汽油与甲醇混合燃料的性能以及排放分析
作者:jnscsh 时间:2021-07-08 08:42:33 浏览次数:次
【摘 要】本文结合相应的试验,以M15甲醇汽油为例,对其动力经济性以及排放特性进行了研究和分析。
【关键词】汽油;甲醇;混合燃料;性能;排放
1 甲醇汽油概述
甲醇汽油是一种新型环保燃料,主要是依照一定的体积比或者质量比,结合严格的工艺流程,以甲醇、国标汽油和适当添加剂调配而成,属于汽车用燃料的替代品,也是新能源的重要组成部分。甲醇汽油的特点包括良好的通用性和替代性、优秀的互溶性、较强的动力性,同时不会对内燃机造成腐蚀,品质稳定,节能效果好,而且便于进行推广,在可持续发展不断深化的背景下,有着良好的发展前景[1]。
2 甲醇汽油的动力经济性及排放性能研究
2.1 样品配置
2.1.1 基础材料
一是汽油,选择中石油销售的93#汽油,满足GB17930-2011的相关要求;二是甲醇,选择某石化公司生产的成品,满足GB/T23510-2009的指标要求;三是汽油复合剂,属于一种多功能添加剂,能够提升汽油与甲醇混合燃料的低温和遇水抗相分离性能,降低混合燃料的腐蚀性;四是汽油清净剂,属于无灰型多功能添加剂,具有良好的防腐、防锈、清净性能。
2.1.2 样品配置
在试验中采用的三种不同的甲醇汽油,其中,1号为基础汽油,2号则是利用基础汽油添加15%的甲醇以及适当的汽油复合剂,3号样品是在2号样品的基础上,再加入一定比例的汽油清净剂。
2.2 试验设备及方法
2.2.1 试验测试仪器
对于甲醇汽油性能的试验,所需的测试仪器是多种多样的,这里对几种比较关键的设备进行简单讨论:一是油耗仪,选择日本小野公司生产的型号为FD-314的产品;二是红外光谱多组分分析仪,奥地利 AVL 公司出品,设备型号SESAM-FTIR247;三是排放仪,同样由奥地利 AVL 公司出品,设备型号CEB11;四是电涡流测功仪,湘仪动力测试仪器公司出品,型号为GW160。
2.2.2 试验方法
依照《汽车发动机性能试验方法》(GB/T18297-2001)的相关标准进行试验,在试验前,需要对试验用发动机进行相应的调整,以确保在更换燃油时不需要调整。同时,需要对各种仪器设备的精度进行调整,保证试验结果的准确性和可靠性。在进行发动机试验时,需要严格参照上述标准,将机油的温度控制在81℃-95℃之间,经冷却液出口温度控制在85℃-95℃之间[2]。
2.3 试验结果分析
2.3.1 动力经济性
试验结果表明,与普通汽油相比,甲醇汽油本身在动力性上略有下降,不过在加入了汽油清净剂之后,又会在一定程度上对动力性进行补偿,因此其并不存在很大的差距。同时,相比于2号样品,3号样品由于加入了清净剂,不仅功耗有所增加,油耗也有了一定的降低,表明汽油清洁剂除了基本的防腐和清净效果之外,还具备增加功耗和节约油耗的效果。另外,考虑到甲醇汽油自身的热值相对较低,针对三种样品的等效比油耗进行了对比,发现当发动机负荷在2800r/min时,三种样品的等效燃油消耗率最低值基本相同,而当负荷增加到3600r/min时,3号油的等效燃油消耗率最低值更低,这也表明甲醇汽油与普通汽油并不存在较大的等效比油耗差距,在经济性方面非常接近。
2.3.2 常规排放特性
常规排放主要包括了CO、THC以及NOx等排放物的研究。在外特性工况下,对三种排放物进行对比分析,发现相比于1号油,2号油在燃烧过程中排放的CO和THC明显降低,平均降幅达到了9.5%左右,不过NOx的排放有所增加,平均升高幅度12.5%。而对比3号油与1号油,得到的结果类似,表明与普通汽油相比,甲醇汽油在常规排放方面CO和THC的排放有了明显下降,而NOx的排放则有所上升(NOx排放如图1)。不过,催化器后上述三种物质的排放都有着显著的降低,因此,在使用甲醇汽油时,应该选择优质的催化转化器,以降低NOx的排放。
2.3.3 非常规排放特性
主要是针对国家相关标准未限制的甲醛、乙醛等排放物进行研究。同样在外特性工况下进行试验,结果表明三种样品在甲醇的排放上都比较低,而相比于1号基础汽油,2号油和3号油在甲醇以及甲醛的排放上略高,不过在经过催化转化器后,上述排放物都有所下降,达到了15mg/L以下,基本不会对环境造成污染。
2.3.4 安全性
虽然甲醇本身具备一定的毒性,但是根据相应的试验研究,甲醇汽油与普通汽油相比,毒性并没有明显的增加,而且其点燃爆炸浓度是普通汽油的四倍,相比于普通汽油更加安全[3]。
3 结语
本文以M15甲醇汽油为例,对汽油与甲醇混合燃料的性能以及排放进行了分析和研究,结果表明,在现有的汽油机硬件条件下,甲醇汽油相比普通汽油的在功率方面有所降低,油耗率则会增加,不过两者的等效燃油消耗率非常接近,在经济性上基本没有差别。同时,甲醇汽油能够显著减少汽油机在运行过程中的CO和THC排放,具备良好的排放特性,尤其是利用催化转化器,能够进一步减少污染物的排放,实现可持续发展的目标。
【参考文献】
[1]李翔,裴毅强,秦静,等.GDI发动机燃用甲醇及甲醇/汽油混合燃料的微粒排放特性研究[J].内燃机工程,2015,36(2):1-6.
[2]阳冬波,李东升,王志,王建昕.基于缸内直喷的甲醇汽油混合燃料HCCI燃烧排放特性研究[J].内燃机工程,2012,.33(2):1-5.
[3]谢聪.甲醇汽油的排放特性与毒性分析[J].中外能源,2014,19(12):22-27.
[责任编辑:王伟平]
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