我國(guó)車用乙醇汽油使用對(duì)車輛性能的影響以及發(fā)展建議

　　摘要：乙醇是代替石化燃料的可再生能源主流之一，文章主要對(duì)發(fā)展乙醇汽油燃料的優(yōu)勢(shì)及現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評(píng)述，并重點(diǎn)提出乙醇汽油對(duì)車輛性能造成的影響和解決辦法，從而為我國(guó)推廣使用車用乙醇汽油工作提供參考。

　　關(guān)鍵詞：乙醇汽油；現(xiàn)狀；車輛性能；解決辦法

　　近年來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)及交通運(yùn)輸業(yè)飛速發(fā)展，對(duì)能源的需求也日益增長(zhǎng)。而另一方面世界石油資源日趨減少，石油燃料短缺同時(shí)，隨著我國(guó)內(nèi)燃機(jī)保有量的穩(wěn)定增長(zhǎng)，內(nèi)燃機(jī)排放所帶來(lái)的大氣污染也日益嚴(yán)重。因此尋找一種清潔的代用燃料已成為許多相關(guān)科技工作者的研究目標(biāo)。

　　對(duì)于車用發(fā)動(dòng)機(jī)而言，在目前眾多的代用燃料方案中，乙醇作為一種現(xiàn)實(shí)的可再生的清潔燃料備受矚目。我國(guó)目前有9個(gè)省在推廣摻和10%乙醇的車用乙醇汽油，各地在車輛使用乙醇汽油過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題沒(méi)能釆取統(tǒng)一規(guī)范的處理方法，主要原因在于我國(guó)雖然形成了一整套較為完善的針對(duì)使用汽油作燃料的汽車檢査、維護(hù)、修理的方法，對(duì)使用乙醇汽油作燃料的車輛檢查、維護(hù)、修理等保障技術(shù)卻沒(méi)有開(kāi)展研究，這對(duì)我國(guó)順利推廣使用乙醇汽油工作形成了障礙。

　　1. 燃料乙醇工業(yè)發(fā)展概況

　　車用乙醇燃料是指把變性燃料乙醇按照汽油或柴油按比例混配而成的車用燃料。乙醇燃料替代汽油或柴油用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，尾氣排放量比用汽油和柴油都低，對(duì)環(huán)境更有利。隨著公眾環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源供給壓力的加大，燃料乙醇產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)得到廣泛重視與發(fā)展。

　　1979年初，當(dāng)時(shí)的美國(guó)總統(tǒng)卡特宣布，使用和推廣添加10%乙醇的汽油可以免征聯(lián)邦稅。至今，這種稱為gasohol的汽油隔（E1。己在全美普遍使用。1996年，美國(guó)國(guó)家地質(zhì)綜合考察部的一篇研究報(bào)告指出，作為汽油抗爆劑的MTBE（甲基叔丁基醒），對(duì)地下水質(zhì)有污染。由于含10%乙醇的汽油不要求改動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，在減少空氣污染方面與MIBE有相同的效果、因此各乙醇生產(chǎn)公司對(duì)其發(fā)展持樂(lè)觀態(tài)度。

　　巴西汽車燃料的34%是酒精，每年作為燃料消耗掉的乙醇約為3.8億加侖。乙醇燃料的推廣得到了政府的大力支持，現(xiàn)在用甘蔗生產(chǎn)的乙醇為巴西1200萬(wàn)輛小汽車中的1/3提供能源。1999年，巴西政府執(zhí)行計(jì)劃把20萬(wàn)輛出租車和80萬(wàn)輛政府用車改用酒精醇燃料。乙醇燃料己經(jīng)是巴西的一個(gè)很成熟的產(chǎn)業(yè)，為社會(huì)提供了大量的就業(yè)機(jī)會(huì)，巴西也成為世界最大的乙醇消費(fèi)國(guó)之一。

　　在歐洲--歐共體于1992年通過(guò)法律統(tǒng)一了礦物油的價(jià)格，并對(duì)再生能源的使用施行免稅政策。瑞典和法國(guó)政府都有發(fā)展乙脖燃料的相關(guān)政策。法國(guó)乙醇燃料的試驗(yàn)在80年代己經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行，到2005年，法國(guó)5%燃料可能來(lái)自再生能源。近來(lái)，乙醇的摻合量不斷擴(kuò)大，如用47%乙醇與53%異丁烯混合成ETBE。

　　我國(guó)是世界上第二大石油消費(fèi)國(guó)，1993年，我國(guó)開(kāi)始成為石油凈進(jìn)口國(guó)，2001年我國(guó)耗原油2億噸，進(jìn)口原油6500萬(wàn)噸，進(jìn)口油占國(guó)內(nèi)耗油的32.5%,已超過(guò)國(guó)際安全警戒線30%。預(yù)計(jì)到2025年，進(jìn)口原油占國(guó)內(nèi)耗油比例將達(dá)到80%。我國(guó)目前各個(gè)大中城市大氣污染嚴(yán)重,其中60%的汚染物來(lái)自于機(jī)動(dòng)車所排放的尾氣。我國(guó)政府已經(jīng)充分認(rèn)識(shí)到了發(fā)展乙?guī)剂系闹匾?，?001年頒布了燃料乙醇和《車用乙醇汽油》兩個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),并在河南、吉林、黑龍江、安徽等省開(kāi)展使用車用乙醇汽油試點(diǎn)，燃用在汽油中添加10%無(wú)水乙醇的混合燃料，生產(chǎn)乙醇使用的原料主要為玉米。截至2005年4月1日，我國(guó)的東三省、河南和安徽:已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了封閉推廣乙醇汽油，禁止銷售普通汽油。山東7個(gè)地市、江蘇5個(gè)地市、河北6個(gè)地市成為局部試點(diǎn)城市。

　　2. 使用乙醇燃料的優(yōu)勢(shì)

　　乙醇作為一種醇類燃料，具有和其它醇類燃料共有的優(yōu)點(diǎn)：

　　(1）醇類中含有氧基，碳?xì)浔鹊?，可?shí)現(xiàn)無(wú)煙燃燒，污染輕微.燃燒干凈，能顯著降低CO的排放，在高緯度地區(qū)尤其有競(jìng)爭(zhēng)力。

　　(2)醇燃料的辛烷值高，可通過(guò)提高壓縮比來(lái)提高熱效率。

　　(3）醇的氣化潛熱大、蒸氣壓力低、能降低缸內(nèi)溫度，減少發(fā)動(dòng)機(jī)熱負(fù)荷，降低NO排放量，減少壓縮負(fù)功，并可提髙充氣系數(shù)：另外在發(fā)生交通事故時(shí)，由于乙醇的蒸發(fā)遠(yuǎn)比汽油慢，故發(fā)生起火的危險(xiǎn)性要比汽油低得多，由此減少因這方面原因所造成的損失，美國(guó)環(huán)保署曾預(yù)測(cè)若釆用醇燃料，那么95%的事故火災(zāi)都能夠得到避免。

　　(4）醇的冰點(diǎn)比汽油低得多，故無(wú)需擔(dān)心在環(huán)境溫度較低時(shí)，象汽油那樣在化油器中容易結(jié)冰，影響化油器正常工作。

　　(5）醇類的著火極限寬、燃燒速度快，在稀混合氣燃燒時(shí)仍能保持較高的火焰?zhèn)鞑ニ俣?，這就使在選擇運(yùn)轉(zhuǎn)工況時(shí)有較大的自由度，有利于凈化排氣及降低油耗。

　　3.需要解決的技術(shù)問(wèn)題

　　(1）由于乙醇的熱值比汽油低得多，因此會(huì)導(dǎo)致當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)供油系不變時(shí)，汽油機(jī)的功率和扭矩要下降，重量比油耗要增加；排氣溫度低，催化器預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)。

　　(2)由于乙醇的氣化潛熱高，會(huì)帶來(lái)如下問(wèn)題：不利于燃料的蒸發(fā)，使混合氣形成及冷起動(dòng)困難；在發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)不作變動(dòng)的情況下，點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)使用摻醇燃料后，汽車的驅(qū)動(dòng)性能變差，動(dòng)態(tài)響應(yīng)不好，表現(xiàn)在變速及行駛屮產(chǎn)生遲飩及蹣跚現(xiàn)象特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)減速時(shí)，由于進(jìn)氣管壓力很低，會(huì)使充氣效率降低，殘余廢氣增多，從而可能使發(fā)動(dòng)機(jī)失火，HC急劇升高；使壓縮終了時(shí)缸內(nèi)溫度降低，因而延長(zhǎng)了混合氣著火前的滯燃期。

　　(3）由于乙醇的導(dǎo)電力、溶解力和腐蝕力比汽油強(qiáng)，故有可能發(fā)生乙醇吸水，與水及發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油形成乳化液，妨礙潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑作用，使活塞頭部，與活塞頭道環(huán)相接觸過(guò)的缸套上部，氣門座處磨損加劇；對(duì)一些鋁、鎂、鋅的合金，鍍鉛錫的鋼板及有些黑色金屬有腐蝕作用并能把汽油機(jī)供油系統(tǒng)及燃油分配系統(tǒng)管路中的沉積物溶解剝落下來(lái)，從而導(dǎo)致濾清器阻塞，降低其過(guò)濾能力。

　　(4）由于乙醇帶極性而汽油不帶極性，故它難以和燃料相溶，尤其難以與不含芳香烴或芳香烴含量少的燃料相溶。醇中含水量及溫度對(duì)醇和汽油的相溶性有較大影響。

　　(5）乙醇本身的蒸氣壓比汽油低，蒸氣壓過(guò)低，不利于車輛的啟動(dòng)和急加速：但低比例乙醇與汽油的混合燃料的蒸氣壓卻比汽油高，蒸氣過(guò)高，又容易引起氣阻。

　　(6）乙醇及其與汽油的混合物對(duì)某些非金屬材料有溶脹作用，會(huì)使某些密封件脹大、失去彈性、變脆、起裂，從而失去正常功效。尤其是對(duì)由聚丙烯類構(gòu)成的密封件影響特別大。所以2000年后，車用密封件全部改成抗溶脹密封件。

　　(7)乙醇汽油的蒸發(fā)排放比純汽油高；乙醇排放高，乙醇還會(huì)與NO、在大氣中發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而生成硝酸過(guò)氧化鈦，它對(duì)植物有毒害，也是導(dǎo)致其突變的誘因；著火極限寬，火焰無(wú)色無(wú)煙，火災(zāi)隱患大；乙醇的辛烷值雖高，但靈敏度也大，使得使用乙醇汽油的發(fā)動(dòng)機(jī)在負(fù)荷增加時(shí)，乙醇汽油的抗爆性下降。

　　以上問(wèn)題，可以采取的措施有：

　　(1）充分利用醇類燃料抗爆燃性好的特點(diǎn)，適當(dāng)提高壓縮比，以提高熱效率，盡量抵消其熱值低所帶來(lái)的負(fù)面影響。

　　(2）由于醇的稀釋效應(yīng)和致冷作用，缸內(nèi)壓縮終點(diǎn)的溫度較低，因此町適當(dāng)加大點(diǎn)火提前角，以更有利燃燒過(guò)程。

　　(3）當(dāng)混合燃料中醉量較多時(shí)，為使混合氣不過(guò)稀保證必要的動(dòng)力性，有必要加大供油量，重新確定空燃比及供油特性，另外還應(yīng)當(dāng)優(yōu)化進(jìn)氣管的設(shè)計(jì)，使各紅燃油的分配盡可能均勻。

　　(4）選擇適當(dāng)?shù)幕鸹ㄈ盎鸹ㄩg隙，以避免早燃，最大火花塞溫度宜低于汽油機(jī)的溫度。也可以采用一些預(yù)防早燃的機(jī)油抗磨劑，具備閃融技術(shù)的機(jī)油抗磨劑是可以有效預(yù)防該類問(wèn)題。閃融抗磨劑主要技術(shù)在司有普抗磨劑技術(shù)中。

　　(5）為改善起動(dòng)性能，可在進(jìn)氣道釆用加熱措施或使用起動(dòng)加濃裝置或引入帶空氣的噴油器，使燃油粒更細(xì)化或先用汽油或其它適合起動(dòng)要求的燃料輔助起動(dòng)。

　　(6）為縮短催化器的預(yù)熱時(shí)間，可將催化器向排氣口方向移動(dòng)，國(guó)外也有釆取通入二次空氣燃燒措施的方案。

　　(7)盡量釆用EGR，以降低乙醇的蒸發(fā)排放，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

　　(8）使用較高比例的乙酵汽油燃料時(shí)，還應(yīng)加大首道活塞環(huán)及其它薄弱零件的強(qiáng)度，改善首道活塞環(huán)及氣閥的磨損，加大燃油箱。

　　(9）發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化時(shí)，可釆用對(duì)進(jìn)入缸內(nèi)的燃料和空氣進(jìn)行開(kāi)環(huán)精佔(zhàn)，以縮短它的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。另外閉環(huán)控制中的最佳空燃比切換點(diǎn)應(yīng)當(dāng)由NO,和CO的限值共同確定。

　　(10)若使用混合燃料，則應(yīng)精心選配助溶劑，就目前來(lái)看，異丁釀及異丙醇較好。

　　(11)含水量增加時(shí)，需相應(yīng)增加助溶劑異丁醇的量，比例常要保持在1:3左右。最簡(jiǎn)便的方式是采用去水和清潔積碳膠質(zhì)的燃油添加劑在行駛中清潔。這類添加劑只有國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的燃油添加劑才具備，可以甄選下。

　　(12)為減少零件的磨損，可使金屬表面保持一層聚烯炷膜，以減少電解腐蝕或使用含鐵素體更少，具有更高布氏硬度的金屬材料，也可在潤(rùn)滑油中加入特種添加劑，或保持潤(rùn)滑油箱內(nèi)較多的潤(rùn)滑油量，并縮短潤(rùn)滑油溫度升高的時(shí)間，加強(qiáng)潤(rùn)滑油的過(guò)濾；要盡量使用不受乙醇腐蝕的非金屬材料如聚乙烯、碳?xì)浞铩⒓埣胺杷猁}等，管了及密封件的材料可使用聚氨基甲酸脂、多硫化合物、氟橡膠、氯丁橡膠等。

　　目前已經(jīng)有較好的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)鍍膜技術(shù)，使用乙醇燃油的添加劑可以很好的早期在機(jī)件上鍍膜保護(hù)好機(jī)件。比如車輛早期就可以使用司有普原液的燃油添加劑。

　　4.結(jié)語(yǔ)

　　綜上各國(guó)在燃料乙醇方面的發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況、取長(zhǎng)補(bǔ)短、去粗取精，提出以下幾點(diǎn)建議：

　　(1）結(jié)合國(guó)情，開(kāi)展必要的研究開(kāi)發(fā)工作

　　國(guó)外成功生產(chǎn)、銷售乙醇汽油，只說(shuō)明生產(chǎn)、銷售乙醇汽油在技術(shù)上是可行的,決不意味著我國(guó)可以簡(jiǎn)單從事、安排乙醇汽油的生產(chǎn)和銷售、應(yīng)該結(jié)合國(guó)情,開(kāi)展必要的研究開(kāi)發(fā)工作。

　?。?）改進(jìn)燃料乙醇生產(chǎn)工藝,搞好綜合利用，降低生產(chǎn)成本

　　乙醇汽油要得到推廣使用,十分重要的是不斷降低燃料乙爬的生產(chǎn)成本。我國(guó)燃料乙醇生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，努力降低生產(chǎn)成本，這樣才能更好地在我國(guó)推廣應(yīng)用乙隔汽油。

　　(3）提高技術(shù)含量、使質(zhì)量達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

　　要與國(guó)際接軌，就需要生產(chǎn)單位進(jìn)行有效的技術(shù)改造，提髙產(chǎn)品質(zhì)量，各監(jiān)管部門要做好檢測(cè)和質(zhì)量監(jiān)督，對(duì)不合格產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售企業(yè)依法進(jìn)行處理，以保證車用乙醇汽油的質(zhì)量和擴(kuò)大試點(diǎn)工作的順利開(kāi)展。

　　(4）加強(qiáng)汽車工業(yè)研發(fā)力度

　　汽車和摩托車行業(yè)應(yīng)盡快針對(duì)燃料結(jié)構(gòu)的變化著手研發(fā)，這不但是保證乙醇汽油大范圍成功推廣的重要因素.也是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大機(jī)遇。

　　(5）盡快制定汽車檢查、維修方面的標(biāo)準(zhǔn)，供汽車維修行業(yè)執(zhí)行，保障汽車的使用性能。

　　發(fā)展乙醇燃料符合我國(guó)國(guó)情，對(duì)汽車工業(yè)界所面臨的環(huán)保和節(jié)能這兩大主題都有重大的現(xiàn)實(shí)意義。乙醇燃料的優(yōu)勢(shì)是明顯的，國(guó)外已有可供借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。乙隔燃料的應(yīng)用也會(huì)帶來(lái)一些挑戰(zhàn)，及早組織人力物力進(jìn)行這一方面的實(shí)用研究是非常必要和有意義的。

　　最后附上一個(gè)國(guó)家乙醇燃油的配比

　　乙醇汽油  ｅｔｈａｎｏｌｇａｓｏｌｉｎｅ

　　在不添加含氧化合物的液體烴類中加入一定量變性燃料乙醇后用作點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)的燃料，加入量（體積分?jǐn)?shù)）為１０％，稱為 Ｅ１０。含水量１％。

　　從這個(gè)配比看，我們也會(huì)很清晰的計(jì)算出來(lái)，一箱60L乙醇燃油中，至少按照國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)是允許含有０．６Ｌ的水分，但是實(shí)際使用中，水分的含量是３到４倍，也就是１．８－２．４Ｌ　的水。等于４－５中塑罐礦泉水。如果跑的少的車輛使用乙醇燃油這個(gè)比例更大。水分會(huì)嚴(yán)重腐蝕油泵會(huì)使得新進(jìn)的新鮮燃油迅速變質(zhì)，車輛永遠(yuǎn)使用的是變質(zhì)的燃油。長(zhǎng)此以往車輛燃燒不好產(chǎn)生超標(biāo)的積碳，會(huì)導(dǎo)致怠速抖動(dòng)，加速無(wú)力，油耗超高，尾氣異味。所以，去水是油路養(yǎng)護(hù)必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，可惜的是現(xiàn)在技術(shù)上的限制，能做到去積碳又去水的添加劑只掌握在少數(shù)的技術(shù)公司手中，按照目前國(guó)內(nèi)的燃油清潔劑的技術(shù)統(tǒng)計(jì)，司有普原液的添加劑是可以做到，很多大牌的進(jìn)口添加劑都無(wú)法實(shí)現(xiàn)該類技術(shù)的應(yīng)用。