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醇類燃料汽車是指以甲醇或者乙醇作為燃料的汽車。它與天然氣汽車、電動汽車一樣,都屬於新能源和低公害汽車。醇類燃料汽車發展較早,到目前為止,在技術方面和成本方面已達到實用階段。
醇類燃料目前主要有甲醇、乙醇。甲醇的來源廣泛,可以從煤、天然氣、煤、木材和其他含碳物質甚至垃圾中製取。乙醇的原料主要是含糖、含澱粉 的農作物,如甜菜、甘蔗、玉米、草杆等。甲醇、乙醇性質類似之處很多,與汽油相比,它們的缺點和優點幾乎相同,只是程度略有差別。另外,醇類燃料吸水性強,化學活性高,容易發生早燃。
醇類燃料在汽車上的應用主要有摻燒、純燒和改質等型別。
摻燒是指將醇類以不同的比例摻入汽油中,作為發動機的燃料燃燒。研究結果表明,如果摻燒的醇類比例少於20%,則發動機不必改造,只要進行適當調整,即可達到汽車效能,與燃燒汽油時相當。摻燒比例加大,則要透過適當增加壓縮比和發動機預熱裝置,保證汽車的使用效能。同時,在混合燃料中新增助溶劑,防止醇燃料與汽油分層。
純燒是指單純燃燒醇類燃料。這種方法的優點是,發動機可以根據燃料的特點進行改造。如按照醇類燃料的理論空燃比設計和調整供油系統,加裝發動機預熱裝置,加大油泵的供油量,改善零部件的抗腐蝕性等。
改質主要是針對甲醇,是指利用發動機的餘熱將甲醇改成為H2
和CO,然後輸送到發動機內燃燒。採用甲醇改質需要對發動機進行較大的改造,最好是重新設計發動機。
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利用醇類燃料做能源驅動的汽車。醇類燃料是指甲醇(CH3OH)和乙醇(C2H5OH),都屬於含氧燃料,以甲醇為燃料的汽車稱為甲醇汽車,以乙醇為燃料的汽車稱為乙醇汽車。
醇類燃料可以與汽油或柴油按一定比例配製而成混合燃料,亦可以直接採用醇類燃料作為發動機的燃料。與汽油相比,醇類燃料具有較高的輸出效率,能耗梁摺合油耗量較低,由於燃燒充分,有害氣體排放較少,屬於清潔能源。甲醇主要從煤和石油中提煉,若形成規模生產,成本不高於汽油;乙醇一般利用穀物和野生植物生產,成本較低。目前西方一些國家看是使用醇類燃料與汽油摻混使用,摻混比例在5%~15%以下時可不更改發動機結構,已經正式投放市場。更大比例摻混燃料處於研究試驗階段。作為醇類燃料的推廣,主要困難是甲醇產量較低,成本稍高;甲醇有毒,公眾不易接受;冷啟動困難,具有較強腐蝕性等。隨著技術的進步,醇類燃料將有很大的發展使用空間。
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首先需要了解什麼是醇基燃料:甲醇或乙醇混合汽油,或純燃料甲醇
M100甲醇汽油
M85甲醇汽油
E10乙醇汽油
上述三種新型燃油是與“醇”有關係的混合燃油,其中E10並不屬於醇基燃料。因其90%的部分是普通無鉛汽油,剩下的10%是燃料乙醇(無水乙醇);定義某種燃料屬於“某某基”可理解為以主要成分命名,所以即將全面普及的E10乙醇汽油屬於清潔燃料。
重點1:想要理解兩種醇基燃料有什麼缺點,首先需要了解E10汽油的優缺點。
眾所周知E10乙醇汽油會造成油耗的上升,但因增長的油耗產生的排放物,相比減少10%汽油燃燒排放物要小一些;透過一個簡單的減法得出的結論是E10可以實現減排,所以這種會增加油耗的汽油仍可以普及。而對於汽車使用者而言用車成本的少量提升,等於的是為減排的環保事業做貢獻,但是也不適合提升太多,這就是醇基燃料不能普及的原因,下面以熱值對比進行解析。
汽油熱值44000KJ/KG
乙醇熱值26796KJ/KG
甲醇熱值19464KJ/KG
熱值的概念是消耗相同單位的燃料釋放出的熱能總量(量化數值),燃料的熱值越高燃燒產生的熱能越強,透過內燃機轉化成為的扭矩也就越高。發動機的扭矩大則能夠透過低轉速獲得大馬力,因為馬力的計算公式為【(轉速×扭矩÷常數)×1.36】;扭矩與轉速是相乘的關係,那麼相同的馬力需求則為扭矩大轉速低,反之則是扭矩小就需要高轉速。
三種燃料中乙醇的熱值僅為汽油的60.9%,以10%的比例新增造成了燃料總熱值約3.09%的下降,車輛執行中只能以稍微高一些的轉速獲得普通汽油同樣的馬力,這是E10汽油會費油的原因。而甲醇熱值僅僅為汽油的44.24%,這一資料說明了使用甲醇作為燃料會造成扭矩的倍數級下滑,也就是正常代步駕駛時高轉速行駛的時間倍數級增長。
內燃機的轉速越高進氣量越大,以進氣量作為基礎分析的噴油量也會同步提升,所以高轉速等於高油耗。這就是醇基燃料不能普及的原因之一,即使用M85(%)的混合甲醇汽油,其油耗也會出現幾乎一倍的升高;而M100純甲醇燃料可造成油耗增長約1.2倍,那麼即使甲醇每升價格能比汽油低2.5元左右,但消耗量的增加到底有沒有降低用車成本呢?
重點2:醇基燃料的腐蝕性
甲醇對於鐵銅鋁及其合金金屬均有一定程度的腐蝕性,而這些金屬材料又是製造發動機的主材,所以普通汽車不能直接換用甲醇汽油。其次甲醇在冷啟動的燃料不充分(熱車)階段,其排放產物中會有一定量的甲酸或甲醛,前者會加速發動機機油的變質,縮短了保養里程等於提升了用車成本,至於甲醛的危害應不用贅述了。
適合醇基燃料的汽車多為針對燃料特點製造發動機的車輛,不過即使是這些車似乎也不能降低營運成本,如果甲醇燃料能普及的話則成本更高。醇基燃料系統在2000年後出現過一段時間的改裝熱,後市場透過加裝油箱油路的方式讓車輛看似適合醇基燃料,但很多汽車在長期使用後都出現了發動機的故障,所以這一次改裝熱沒有多久就結束了。
總結:普通燃油車就去用正常的燃油,E10實際都算降級產物,只是迫於尾氣排放治理的壓力而不得不用而已。新能源汽車的未來形態只有電驅一種,因為只有電是可以透過光水熱核等方式無限獲取的能源,新能源的概念是可再生且環保,新能源汽車還需要符合不增加使用者成本的特點才算合格。