不同摻混比例甲醇汽油車(chē)的經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)研究

宋金環(huán)

摘 要：試驗(yàn)車(chē)輛分別燃用汽油、M5、M15、M85和M100五種燃料，在120 km/h等速行駛工況下，進(jìn)行燃料消耗量試驗(yàn)。結(jié)果表明，與燃用汽油相比，汽車(chē)燃用M100甲醇燃料的等熱值燃料消耗量最低，M15稍低，M5略低，而M85最高。隨著汽油中摻入甲醇量的增加，燃料費(fèi)用反而降低，燃用M100甲醇燃料費(fèi)用最低。

關(guān)鍵詞：甲醇汽油；甲醇燃料；經(jīng)濟(jì)性；燃料消耗量

甲醇作為汽車(chē)、發(fā)動(dòng)機(jī)的替代燃料，在性能上具有一定優(yōu)勢(shì)，但是不同摻混比例的甲醇汽油混合燃料具有不同的燃燒特性，在汽車(chē)、發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工作條件下，性能表現(xiàn)也不同[1]。本文分別使用汽油、M5、M15、M85和M100五種燃料，在汽車(chē)120 km/h等速行駛的條件下，進(jìn)行燃料消耗量試驗(yàn)。同時(shí)，通過(guò)與汽油等熱值的轉(zhuǎn)化和燃料使用費(fèi)用的計(jì)算，對(duì)5種不同比例甲醇汽油燃料的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比分析。

1 試驗(yàn)對(duì)象與試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)用燃料

試驗(yàn)用汽油為93#標(biāo)準(zhǔn)汽油，試驗(yàn)用甲醇滿足標(biāo)準(zhǔn)《車(chē)用燃料甲醇》GBT 23510-2009，試驗(yàn)用M5甲醇汽油燃料由5%甲醇和95%標(biāo)準(zhǔn)汽油調(diào)合而成（注：甲醇和汽油根據(jù)體積比調(diào)配，下同），M15甲醇汽油燃料由15%甲醇、3%SJ-1型添加劑和82%標(biāo)準(zhǔn)汽油調(diào)合而成，M85甲醇汽油燃料由83%甲醇、15%標(biāo)準(zhǔn)汽油和2%SJ-2型添加劑調(diào)和而成，M100甲醇燃料由標(biāo)準(zhǔn)甲醇和0.03%SJ-3型添加劑調(diào)和而成[2-3]。

1.2 試驗(yàn)車(chē)輛

試驗(yàn)用車(chē)輛為甲醇/汽油兩用燃料汽車(chē)，具有甲醇和汽油兩套獨(dú)立的燃料供給系統(tǒng)，可以分別單獨(dú)使用任意一種燃料。試驗(yàn)樣車(chē)為4×2前輪驅(qū)動(dòng)，長(zhǎng)寬高分別為4 435 mm、1 710 mm和1 430 mm，整車(chē)整備質(zhì)量1 130 kg，總質(zhì)量1 510 kg，最高車(chē)速160 km/h。發(fā)動(dòng)機(jī)為直列、四缸、水冷、電子控制多點(diǎn)噴射，1.5 L排量，最大功率為75 kW。

1.3 試驗(yàn)方案

在試驗(yàn)樣車(chē)的汽油系統(tǒng)上，分別使用汽油、M5和M15三種燃料，開(kāi)展120 km/h等速行駛工況下的燃料消耗量試驗(yàn)；在試驗(yàn)樣車(chē)的甲醇系統(tǒng)上，分別使用M85和M100兩種燃料，開(kāi)展120 km/h等速行駛工況下的燃料消耗量試驗(yàn)。最后從等熱值燃料消耗量和燃料使用費(fèi)用兩方面評(píng)價(jià)5種燃料的經(jīng)濟(jì)性。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 實(shí)測(cè)燃料消耗對(duì)比

試驗(yàn)樣車(chē)在120 km/h等速行駛條件下，分別燃用汽油、M5、M15、M85和M100五種燃料的實(shí)測(cè)百公里燃料消耗量如圖1所示。隨著甲醇含量的增加，實(shí)測(cè)燃料消耗量也隨之升高。試驗(yàn)樣車(chē)燃用M100甲醇燃料的百公里燃料消耗量最高，是燃用汽油的2.09倍；燃用M85燃料的消耗量次之，較燃用汽油提高約85.21%；燃用M15燃料的消耗量較汽油提高約4.93%，燃用M5燃料較汽油提高約2.82%。

2.2 等熱值燃料消耗對(duì)比

甲醇為低熱值燃料，低位熱值約為19.6 MJ/kg，而汽油的低位熱值約為42.75 MJ/kg，2.2個(gè)單位的甲醇與1個(gè)單位的汽油貢獻(xiàn)等值熱量。試驗(yàn)車(chē)輛在燃用含有甲醇的燃料以及M100全甲醇燃料時(shí)，實(shí)際的燃料消耗必然高于燃用汽油燃料。因此，本文從與汽油等熱值的角度比較5種燃料的百公里燃料消耗量?；?20 km/h等速行駛條件下，汽油，M5，M15，M85和M100 5種燃料的實(shí)測(cè)百公里燃料消耗量，根據(jù)5種燃料中甲醇和汽油的體積配比關(guān)系，通過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)化為與汽油等熱值燃料消耗量，對(duì)比結(jié)果如圖2所示。

由于甲醇自含氧、汽化潛熱高的特性，可以使混合氣燃燒更加充分，一定程度使得燃料的能量消耗率降低，經(jīng)濟(jì)性提高[4]。圖2的結(jié)果也表明，試驗(yàn)樣車(chē)燃用M100甲醇燃料的百公里等熱值燃料消耗量最低，較燃用汽油降低5.09%。燃用M15甲醇汽油燃料的百公里等熱值燃料消耗量較燃用汽油降低2.51%，分析認(rèn)為，除M15混合燃料中小部分含氧甲醇的影響外，同時(shí)也與汽油噴油器流量限制，無(wú)法進(jìn)一步加大噴油量，一定程度的稀燃有關(guān)。燃用M5甲醇汽油燃料較汽油百公里等熱值燃料消耗量略低，約0.21%。而燃用M85甲醇汽油燃料較燃用的百公里等熱值燃料消耗量略高約0.35%；同時(shí)，燃用M85燃料與燃用M100甲醇燃料比較，等熱值燃料消耗量提高約5.73%，主要原因是M85燃料中甲醇含量高達(dá)83%，而甲醇的汽化潛熱大，最終壓縮溫度和燃燒溫度降低[4]，不利于占據(jù)混合燃料15%的汽油燃燒的燃燒，因而導(dǎo)致M85燃料熱效率表現(xiàn)略低于汽油，遠(yuǎn)低于M100甲醇燃料，從而燃料消耗量較高的現(xiàn)象。

2.3 百公里燃料使用費(fèi)用對(duì)比

本文同時(shí)從燃料使用費(fèi)用的角度，評(píng)價(jià)汽油、M5、M15、M85和M100五種燃料的經(jīng)濟(jì)性。計(jì)算依據(jù)為甲醇價(jià)格2 800元/t，汽油價(jià)格9 247元/t。在120 km/h等速行駛條件下，5種燃料的百公里燃料使用費(fèi)用計(jì)算結(jié)果如圖3所示。

隨著燃用燃料中甲醇含量的升高，試驗(yàn)車(chē)輛的百公里燃料費(fèi)用相應(yīng)降低。其中，燃用M100甲醇燃料的百公里燃料費(fèi)用最低，較燃用汽油低36.77%；燃用M85甲醇汽油燃料的百公里燃料費(fèi)用次之，較燃用汽油低23.27%；燃用M15甲醇汽油燃料的百公里燃料費(fèi)用稍低于汽油，較燃用汽油低4.59%；燃用M5甲醇汽油燃料的百公里燃料費(fèi)用略低于汽油，較燃用汽油低1.05%。由此可見(jiàn)，使用含有甲醇的甲醇汽油燃料或全甲醇M100燃料，消費(fèi)者來(lái)講，燃料費(fèi)用低于汽油車(chē)。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）甲醇具有低熱值特性，隨著汽油中甲醇摻入量的增加，實(shí)測(cè)燃料消耗量也隨之升高。試驗(yàn)車(chē)輛燃用M100甲醇的實(shí)測(cè)燃料消耗量最高，燃用M85甲醇汽油的實(shí)測(cè)燃料消耗量次之。

（2）從等熱值燃料消耗的角度考量，M5和M85甲醇汽油燃料消耗量略高于汽油，燃料熱效率與汽油相當(dāng)，而M15燃料較汽油有一定優(yōu)勢(shì)，M100甲醇燃料的等熱值燃料消耗量最低，側(cè)面說(shuō)明其熱效率最高。

（3）因?yàn)榧状純r(jià)格較汽油便宜，隨著汽油中摻入甲醇量的增加，燃料費(fèi)用呈下降趨勢(shì)，燃用M100甲醇燃料的費(fèi)用最低。

（4）總體來(lái)看，試驗(yàn)車(chē)輛燃用M100甲醇的等熱值燃料消耗量和燃料費(fèi)用均最低，經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)最為突出。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 12545.1-2008《汽車(chē)燃料消耗量試驗(yàn)方法第1部分：乘用車(chē)燃料消耗量試驗(yàn)方法》[S/OL].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008[2019-01-04].http：//www.csres.com/detail/197277.html.

[4]李紅松，吳剛，張勇.甲醇-汽油混合燃料電噴汽油機(jī)性能的試驗(yàn)研究[J].小型內(nèi)燃機(jī)與摩托車(chē)，2007（6）：71-74.