甲醇燃料在车用发动机上的应用研究

结合甲醇燃料的理化特性，分别在495Q和JT468Q汽油发动机进行了燃用高比例M85甲醇汽油燃料和全甲醇燃料的对比试验。试验结果表明：直接燃烧定比例甲醇燃料时，功率和扭矩都略有提高；提高压缩比后，功率和扭矩都大幅度提高，燃油消耗也大幅度降低、排放明显改善。     

煤基甲醇和天然气基甲醇燃料的生命周期影响评价

用生命周期评价方法,对煤基M85(甲醇体积占85%的甲醇汽油混合燃料)和天然气基M85的生命周期环境影响进行评价。结果表明:与汽油相比,煤基M85和天然气基M85燃料的环境影响总水平值分别降低了41.2%和60.8%。在污染物中,VOC排放产生的环境影响最大。煤基M85的SO2排放高于天然气基M85,导致煤基M85对环境影响总水平值高于天然气基M85。煤制甲醇CO变换工艺造成的CO2排放占煤基M85全生命周期CO2排放的36%,导致其生命周期内的温室气体排放高于汽油和天然气基M85。     

不同比例甲醇汽油混合燃料对电喷汽油机性能影响的研究

通过在多点电喷汽油机燃用不同比例的甲醇汽油混合燃料(甲醇的体积分数分别为20%、85%和纯汽油)的试验来研究不同比例的甲醇汽油混合燃料对电喷发动机的动力性及经济性的影响.     

喷油脉宽对电控汽油机燃用M85甲醇汽油的影响

为了在电控汽油机上优化M85甲醇汽油的应用，利用发动机台架试验，分析了电控汽油机直接燃用M85的主要问题，并通过放大喷油脉宽，增加M85甲醇汽油的喷油量来改善发动机性能。试验结果表明：与燃用汽油相比，喷油脉宽放大1．3倍时，发动机燃用M85甲醇汽油的功率和扭矩分别平均降低了6．83％和7．15％；小时燃油消耗量与有效燃油消耗率增大，但有效能耗平均降低6％；CO和HC排放分别平均降低11．28％和0．64％；NOx排放平均增加55．56％。     

甲醇汽油在M-TEC发动机上的动力性与经济性试验研究

对M15、M85两种具有代表性的甲醇汽油在M-TEC发动机上进行了动力性和经济性的试验,分别绘制了外特性动力曲线和3000r/min下的负荷特性曲线,并对其原因进行分析。试验结果表明,使用甲醇汽油有利于发动机动力性和经济性的提升。使用M15甲醇汽油时,输出功率提高了大约5%～7%,能耗降低了大约0.7%;使用M85甲醇汽油时,输出功率提高了8%～10%,能耗降低了大约14.5%。两种燃料对动力性和经济性的提升在不同转速下也不相同,在中小负荷下动力性提升最为明显,中等负荷下经济性提升最显著。     

甲醇汽油在M-TEC发动机上的动力性与经济性试验研究

对M15、M85两种具有代表性的甲醇汽油在M-TEC发动机上进行了动力性和经济性的试验,分别绘制了外特性动力曲线和3000r/min下的负荷特性曲线,并对其原因进行分析。试验结果表明,使用甲醇汽油有利于发动机动力性和经济性的提升。使用M15甲醇汽油时,输出功率提高了大约5%～7%,能耗降低了大约0.7%;使用M85甲醇汽油时,输出功率提高了8%～10%,能耗降低了大约14.5%。两种燃料对动力性和经济性的提升在不同转速下也不相同,在中小负荷下动力性提升最为明显,中等负荷下经济性提升最显著。     

不同比例甲醇汽油对整车性能影响的试验研究

通过在滚筒式底盘测功机上进行燃烧不同燃料的桑塔纳汽车的测试实验,定量和定性地分析了不同比例甲醇汽油（M15和M85）对整车动力性和经济性的影响。     

高比例甲醇汽油的发动机台架试验研究

M100是一种具有代表性的高比例甲醇汽油。通过在发动机上分别燃用93#汽油和M100甲醇汽油两种燃料,对比两种燃料的动力性、经济性以及排放性能,并对其进行分析。试验表明,在发动机上使用灵活燃料控制器后,M100甲醇汽油具有良好的适应性。与燃用93#汽油相比,M100甲醇汽油的动力性和经济型提高。常规排放的尾气中CO,HC和NOx显著降低,而非常规排放物甲醛排放增加。     

电喷汽油机燃用低比例甲醇汽油的试验研究

在电喷汽油机上燃用低比例甲醇汽油混合燃料与燃用93#汽油进行对比试验研究。试验结果表明，汽油机燃用M15，M25混合燃料均比燃用93#汽油输出功率高，增幅为3．1％～7．7％；M15当量油耗率与93#汽油油耗率基本相等，M25当量油耗率降幅较为明显，最大降幅达16．8％；混合燃料有效热效率高于93#汽油；混合燃料比93#汽油CO放稍有降低，HC排放降低明显，NOx排放在中低负荷时有所改善，在大负荷时排放增加。     

甲醇汽油混合燃料电喷汽油机的排放特性的研究

本文通过在多点电喷汽油机改用不同比例的甲醇汽油混合燃料与纯烧汽油时的对比试验来研究甲醇汽油混合燃料发动机的排放特性。研究表明：使用低比例混合燃料M20时，其CO排放降低明显，HC排放在中、低负荷时相当，在大负荷时降低，NOx排放基本保持不变；使用高比例混合燃料M85时，在全部负荷的工况下，NOx排放均有显著降低。排气经三效催化转换器后，醇、醛排放都可以被控制在极低的水平。     

甲醇/汽油双燃料发动机燃料转换控制研究

为了从根本上解决环境污染和能源短缺问题,提出了甲醇/汽油双燃料发动机的燃油供给系统方案,并对双燃料系统的控制转换方式进行了研究,提出了双燃料系统控制方案,实现了甲醇燃料供给与汽油燃料供给系统的并行使用,它利于燃料的最优合理利用,同时满足了环保要求。     

正丁醇作为生物燃料在生产和应用方面的进展

作为车用替代燃料,丁醇的热值比乙醇高30%左右,挥发性只有乙醇的1/6左右,吸湿性远小于甲醇、乙醇和丙醇,具有适度的水溶性,腐蚀性低,安全性更高。但丁醇直接应用到发动机上也存在一些问题,如其热值比传统汽油或柴油低,使得燃料消耗量增加;燃烧效率低于甲醇、乙醇;当应用于点燃式发动机时,丁醇较高的黏度将产生潜在的沉积或腐蚀等问题。目前许多研究者将正丁醇作为替代生物燃料进行研究,现有的研究主要是将丁醇与汽油或柴油混合应用在发动机上,或是应用在一些基本的燃烧反应器中。综合各方面的研究成果,正丁醇在混合燃料中体积分数小于20%时,无需调整发动机就可获得与汽油燃料相同的发动机功率;当达到30%时,发动机最大功率开始下降;随着正丁醇体积的增加,燃料消耗量增加。CO、THC、NOx排放的减少或增加取决于具体的发动机、操作条件、丁醇-汽油的混合比等。混合燃料与纯汽油相比,未燃烧醇的排放增加,而且丁醇的比例越高,未燃烧醇的排放越高。     

不同含氧调合汽油燃料的整车及排放性能试验研究

将甲醇、乙醇、正丁醇和2,5-二甲基呋喃(DMF)分别与市售编号为92号汽油按照体积比为1∶9的比例混合,连同纯汽油组成M10、E10、B10、F10、G100 5种燃料,在一辆缸内直喷(GDI)乘用车上研究不同燃料对整车性能的影响。试验结果表明,在新欧洲驾驶循环(NEDC)下,丁醇混合燃料的百公里体积油耗和去除热值影响的当量油耗均是被测5种燃料中最低的,其余3种含氧燃料掺混后的百公里体积油耗和当量油耗均高于纯汽油燃料;除M10的CO排放比汽油低外,含氧汽油的CO和THC排放均高于汽油;掺混3种醇类燃料均能够降低NO_x排放,F10的NO_x排放与纯汽油相当;4种含氧汽油大幅降低了颗粒物质量和数量排放。向汽油中添加含氧燃料能够降低汽车在中高车速稳定运行时的油耗和排放,但添加含氧燃料后的汽油比纯汽油更加不适应低车速和起动工况。在动力性方面,4种含氧汽油均缩短了汽车的加速时间。     

甲醇/汽油混合燃料发动机非常规排放成分测量方法研究

对使用气相色谱仪检测甲醇／汽油混合燃料发动机排气中醇醛类排放方法进行了研究，优化选择了采样方法、载气流速、柱温等参数，证明安装PEG色谱柱的GC2010完全可以对甲醇／汽油混合燃料发动机排气中的醇、醛进行精确的检测分析。发动机尾气测试结果表明，汽油机燃用M10混合燃料时，排气中的甲醛中低负荷高达0．2mg／L。此外，发动机燃用市售汽油和M10两种燃料时，排气中的甲醇、乙醇和乙醛量相差在10％左右，经三效催化转化器后，可以被控制到接近零排放的水平。     

Anionic-cationic bi-cell design for direct methanol fuel cell stack

A new fuel cell stack design is described using an anion exchange membrane (AEM) fuel cell and a proton exchange membrane (PEM) fuel cell in series with a single fuel tank servicing both anodes in a passive direct methanol fuel cell configuration. The anionic-cationic bi-cell stack has alkaline and acid fuel cells in series (twice the voltage), one fuel tank, and simplified water management. The series connection between the two cells involves shorting the cathode of the anionic cell to the anode of the acidic cell. It is shown that these two electrodes are at essentially the same potential which avoids an undesired potential difference and resulting loss in current between the two electrodes. Further, the complimentary direction of water transport in the two kinds of fuel cells simplifies water management at both the anodes and cathodes. The effect of ionomer content on the AEM electrode potential and the activity of methanol oxidation were investigated. The individual performance of AEM and PEM fuel cells were evaluated. The effect of ion-exchange capacity in the alkaline electrodes was studied. A fuel wicking material in the methanol fuel tank was used to provide orientation-independent operation. The open circuit potential of the bi-cell was 1.36 V with 2.0 M methanol fuel and air at room temperature.     

Evaluation of gasoline evaporation during the tank splash loading by CFD techniques

This paper presents a CFD simulation of gasoline evaporation during the splash loading of gasoline tank. The volume of fluid based (VOF) interface tracking method in conjunction with a mass transfer model was used. Evaporation rate was determined by a source term at the interface. The effect of different parameters such as loading velocity, temperature and initial vapor mass fraction on gasoline lost was determined. The results show that by increasing the loading velocity, the total evaporated mass decreases. Based on CFD simulations a correlation has been proposed to evaluate the amount of gasoline losses during the fuel tank splash loading.     

国外甲醇汽油的发展与启示

国外甲醇汽油的发展主要经历了研究开发、示范推广、衰退3个阶段。由于20世纪70年代两次石油危机,德国、瑞典、美国等先后开展了甲醇替代能源的研究。20世纪80年代,在改善大气环境质量的推动下,甲醇被列为清洁燃料,得到了进一步的示范推广。但20世纪80年代末以后,在欧洲甲醇汽油逐步被乙醇汽油取代。1998年后,美国甲醇燃料汽车和甲醇燃料也都开始减少。人们不愿意接受甲醇汽油的根本原因是其暴露出的诸多缺点,包括:甲醇有毒,易造成人员伤害,严重时可导致失明甚至致命;腐蚀性强,短时间难以察觉,缩短汽车使用寿命;热值只有汽油的一半,限制了车辆的行驶距离;甲醇汽油冬季冷启动困难,而夏季又易发生"气阻"现象;甲醇汽车尾气中甲醛等非常规排放远高于普通汽油,而甲醛为强致癌物质。同时经济上失去竞争力也加速了甲醇汽油的衰退。根据对国外甲醇汽油发展过程的调查和分析研究,建议中国应禁止使用甲醇汽油;即使要强行使用甲醇汽油,也应做好各方面的充分准备。实际上,在中国推行甲醇汽油,最终受益的将是中东和新西兰甲醇生产商,而非中国甲醇行业。     

甲醇汽油的排放特性和毒性分析

燃烧甲醇会增加甲醛之类的非常规排放以及甲醇的毒性,使甲醇汽油在我国的普遍使用遇到障碍。多数试验研究表明,汽车使用甲醇汽油后CO、HC的排放是降低的,不过各种试验降低的幅度差别较大。而NOx排放各类试验结果就很不一致,有低于汽油的,也有高于汽油的,也有在某一工况下低于汽油而在另一工况下又高于汽油的。甲醇汽油的非常规排放(如甲醇、甲醛等),几乎所有的试验结果都表明要高于普通汽油,但高出的幅度差别较大。如果要准确检测甲醇汽油的污染物排放,就必须严格规范试验条件。并且,应在城市实际交通状况下检测甲醇汽油的污染物排放,并与普通汽油做对比。如果发动机参数设置合理,燃烧甲醇汽油的CO、HC排放应该是降低的。只要掌握甲醇汽油的燃烧规律,通过一些发动机技术参数的调整,NOx的排放即使增高也不会比汽油高很多。有试验表明,燃烧甲醇汽油产生的甲醛等非常规排放经三效转换器后可以降得很低,在大气中的浓度已低于国家规定的标准。至于甲醇汽油的毒性,只要加强管理,制定并严格遵守操作规程,就可以避免它对人体健康的危害。     

Study of spark ignition engine fueled with methanol/gasoline fuel blends

A 3-cylinder port fuel injection engine was adopted to study engine power, torque, fuel economy, emissions including regulated and non-regulated pollutants and cold start performance with the fuel of low fraction methanol in gasoline. Without any retrofit of the engine, experiments show that the engine power and torque will decrease with the increase fraction of methanol in the fuel blends under wide open throttle (WOT) conditions. However, if spark ignition timing is advanced, the engine power and torque can be improved under WOT operating conditions. Engine thermal efficiency is thus improved in almost all operating conditions. Engine combustion analyses show that the fast burning phase becomes shorter, however, the flame development phase is a little delay.When methanol/gasoline fuel blends being used, the engine emissions of carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC) decrease, nitrogen oxides (NO_x) changes little prior to three-way catalytic converter (TWC). After TWC, the conversion efficiencies of HC, CO and NO_x are better. The non-regulated emissions, unburned methanol and formaldehyde, increase with the fraction of methanol, engine speed and load, and generally the maximum concentrations are less than 200 ppm. Experimental tests further prove that methanol and formaldehyde can be oxidized effectively by TWC. During the cold start and warming-up process at 5 °C, with methanol addition into gasoline, HC and CO emissions decrease obviously. HC emission reduces more than 50% in the first few seconds (cold start period) and nearly 30% in the following warming-up period, CO reduces nearly 25% when the engine is fueled with M30. Meanwhile, the temperature of exhaust increases, which is good to activate TWC.     

Comparative studies on Performance evaluation of a two stroke copper coated spark ignition engine with alcohols with catalytic converter

AimInvestigations were carried out to evaluate the performance of a two-stroke, single cylinder, spark ignition (SI) engine, with alcohol blended gasoline (80% gasoline, 20% methanol by vol; 80% gasoline and 20% ethanol by volume) having copper coated engine [CCE, copper-(thickness, 300 μm) coated on piston crown, inner side of cylinder head] provided with catalytic converter with sponge iron as catalyst and compared with conventional SI engine (CE) with pure gasoline operation.Study designPerformance parameters of brake thermal efficiency, exhaust gas temperature and volumetric efficiency were determined at various values of brake mean effective pressure (BMEP).MethodologyA microprocessor-based analyzer was used for the measurement of carbon monoxide (CO) and un-burnt hydro carbons (UBHC) in the exhaust of the engine at various values of BMEP. Aldehydes were measured by dinitrophenyl hydrazine (DNPH) method at peak load operation of the engine.Brief resultsCCE with alcohol blended gasoline considerably reduced pollutants in comparison with CE with pure gasoline operation. Catalytic converter with air injection significantly reduced pollutants with test fuels on both configurations of the engine. Gasohol improved the performance of the both versions of the engine in comparison with methanol blended gasoline. On the other hand, methanol blended gasoline effectively reduced the emissions when compared with gasohol in both versions of the engine.