宋金環(huán)

摘 要：試驗車輛分別燃用汽油、M5、M15、M85和M100五種燃料，在120 km/h等速行駛工況下，進行燃料消耗量試驗。結(jié)果表明，與燃用汽油相比，汽車燃用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，燃料費用反而降低，燃用M100甲醇燃料費用最低。

關(guān)鍵詞：甲醇汽油；甲醇燃料；經(jīng)濟性；燃料消耗量

甲醇作為汽車、發(fā)動機的替代燃料，在性能上具有一定優(yōu)勢，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、發(fā)動機不同的工作條件下，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120 km/h等速行駛的條件下，進行燃料消耗量試驗。同時，通過與汽油等熱值的轉(zhuǎn)化和燃料使用費用的計算，對5種不同比例甲醇汽油燃料的經(jīng)濟性進行對比分析。

1 試驗對象與試驗方案

1.1 試驗用燃料

試驗用汽油為93#標(biāo)準(zhǔn)汽油，試驗用甲醇滿足標(biāo)準(zhǔn)《車用燃料甲醇》GBT 23510-2009，試驗用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 試驗車輛

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

1.3 試驗方案

在試驗樣車的汽油系統(tǒng)上，分別使用汽油、M5和M15三種燃料，開展120 km/h等速行駛工況下的燃料消耗量試驗；在試驗樣車的甲醇系統(tǒng)上，分別使用M85和M100兩種燃料，開展120 km/h等速行駛工況下的燃料消耗量試驗。最后從等熱值燃料消耗量和燃料使用費用兩方面評價5種燃料的經(jīng)濟性。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 實測燃料消耗對比

試驗樣車在120 km/h等速行駛條件下，分別燃用汽油、M5、M15、M85和M100五種燃料的實測百公里燃料消耗量如圖1所示。隨著甲醇含量的增加，實測燃料消耗量也隨之升高。試驗樣車燃用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個單位的甲醇與1個單位的汽油貢獻等值熱量。試驗車輛在燃用含有甲醇的燃料以及M100全甲醇燃料時，實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種燃料的實測百公里燃料消耗量，根據(jù)5種燃料中甲醇和汽油的體積配比關(guān)系，通過計算轉(zhuǎn)化為與汽油等熱值燃料消耗量，對比結(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)濟性提高[4]。圖2的結(jié)果也表明，試驗樣車燃用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，同時也與汽油噴油器流量限制，無法進一步加大噴油量，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，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 百公里燃料使用費用對比

本文同時從燃料使用費用的角度，評價汽油、M5、M15、M85和M100五種燃料的經(jīng)濟性。計算依據(jù)為甲醇價格2 800元/t，汽油價格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用計算結(jié)果如圖3所示。

隨著燃用燃料中甲醇含量的升高，試驗車輛的百公里燃料費用相應(yīng)降低。其中，燃用M100甲醇燃料的百公里燃料費用最低，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用略低于汽油，較燃用汽油低1.05%。由此可見，使用含有甲醇的甲醇汽油燃料或全甲醇M100燃料，消費者來講，燃料費用低于汽油車。

3 結(jié)語

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

（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，M100甲醇燃料的等熱值燃料消耗量最低，側(cè)面說明其熱效率最高。

（3）因為甲醇價格較汽油便宜，隨著汽油中摻入甲醇量的增加，燃料費用呈下降趨勢，燃用M100甲醇燃料的費用最低。

（4）總體來看，試驗車輛燃用M100甲醇的等熱值燃料消耗量和燃料費用均最低，經(jīng)濟性優(yōu)勢最為突出。

[參考文獻]

[1]竇晨元，倪計民，計維斌，等.基于經(jīng)濟性和排放性的靈活燃料汽車匹配研究[J].車用發(fā)動機，2009（1）：41-45.

[2]全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB/T 12544-1990《汽車最高車速試驗方法》[S/OL].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1990[2019-01-04].http：//www.csres.com/detail/51684.html.

[3]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB/T 12545.1-2008《汽車燃料消耗量試驗方法第1部分：乘用車燃料消耗量試驗方法》[S/OL].北京：中國標(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性能的試驗研究[J].小型內(nèi)燃機與摩托車，2007（6）：71-74.