? 對于長距離行駛工況而言，合成燃料是一類充滿吸引力的可用于降低CO2排放的解決方案。除了將甲醇作為單一燃料直接使用之外，也可考慮使用甲醇、乙醇、正丁醇和異丁醇與傳統(tǒng)燃料的混合燃料作為內(nèi)燃機(jī)燃料。為此，德國亞琛工業(yè)大學(xué)已在單缸汽油機(jī)上通過燃燒過程研究這些混合燃料和純醇類燃料提高效率和降低有害物排放的潛力。 1 燃料具有不增加排放的自由度 ? 巴黎氣候保護(hù)協(xié)議規(guī)定了2015年降低CO2排放的目標(biāo)，并在以后的幾十年中應(yīng)逐步顯著降低CO2排放。交通領(lǐng)域?qū)τ谟行?shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型起著決定性的作用，其所消耗的能源約占德國總能源的20%。即使通過減輕質(zhì)量、提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率或者加速汽車電氣化和混合動(dòng)力化，由此持續(xù)不斷地改善能源的利用效率，但是與1990年相比，溫室氣體排放并未得以顯著減少，而且短期內(nèi)的交通流量甚至還會(huì)進(jìn)一步增加，因此降低CO2排放仍是舉步維艱。在封閉碳循環(huán)中借助于可再生能源制取燃料的情況下，液態(tài)合成燃料為降低交通領(lǐng)域CO2排放提供了廣闊的前景。除了長期降低下一代內(nèi)燃機(jī)排放之外，此類燃料作為混合燃料的組成成分在現(xiàn)有公司車隊(duì)中已能顯著降低CO2、NOx和顆粒排放。 2 燃料特性 ? ?為了研究液態(tài)可再生燃料在汽油機(jī)轎車上的適用性，選擇了3種醇類燃料作為混合燃料的組成成分：甲醇、乙醇和丁醇，而將研究法辛烷值（RON）為94的不含氧的汽油作為基礎(chǔ)燃料。這些醇類的純組分以3%～40%的份額與基礎(chǔ)燃料進(jìn)行混合，從而總共確定了10種混合燃料，其特性列于圖1中，其目標(biāo)是用這10種混合燃料需滿足RON＞101的要求。E20和E25為來自巴西的含乙醇燃料。M15E5是一種由ENI和FCA公司開發(fā)的A20燃料，它含有15%甲烷和5%乙醇。所有這10種混合燃料的低熱值約為39 MJ/kg，且?guī)缀醣３趾愣ú蛔?。與基礎(chǔ)燃料相比，純粹的醇類呈現(xiàn)出明顯較低的熱值，這歸因于較高的含氧量，而甲醇、乙醇和正丁醇和異丁醇卻具有比基礎(chǔ)燃料明顯更高的抗爆性。正是在高負(fù)荷工況下，較高的蒸發(fā)焓起到了顯著作用，與基礎(chǔ)燃料相比，2種丁醇組分的蒸發(fā)焓要高出2倍，乙醇的蒸發(fā)焓要高出3倍，而甲醇的蒸發(fā)焓甚至要高出6倍，但是在冷起動(dòng)狀況下較高的蒸發(fā)焓就顯得不勝其弊了。無論是甲醇和乙醇還是正丁醇和異丁醇都具有比基礎(chǔ)燃料更高的空氣需求、更低的比熱值、更低的蒸汽壓和更高的蒸發(fā)焓，在較低的進(jìn)氣空氣溫度和冷起動(dòng)條件下會(huì)導(dǎo)致不良的混合氣形成。此外，對于選擇混合組分而言，沸點(diǎn)溫度是一個(gè)重要的需求，因?yàn)榉悬c(diǎn)溫度超過100 ℃可能使燃料摻入機(jī)油而導(dǎo)致機(jī)油稀釋，因此需確保在90℃的運(yùn)行溫度下?lián)饺氲綑C(jī)油中的燃料能充分蒸發(fā)，沸點(diǎn)溫度為118 ℃的正丁醇組分不進(jìn)行試驗(yàn)，而沸點(diǎn)溫度為108 ℃的異丁醇與基礎(chǔ)燃料的混合比例至多為40%。 3 試驗(yàn)研究載體 ? 在單缸試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行基礎(chǔ)試驗(yàn)研究。單缸試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)列于表1。單缸試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)上的增壓是由外部增壓機(jī)組實(shí)現(xiàn)的，完全能達(dá)到0.35 MPa的最大增壓壓力。借助于排氣管路中的一個(gè)背壓閥，在節(jié)流運(yùn)行時(shí)壓力能被調(diào)節(jié)到0.1 013MPa，而在增壓運(yùn)行時(shí)排氣歧管中的壓力被提升到與進(jìn)氣管中相近的數(shù)值。進(jìn)氣空氣溫度被調(diào)節(jié)至25 ℃。這種單缸試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)能通過活塞的幾何形狀被調(diào)整到不同的壓縮比。為了利用含醇燃料的高抗爆性并達(dá)到最高的發(fā)動(dòng)機(jī)效率，將壓縮比設(shè)定為13.0。堅(jiān)固的曲柄連桿機(jī)構(gòu)允許氣缸最高平均壓力高達(dá)17.0 MPa，由此考慮到了所期望的高峰值壓力，特別是考慮到了在使用含醇燃料時(shí)應(yīng)具有足夠的安全性。此外，這種單缸試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)具有分開的進(jìn)氣道，其能達(dá)到較高的滾流強(qiáng)度，從而獲得良好的混合氣形成。火花塞及噴油器均布置在氣缸中央，其中火花塞布置于排氣門之間，而噴油器則布置于進(jìn)氣門之間。 ? ?在直噴式單缸試驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)上已對10種含有甲醇、乙醇、正丁醇和異丁醇的汽油機(jī)混合燃料以及純甲醇進(jìn)行了熱力學(xué)試驗(yàn)研究。所進(jìn)行的試驗(yàn)研究表明，甲醇提供了提高效率和降低NOx排放的巨大潛力。在高負(fù)荷時(shí)，與RON98基準(zhǔn)燃料相比，使用混合燃料在相同的壓縮比情況下能使效率提高12.6%，而甲醇甚至能使效率提高達(dá)23.5%。甲醇將較高的蒸發(fā)焓與較高的層狀火焰?zhèn)鞑ニ俣认嘟Y(jié)合，能在高負(fù)荷和冷起動(dòng)條件下提高抗爆性和燃燒穩(wěn)定性。含有丁醇的混合燃料的熱值比甲醇和乙醇的熱值更高，當(dāng)然其抗爆性仍略遜一籌。此外，較高的沸點(diǎn)溫度會(huì)提高冷起動(dòng)條件時(shí)的HC排放。鑒于EGR兼容性和稀薄燃燒過程，期望使用混合燃料和純組分燃料以進(jìn)一步提高效率和降低廢氣排放。在使用甲醇運(yùn)行時(shí)，因其較好的抗爆性而有望進(jìn)一步提高壓縮比。除了在NOx排放方面的優(yōu)勢之外，隨著醇類含量的增加，HC排放仍具有挑戰(zhàn)，特別是在冷起動(dòng)的工況下。 ??丁醇供應(yīng)哪家好？不妨試試上海九麟，大品牌老企業(yè)，忠誠服務(wù)每個(gè)客戶！