甲醇汽油性能的檢測與研究

符會芳(寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 寶雞 721013)

甲醇汽油性能的檢測與研究

符會芳(寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 陜西 寶雞 721013)

隨著社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，我國國民汽車持有量不斷上漲，相應(yīng)提高了對于汽油能源的實際需求。汽油作為石油主要副產(chǎn)品，屬于不可再生能源，故而探究汽油的有效替代物具有重要意義。甲醇汽油是目前汽油替代物的主要研究方向之一。筆者在不改變汽油機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，就摻燒比不同的甲醇-輕烴汽油對應(yīng)的燃油經(jīng)濟性和發(fā)動機輸出功率進行了檢測與探究，并完成了混合燃料的相分離溫度試驗。試驗結(jié)果證明，在汽油中適當摻入甲醇和增能劑，可有效提高混合汽油的動力性能，具有一定的推廣價值。

甲醇；汽油；混合燃料；燃油性能檢測

就內(nèi)燃機燃油替代燃料研究而言，醇類化合物一向是其關(guān)注的重點材料，并且使用乙醇作為傳統(tǒng)燃料替代物，已經(jīng)在我部分地區(qū)得到了封閉式的應(yīng)用和推廣。但由于乙醇生產(chǎn)以糧食為原料，大范圍的推廣不利于我國糧食安全控制。與乙醇燃料相比，甲醇的制取同樣簡單，并且以煤和天然氣為主要原料，符合我國能源基本特征和發(fā)展需求。由于甲醇具有互溶于汽油、蒸發(fā)潛熱大等特征，在實際應(yīng)用過程中，其摻燒比通常不會高于15.0%。本文在不改變現(xiàn)有發(fā)動機構(gòu)造的基礎(chǔ)上，進行了甲醇-輕烴汽油的綜合性能實驗，以探究甲醇燃料的燃油經(jīng)濟性和動力性能，具體內(nèi)容如下。

1 檢測實驗部分

①試驗材料概述。試驗所用甲醇為工業(yè)級甲醇，甲醇濃度為99.7%；試驗緩蝕劑和增能劑自制；試驗所用90#汽油為市場銷售的標準汽油。②主要試驗設(shè)備概述。試驗涉及小型汽油發(fā)電試驗裝置自建得到。試驗所用汽油機為單缸，四沖程汽油機，最大發(fā)電功率800W，壓縮比8∶1。試驗所有操作均嚴格遵照相關(guān)實驗標準辦法進行。

2 試驗結(jié)果與討論分析

(1)甲醇汽油燃料油耗及動力性試驗對比分析。保持發(fā)動機各項基礎(chǔ)參數(shù)不變基礎(chǔ)上，針對甲醇含量不同的甲醇汽油燃料油耗指標和輸出功率指標進行了考察。試驗進行過程中，甲醇汽油箱與汽油箱溫度均保持在25℃，即確保甲醇-輕烴混合燃料的相性一致。

試驗結(jié)果證明，M70及以下規(guī)格的甲醇汽油，即甲醇體積含量低于總?cè)剂象w積70%的甲醇汽油，可以維持小型汽油機的正常工作，如甲醇體積含量超過70.0%，發(fā)動機逐漸脫離正常的運行狀態(tài)，運行暴躁，且高負荷運行狀態(tài)下的發(fā)動機運行狀態(tài)極為不穩(wěn)定，在M85及以上的甲醇汽油試驗中，出現(xiàn)多次發(fā)動機熄火的問題。對比汽油機輸出功率參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，隨著甲醇摻加量不斷增加，汽油機輸出功率呈現(xiàn)下降的發(fā)展趨勢，尤其在高負荷運行狀態(tài)下表現(xiàn)明顯。在低負荷運行狀態(tài)，燃油的消耗量較高，符合甲醇熱值低、蒸發(fā)潛熱大的特性。保持發(fā)動機噴油量一定的基礎(chǔ)上，混合燃料中甲醇原料所占比例越大，混合原料對應(yīng)的總熱值越小，從而降低了發(fā)動機的實際功率。由于并未對發(fā)動機相關(guān)參數(shù)進行針對性調(diào)整，甲醇汽油的RON高于90，在試驗過程中，較難對甲醇燃料的經(jīng)濟性進行準確的判斷。但從發(fā)動機運行狀態(tài)的角度分析，M70以下標準的甲醇汽油運行表現(xiàn)良好。

(2)甲醇-輕烴互溶性試驗分析。就輕烴的存儲和使用而言，甲醇與輕烴汽油間的互溶溫度是其主要的影響因素之一。

甲醇汽油對應(yīng)的相分離溫度整體變化趨勢為階梯式下降，M55及以上的甲醇汽油對應(yīng)的相分離溫度均處于0℃以下，其中M75及以上規(guī)格的甲醇汽油相分離溫度低于-25℃。結(jié)合之前試驗得出的汽油機運行結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，在維持汽油機正常運行的基礎(chǔ)上，M65甲醇汽油對應(yīng)的相分離溫度最低，即達到甲醇汽油配比最佳狀態(tài)。為控制甲醇汽油相分離溫度與傳統(tǒng)汽油相同達到-25℃，試驗過程中，通過添加助溶劑的方式進行調(diào)整。試驗證明，通過添加助溶劑可以達到促進甲醇與輕烴汽油互溶的目的，但要達到相分離溫度為-25℃的標準，助溶劑消耗成本較高，不利于甲醇汽油的推廣和應(yīng)用。因此，M65甲醇汽油主要適用于年氣溫均值高于-5℃的地區(qū)。

(3)甲醇汽油動力性增強試驗分析。以小型汽油機為基礎(chǔ)，分別就90#標準汽油和M65甲醇汽油，進行了油耗量和動力性能對比試驗。就甲醇和輕烴而言，其熱值均比汽油更小，因此在同等負荷試驗中，90#汽油的輸出功率要高于混合燃料，尤其在高負荷試驗中表現(xiàn)明顯。另一方面，由于甲醇分子結(jié)構(gòu)中有氧原子的存在，甲醇燃料的燃燒更充分，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫哺?，使得甲醇燃料的主燃期和滯燃期更短，可以在較短時間內(nèi)快速達到一定的壓力和溫度，具有熱效率高、有效膨脹功大的特點，整體燃油消耗量要低于90#汽油。為進一步提高甲醇汽油的動力性能，使用實驗自制的增能劑進行了增能對比試驗。試驗結(jié)果證明，添加增能劑后，M65甲醇汽油的動力性能得到了顯著的提高，尤其在全負荷、高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，M65甲醇汽油的動力恢復(fù)性能優(yōu)異。由于本組實驗所用小型發(fā)電機設(shè)備壓縮比為定值，故而無法進行高壓縮比狀態(tài)試驗，但根據(jù)現(xiàn)有試驗結(jié)果推測，在高壓縮比狀態(tài)，甲醇汽油的燃油消耗和燃油動力將進一步降低。

(4)腐蝕性分析。依據(jù)我國相關(guān)評測標準，本組實驗中涉及的甲醇汽油(M65)的銅片腐蝕等級為3a，加入相應(yīng)的緩蝕劑后，腐蝕等級降低至1a。同時，試驗發(fā)現(xiàn)甲醇汽油對橡膠制品有一定的腐蝕性，在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)就相關(guān)橡膠制品進行更換。

3 結(jié)語

檢測試驗結(jié)果證明，M65甲醇汽油與90#汽油的綜合性能相近，雖然應(yīng)用范圍具有一定的限制，但仍具有較高的應(yīng)用、推廣價值。

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