理论教育 甲醇汽油发动机技术进展

甲醇汽油发动机技术进展

时间:2023-10-13 理论教育 版权反馈
【摘要】:目前,国家标准中可以生产使用的甲醇汽油只有M15和M85两个型号,其中M15中只含有体积分数15%的甲醇及添加剂,性能与车用汽油基本一致,一般不需要对发动机改装即可正常使用。而M85是高比例甲醇汽油,燃用M85时,则需要对发动机进行一定的改装和调试。因此下文中针对M85介绍甲醇汽油机的燃料喷射系统以及冷起动系统。

甲醇汽油发动机技术进展

早在20世纪60年代美国就曾将甲醇作为赛车燃料进行了研究,随后,美国福特汽车公司、通用汽车公司,德国大众汽车公司、戴姆勒-奔驰公司日本丰田汽车公司、日产汽车公司、三菱汽车公司和马自达汽车公司都对甲醇发动机进行了开发研究。福特公司和通用公司于20世纪80年代中期相继开发了灵活燃料车辆技术,并于之后面向车队和大众销售;这种汽车采用一个燃油箱向发动机供给汽油、甲醇或者两者不同组分的混合燃料,由专用的甲醇浓度传感器检测燃料中的甲醇浓度,并将检测结果反馈给电控单元,计算机根据燃料充分调整燃料供给量和点火正时等参数。丰田公司从1980年起就开始了甲醇汽车的开发,进行了燃用任意浓甲醇的可行性研究五十铃公司从1986年开始对其甲醇汽车进行车队试验,历时六年,于1992年底通过鉴定,正式注册营运,并投放市场。三菱公司开发出M85甲醇客车动力和M100甲醇城市公交车动力及灵活燃料汽车,并成功地研制了甲醇发动机。目前,国际上仍然没有面向市场的灵活燃料汽车。

我国在20世纪80年代,也开始对甲醇发动机进行了一定的研究。在原国家科委的组织安排下,中国科学院工程热物理研究所等有关单位对北京内燃机厂所产492化油器型发动机进行了燃用M85甲醇燃料的试验性研究。同期,配合进行了中德科技合作项目——桑塔纳轿车燃用M85甲醇燃料的应用性研究。20世纪90年代,为实施山西佳新能源化工实业有限公司承担的原国家经贸委97年度新能源计划“国家甲醇汽车示范工程”项目,中国科学院工程热物理研究所与北京内燃机厂协作研发出492单点电喷甲醇发动机;1998年12月,榆次新天地发动机公司研发出多点电喷型甲醇发动机。1996年,福特汽车公司和中国科学院工程热物理研究所、山西省大同汽车厂密切合作,成功地开发了中国第一辆甲醇型灵活燃料汽车。

经过长期的研究发现,汽车使用甲醇的话,发动机应该满足以下几个条件:

1)使用专门设计的燃料喷射系统。

2)采用专门的冷起动系统。(www.daowen.com)

3)改进受甲醇燃料影响的元件。

其中第三条主要是指甲醇以及甲醇燃烧反应过程中产生的甲醛甲酸、大量水蒸气、未燃甲醇等均对发动机金属部件表面有腐蚀性,并且使一些橡胶塑料部件产生溶胀。防止金属部件腐蚀主要措施包括:改变机件的材质和热处理工艺,如将气门从铁合金改为镍合金、气门座烧结材料中添加硬质微粒并进行铅熔渗处理、活塞环镀铬等。采用这些措施后耐磨性可达到汽油机水平;另外对输油管等橡胶、塑料部件可以采用丁腈橡胶、氟橡胶以及耐醇尼龙等材料进行改进。但大部分由普通汽油机改装的甲醇发动机如果采取这个方法的话,势必增大成本、提高改装难度、影响改装后车辆的可靠性,因此对这个问题,还可以从燃料角度着手解决。首先针对金属部件的磨损及腐蚀问题,可以采用醇类发动机专用润滑油。目前,国内外早已研制出相应的润滑油。针对橡胶、塑料部件的溶胀问题,可以在燃料中添加腐蚀抑制剂、抗溶胀剂等添加剂。在“七五”期间,国家科委组织了以中科院牵头,有院石油、化工、煤炭、汽车、环境、卫生等部门参加的甲醇汽车攻关和国际合作研究,在攻关工作中,基本完成了腐蚀抑制剂的研发。因此,改装的甲醇发动机可以不对元件进行改造,但前提是要使用合格的甲醇燃料。

目前,国家标准中可以生产使用的甲醇汽油只有M15和M85两个型号,其中M15中只含有体积分数15%的甲醇及添加剂,性能与车用汽油基本一致,一般不需要对发动机改装即可正常使用。而M85是高比例甲醇汽油,燃用M85时,则需要对发动机进行一定的改装和调试。因此下文中针对M85介绍甲醇汽油机的燃料喷射系统以及冷起动系统。

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