量不应超过3%（V/V），但相同时必须包括腐蚀抑制添加剂；德国方面对汽油中甲醇含量最大限度为3.5%（V/V）；日本对汽油中甲醇的检出量要求不超过0.1%（V/V）。1998年12月，世界汽车制造商组织联合发布的《世界燃料规范》中要求“不允许使用甲醇”；2004年4月，新一版的燃油规范中再次明确要求“不允许使用甲醇”。国外反对在汽油中加入甲醇，主要原因是甲醇腐蚀性比较大，目前的技术还不能很好解决甲醇汽油金属腐蚀性问题，汽车的耐久性（16万km）得不到保障。此外，由于甲醇有毒，使用不慎容易对人体造成伤害或致人死亡。我国甲醇主要是以煤炭为原料生产的，2008~2011年全国每年甲醇产量分别为1110万t、1110万t、1432万t、2226万t，总体上产量不高但基本稳定。我国甲醇燃料用于汽车的试验研究主要在产煤大省山西省开展，现在已经取得明显效果。2.2乙醇在汽车上的应用现状目前，有40多个国家和地区开发应用了乙醇汽车。以美国和巴西应用最多。在乙醇方面，巴西、美国等国曾先后推广使用含10%、22%、85%等不同比例的车用燃料。巴西汽油只有20%乙醇含量的乙醇汽油和纯乙醇燃料，美国市场上以10%乙醇含量的乙醇汽油为主。目前国际上乙醇燃料的总含量约为2400万t，巴西是世界上最大的乙醇生产国之一。推广使用车用已成为我国的一项战略性举措。我国已正式颁布了GB18350-2001《变性燃料乙醇》和GB18351-2010《车用乙醇汽油》两项国家标准，并将推广应用车用乙醇汽油列入“十五”发展计划。在汽油车使用E100的技术方面，意大利菲亚特汽车公司与奥地利李斯特研究所一起研发了奥托循环乙醇燃料汽车。之后还开发出了迪塞尔循环醇燃料汽车。在柴油车使用E100的技术方面，开发了火花塞助燃乙醇发动机。分析研究表明，低浓度醇类燃料适合在不改变发动机结构的情况下使用。纯烧乙醇应对发动机进行必要的改动。3醇类燃料推广的可行性及缺点3.1醇类燃料作为汽车燃料的优点(1)醇类燃料辛烷值比汽油高,可采用高压缩比,提高热效率。但是,醇类的抗爆性敏感度大,中、高速时的抗爆性不如低速好。普通汽油与15%~20%的甲醇混合,辛烷值可达到优质汽油的水平。(2)蒸发潜热大,使得醇类燃料的汽车冷启动困难和在低温运行时性能变化。(3)常温下为液体,操作容易,携带方便。(4)可燃界限宽,燃烧速度快,可以实现稀薄燃烧。(5)与传统的发动机技术有继承性,特别是使用汽油、醇类混合燃料时,发动机结构变化不大。3.2醇类燃料代替化石燃料的缺点(1)热值低。甲醇的热值只有汽油的48%,乙醇的热值只有汽油的64%。因此,与燃用汽油相比,在同等的热效率下,醇类的燃烧经济性差。(2)沸点低。蒸汽压高,容易产生气阻。(3)甲醇有毒,会刺激眼结膜,通过呼吸、消化系统和皮肤接触进入人体,会造成人体中毒。(4)腐蚀性大。醇类具有较强的化学活性,能腐蚀铝、铅、锰、塑料、合成橡胶等,而这些材料是用汽油燃料汽车的典型材料。用汽油汽车中如燃油箱、油泵、油泵膜片、化油器、浮子和许多密封件等在甲醇汽车中将迅速损坏。(5)醇混合燃料易分层,因此,须加助溶剂。目前世界上许多国家主要采用甲醇燃料,还没有在汽车上使用乙醇燃料。这主要是处于经济上的考虑和大量庄稼转化成汽车燃料的副效应。3.3醇类燃料对汽车性能的影响如果醇类燃料代替汽油、柴油作为汽车的能源，汽车的发动机必需作出相关的改变。原因是醇类燃料与化石燃料的性质不同，所以使用不同的能源汽车的性能是会受到影响的。下面从汽车的动力性与汽车的排放物质两个方面分析醇类燃料作为替代燃料的可行性。3.3.1醇类燃料对汽车动力性的影响中国汽车技术研究中心对乙醇汽油进行了大量的试验研究，选用两种车型（分别采用1.8L电喷发动机和1.6L电喷发动机）对三种乙醇汽油进行实验，其掺烧比例分别为7.7%（E7.7）、10%（E10）、15%（E15），并与燃用93号汽油的结果进行比较。实验结果见表3-1。表3-1E7.7、E10、E15与93号汽油的加速性对比车型加速时间/s变化率(%)加速时间/s变化率(%)加速时间/s变化率(%)汽油E7.7汽油E10汽油E151.8L4档22.322.71.823.223.1-0.422.823.94.85档30.029.3-3.331.531.4-0.330.030.51.71.6L4档26.026.51.927.525.2-8.427.124.7-8.875档37.338.53.237.337.71.138.036.4-4.2实验表明，当乙醇的掺烧比例小于15%时，加速性没有明显的变化。如果不作任何调整，乙醇汽油的动力性与基础汽油变化不大。3.3.2醇类燃料对汽车排放性的影响研究结果表明：醇类轿车的常规污染物CO、和THC排放低于汽油轿车；非常规排放污染物中，甲醇汽车的醛酮尾气排放高于汽油轿车，其甲醛的排放量是汽油的6倍，而其挥发性有机物（TVOC）排放的总量只有汽车的一半左右，其具体检测结果如表3-2、3-3所示。表3-2CO、THC、排放测量结果常规污染物成分常规污染物测量值/(g/km)国三限值/(g/km)93号汽油醇类燃料车CO0.8730.6882.300THC0.0750.0630.2000.0620.0580.150表3-3整车排放中醛酮类排放的测量结果对比汽车燃料醛酮类化合物排放量/（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环己酮正己酮醛酮总量93号汽油1.7311.1211.2690.53700.0360.0960.0780.0600.0260.0500.2400.0453.2888.577工业甲醇10.1631.4767.4680.3990.0470.0660.0610.0610000.4460.06612.25532.508上述分析结果表明，从整体上来说，使用醇类燃料是更有利于环保的，所以醇类燃料作为一种化石燃料的替代品从环保方面来讲是行得通的。4醇类燃料的发展前景从上述分析可知，醇类燃料的应用前景还是非常广阔的。从醇类燃料的性质方面来讲，醇类燃料与化石能源的物理、化学性质是较为接近的，如果能够研发出一种工作性能稳定的醇类用汽车发动机，那么醇类汽车燃料的推广是完全可行的。当然当前大部分汽车用的还是化石能源，所以醇类汽车燃料的推广使用还有很多技术问题需要解决。从醇类燃料的来源方面来讲，我国也是不缺少制醇的原材料的。我国是一个农业大国，我国目前甘蔗年产量在8500万t左右，甘蔗是一种理想的生产生物乙醇的作物，可以保证原材料的充足供应。当然，仅仅靠甘蔗、秸秆是完全不够的，如果能够利用荒山、荒坡及盐碱地种植木薯，生产乙醇，必将加快乙醇汽车的普及速度。从汽车性能方面来讲，醇类燃料对汽车性能的影响是很小的，对汽车产生的加速度和力矩与化石燃料有差距但是差别不大。所以醇类汽车还是可以推广使用的。如果技术更加成熟，醇类汽车将会迅速发展。从尾气排放方面来讲，醇类燃料替代化石燃料是有利于环境保护的，醇类燃料的使用大大减少了有害气体的排放。总之，若技术攻关成功，成本控制得当，车用乙醇燃料必将获得更大的发展空间。5参考文献【1】崔心存.醇燃料与灵活燃料汽车.化学工业出版社，2010.【2】陈振斌，李开绵，等.