甲醇汽油的理化性能

本章将分析甲醇汽油的理化性能、理化技术指标要求,评价甲醇汽油使用性能及分析存在的问题。     

468Q汽油机燃用甲醇性能仿真计算

甲醇燃料是一种良好的可用于内燃机的代用燃料,研发燃用甲醇的内燃机对解决能源危机、环境污染等全球性问题有极其深远的意义。本文基于AVL Boost软件,建立了468Q汽油机模型。分析了汽油机上燃用甲醇后压缩比、空燃比、点火提前角、燃烧持续角等参数对汽油机整机性能的影响。继而对各参数进行了匹配,提出了要实现技术指标需要在汽油机结构和技术上作出的改进措施。     

甲醇汽油发动机醇醛排放特性及其影响因素研究

在一台JL368Q3汽油机上分别燃用汽油和M10(甲醇、汽油体积比为1∶9)甲醇汽油混合燃料,并利用气相色谱仪(氦离子化检测器)实验研究了甲醇和甲醛的排放特性及点火提前角对醇、醛排放的影响.结果表明,甲醇排放来源于燃油,其受最高燃烧温度影响较大,该排放将随着发动机转速和排气温度的升高而降低.甲醛由碳氢和甲醇在排气管中经氧化而生成,其排放量随着发动机转速和排气温度的提高而增加.汽油机的甲醛排放量随着转矩的增大先增后减,在中、高负荷时,M10发动机甲醛排放量为汽油机的1.5～4.5倍,随着发动机转速的提高,这2种负荷下的甲醛排放量差距减小.     

环境温度对甲醇/汽油发动机冷起动排放影响的研究

在一台4缸进气道喷射汽油机上,研究了环境温度在从15℃下降到-25℃的过程中,4种甲醇汽油混合燃料低温冷起动的排放特性.结果表明:在试验环境温度下添加甲醇均能显著减少冷起动阶段HC和CO的排放.在冷起动过程中,HC的平均排放随着环境温度的降低而呈指数增加;随着甲醇添加比的增大,HC排放的增加量逐渐减小,当甲醇的体积分数超过30%时,HC排放减少得并不明显.CO平均排放随环境温度的变化趋势与HC有所不同,当环境温度从5℃下降到-7℃时,CO排放增加了约10倍,随着温度的继续下降,CO排放变化不大.甲醛和甲醇非常规排放随着甲醇添加比的增大而增加,随着环境温度的降低而增加.     

M75甲醇汽油可溶性研究

本文对影响甲醇汽油混合燃料分层的各因素进行了研究。用不同含水量的甲醇从3％—90％的比例与汽油混合,测定分层温度,得到混溶规律曲线;本文还着重研究了M75甲醇汽油的混溶性能,绘出了水含量、助溶剂对分层温度的关系曲线,求出了水含量对分层温度的回归方程。筛选出价廉易得的助溶剂,提高了甲醇汽油的互溶性。同时,对高比例甲醇汽油在较长时间储存中的吸水性做了初步探讨。     

高比例甲醇汽油的研究

在高比例甲醇汽油里加入复合添加剂,促使甲醇汽油在汽车发动机汽缸里的雾化和催化分解,以改善燃烧性,经过没有专门改装过的东风EQ140型汽车发动机的台架试验,东风EQ140型载货汽车、大客车和北京BJ212型吉普车一万多公里道路行驶试验,在冷起动性、动力性和燃料经济性等方面,获得了满意的实验效果。     

不同比例甲醇汽油掺烧性能试验研究

对M10、M15、M50甲醇汽油以及93#汽油在GW491QE发动机上进行发动机性能台架试验研究。扭矩始终保持在60N·m,转速从1 000r/min增加到3 000r/min,记录相应数据,分别绘制动力性、经济性和排放性能曲线,对比分析,探讨影响GW491QE发动机性能的因素,选出能在GW491QE发动机上实际应用的合适掺烧比例甲醇汽油。试验结果表明:在中低转速时,3种甲醇汽油的功率与93#汽油基本相同,即动力性与93#汽油大致保持一致;燃油经济性降低大约6%~10%;3种甲醇汽油的HC和CO排放均降低,M15改善最为明显;NOx排放有所降低。综合考虑GW491QE发动机的动力性、经济性和排放性能,M15甲醇汽油为较好的实际应用比例。     

车用甲醇汽油燃料技术性能

为规范甲醇汽油燃料的应用和生产,研究了甲醇与汽油互溶问题。通过发动机的动力性和经济性试验,确定了甲醇的添加比例、甲醇汽油的标号和甲醇汽油标准指标。研究结果表明:体积分数为15%、25%两种比例的甲醇汽油在应用时,无需对车辆做任何改动,功率分别能达到国标90#汽油的97%和93%,排放平均下降10%,经济性提高约6%。     

甲醇汽油对橡胶的溶胀性研究

采用浸泡法考察甲醇汽油对汽车上常用几种橡胶的溶胀性。结果表明,非耐油橡胶（硅橡胶、三元乙丙橡胶）在甲醇汽油中的溶胀较为严重,耐油橡胶（特别是氟橡胶）在甲醇汽油中的抗溶胀性较好。     

车用M15甲醇汽油燃料的动力性和排放特性试验研究

通过总功率、稳定工况全负荷特性、道路和尾气排放试验研究汽车燃用低比例M15甲醇汽油的动力性、燃油经济性和外排放特性。结果表明:M15甲醇汽油的动力性、加速性能、总有效功率以及最低燃油消耗率(发动机转速2000~3200 r/min)与普通国标93#汽油相当;汽车燃用M15甲醇汽油的油耗略高于普通93#汽油,与国标汽油的替代比约为1.02;燃用M15甲醇汽油汽车尾气中未燃尽氢碳化合物的排放量比燃用普通汽油下降了12%~61%,CO的排放量下降了18%~75%,起亚、金杯车氮氧化合物的排放量增加了1.0%~12%,而帕萨特车氮氧化合物的排放量减少34.1%;汽车尾气中非常规排放物甲醛略低于燃用普通93#汽油,这与车型、车况、M15甲醇汽油添加剂技术不同有关。     

电喷汽油机燃烧甲醇燃料的试验研究

在发动机结构参数未做任何调整的情况下,通过发动机台架试验,研究了中、高比例甲醇汽油对电喷发动机动力性和燃油经济性的影响。试验结果表明:燃烧M30、M50、M85三种甲醇燃料与燃烧93#汽油相比,发动机的动力性和燃油经济性都下降,且随着甲醇掺烧比例的增加,动力性和经济性降低的越多。     

甲醇与汽油作内燃机燃料的比较

从热效应、抗爆性、排放物及安全比较、热值、蒸汽压及低温性质、腐蚀性及对橡胶材料的溶胀性等方面,对甲醇和汽油的燃料性质进行了比较,并对甲醇的应用前景做出预测。     

增压直喷甲醇汽油机在不同喷油时刻下的微粒排放特性研究

为研究增压直喷甲醇汽油机在不同喷油时刻下的微粒排放特性,在一台增压直喷汽油机上进行了不同喷油时刻下燃用M0,M10,M15和M20(甲醇体积分数分别为0%,10%,15%和20%的甲醇汽油混合燃料)的微粒排放测量试验。结果表明：微粒数量浓度粒径谱密度呈双峰分布,核态微粒峰值粒径主要集中在23.71-27.38 nm,积聚态微粒峰值粒径主要集中在64.94-86.6 nm,各模态微粒峰值变化与数量浓度变化相同,随喷油时刻的推迟先下降后上升,在80°CA ATDC(进气上止点后)喷油时最少,随甲醇比例的增大先升高后降低,燃用M15时最多;燃用纯汽油M0时,发动机在100°CA ATDC喷油时排放微粒最多,燃用甲醇汽油混合燃料时,发动机在40°CA ATDC喷油时排放微粒最多;微粒表面积浓度粒径谱密度均呈单峰分布,峰值粒径主要集中在86.6-153.99 nm,总表面积浓度变化与总数量浓度变化相同,但变化幅度更大。     

495Q汽油机燃用M85甲醇时预热系统的研究

为适应我国能源开发和环境保护的需要，将点燃式发动机改造成燃用甲醇（M85）发动机时，由于甲醇汽化潜热大，其混合气预热是一个关键问题。论述了预热系统的理论及应用废气预热和电加热方法的实验研究。     

GDI发动机与涡轮增压器匹配性能

涡轮增压系统决定了发动机的进气能力,严重影响整机燃烧性能。为优化汽油缸内直喷(gasoline directinjection, GDI)发动机的热效率,利用GT-Power软件搭建了一维仿真计算模型,并基于试验数据完成模型标定。通过热力学仿真计算,分析了不同增压系统对发动机动力性、经济性的影响。研究结果表明：采用定压增压结构,能减少泵气损失,提高发动机在高速工况时的热效率。但其低速性能较差,不满足车用发动机对低速转矩特性的要求。采用脉冲增压结构能有效改善发动机扫气,低速时压气机喘振裕度大。为解决脉冲增压结构高速工况涡端效率较低的问题,扩宽了涡前流道并使用大流量涡轮机方案,使泵气损失明显减少,最大功率点比油耗降低了11.7 g/(kW·h)。证明该措施有效提高了汽油机性能,满足开发需求。     

甲醇-汽油混合燃料对汽油机性能和排放的影响

通过汽油机燃用甲醇-汽油混合燃料（其中甲醇的体积分数为109／6，汽油的体积分数为90％，简称M10燃料）和汽油的对比试验，研究了M10燃料对汽油机性能和排放的影响，并用气相色谱仪测量了尾气中的甲醇和甲醛排放．试验研究表明：汽油机燃用M10燃料对汽油机动力性影响不大，但汽油机有效热效率和燃油经济性提高，排温有所降低；CO和HC排放减少，NOx排放与燃用汽油时相当；甲醇和甲醛排放增加．排气经三效催化转化器后，CO、HC和NOx排放可以被控制在与常规汽油机排放相当的水平，甲醇和甲醛排放可以被控制在接近零排放的水平．     

余热气化甲醇燃料对内燃机性能的影响

提出了采用内燃机废气余热气化甲醇,并将该方案同时应用在自然吸气和增压发动机上.通过将这两种方案与原汽油机进行对比,预测这两种方案对发动机动力性和经济性的改善潜力.结果表明:甲醇蒸汽发动机在外特性下功率较原汽油机最大下降了7.1%,热效率最大提高了3.0个百分点;增压后,动力性和经济性较原汽油机和甲醇蒸汽发动机都有较大提高,当增压压力为0.15MPa时热效率较原汽油机最大可提高4.0个百分点,表明余热气化甲醇在内燃机上具有较好的节能潜力.     

M15对增压直喷汽油机小负荷工况下燃烧和性能的影响

在一台缸内直喷汽油机上,针对M15(汽油中甲醇添加体积比例为15%)和M0(汽油中甲醇添加体积比例为0,即纯汽油)两种燃料,试验研究了点火提前角、喷油提前角和喷射压力等控制参数的调整对样机在小负荷、低转速下,燃烧、性能及排放的影响规律和影响差异。研究结果表明:相同喷射脉宽及控制参数条件下,M15汽油的最高燃烧压力比M0的低4%,但最高压力点对应的曲轴转角与M0基本相同。相同喷射脉宽下,燃用M15比燃用M0的发动机输出扭矩下降约10%左右,但燃油经济性有所提高,并分别存在一个点火提前角和喷油提前角,使得转矩最大、燃油消耗率最小,此点火提前角为20°CA(BTDC)、喷油提前角为300°CA(BTDC);而喷射压力对转矩和燃油消耗率影响较小。当使用M15燃料后,HC、CO和NO_x排放均比M0有所降低;M15和M0的HC、CO和NO_x排放均随点火提前角减小而减小;随喷油提前角的变化呈现不规律的变化;喷射压力对HC和NO_x排放的影响不很明显,而对CO呈波动状态。     

甲醇汽油腐蚀性与挥发性的实验研究

石油资源的日益紧缺严重影响着我国的经济发展,对石油燃料的替代产品的开发与推广的要求日益紧迫.甲醇汽油以其良好的性能,低廉的价格日益引起人们的关注.其腐蚀性及挥发性对其使用性能影响较大,需要对其进行研究.本文针对不同比例的甲醇汽油的饱和蒸汽压与腐蚀性进行了实验,并开发出了相应的添加剂,可以保证甲醇汽油的饱和蒸汽压及腐蚀性指标满足汽车使用的要求.