车用替代燃料范文

车用替代燃料范文（精选8篇）

车用替代燃料 第1篇

一、国际上车用替代燃料的发展形势

1.车用替代燃料的发展十分迫切

从发展形势来看, 交通部门对车用替代燃料的发展要求十分迫切, 如果在20年内无法完成替代燃料技术的突破, 世界将面临重大的能源危机。从当前的发展形势来看, 车用替代燃料的研发得到了很多国家政府的认可与扶持, 从各国的能源发展计划来看, 对低碳与可再生资源的重视程度有了明显的提高。美国预计在2022年的时候车用燃料的22%采用的是可再生燃料。

2.车用替代燃料快速多样的发展趋势

从技术角度来看, 目前能替代车用石油的主要材料包括以内燃机为导向、利用非石油资源生产的液态或者气态的碳氢燃料的直接燃烧替代品, 或者是以革新车用发电机和传统的车用动力系统为导向, 节约或者摆脱碳氢燃料的间接替代技术。随着各项技术的发展, 车用燃气、生物液体燃料、煤基和天然气基合成燃料等直接燃料替代成为车用燃料替代的主要选择。随着汽车技术的完善, 使用替代燃料的汽车也在不断地增多, 如油田混合动力车, 纯电动汽车及氢燃料电池车等等。

3.天然气汽车技术较为成熟

这是当前发展较为成熟的清洁汽车之一, 其以价位较低的天然气作为燃料, 巴西、印度等国家已经在进行推广, 从根本上来看, 关键在于天然气对比油燃料的比价。

4.生物燃料是车用替代燃料发展的主要方向

生物燃料是发展潜力最大, 价值最高的燃料之一, 当前在市场上出现的生物燃料主要包括玉米、甘蔗、植物油等传统粮糖油原料生产的燃料乙醇与生物柴油。近年来, 各国对农业废弃物利用水平有了很大提高, 正在积极研发二代生物燃料, 主要是纤维素乙醇、加氢生物柴油等, 希望能够改善车用替代燃料的研究情况。

5.新能源汽车技术发展十分迅速

从发展的形势来看, 煤基合成燃料发展的速度较慢, 受到成本、技术等因素的制约, 仍然有待完善。但是新能源技术发展十分迅速, 只是性能与经济性有待完善, 尤其是随着镍氢电池与锂离子电池技术的完善, 电动车已经成为重要的技术选项, 有望得到良好的发展。

总之, 车用替代燃料在技术、政策、市场竞争的推动下实现了一定的技术突破, 预计在不久的将来, 插电式混合动力车将会在市场中占据重要位置。

二、我国车用替代能源的发展情况

1.天然气进入高速发展阶段

当前我国已有30多个省市的近100个城市在推广天然气汽车, 天然气站的数量在不断增多, 我国已经初步形成了天然气汽车产业链。

2.十分重视车用生物液体燃料的开发

当前我国的生物液体燃料开发主要集中于非粮生物, 在“十五”期间, 我国建成了总产能132万t的4家液体燃料乙醇企业。随着研发的深入, 越来越多的企业开始投身其中, 从当前的发展形势来看, 主要需要克服原料资源基础薄弱, 技术产业发展水平不高, 缺乏足够经济竞争力与抗风险能力的不足。

3.需要实现新能源产业化的目标

在2008年的北京奥运会期间, 我国自主研发的混合动力客车、燃料电池轿车等新型低碳轿车为奥运服务, 但是与现实仍然存在着一定的差距, 尚需完善。

三、我国车用替代燃料的发展前景

从上文的对比分析中我们不难看出, 我国的车用替代燃料发展与世界的先进国家之间仍然存在着一定的差距, 仍处于早期的起步阶段, 尽管有政策的扶持, 发展形势也十分良好, 但是从整体的发展趋势来看, 在发展中必须要遵守一定的原则方可得到长远的发展, 关键在于在发展中要坚持多元化的发展途径, 要突破面临的瓶颈与困难;同时政府要加大支持的力度, 完善执行的环境, 使技术与产业化条件更加的成熟与完善;另外要突破天然气发展的限制, 必要的情况下可以弱化其使用;不断地提升生物液体燃料的产业化水平, 从根本上推进生物液体燃料的应用;加大对煤基合成燃料的研发, 从发展的角度来看, 其必将成为重要的车用替代燃料;最后是推进新能源汽车的产业化进程, 加大在特殊领域的应用, 最终推广到城镇交通领域。

四、结束语

车用燃料购销合同 第2篇

甲方：沭阳民生城市公共交通有限公司（以下简称甲方）乙方：沭阳燃料销售有限公司（以下简称乙方）

甲方为保证全县所有城市公交班车在运营过程中及时获得车用燃料供给，经与乙方沭阳燃料销售有限公司友好协商，达成如下协议：

1、甲方车辆每年向乙方购油价值不低于1200万元。

2、乙方除发生不可抗力外，应保证甲方车辆燃料用油及时。

3、乙方应保证所提供车用燃料质量符合国家规定标准。

4、因乙方原因不能保质、保量、及时为甲方提供车用燃料，给甲方所造成的一切损失均由乙方承担。

5、乙方必须在每年的3月30日之前，预付燃料款1000万元，12月30日前结清所有当年用油款项。

6、本协议暂订5年，到期可酌情续订。

7、本合同在履行过程中发生争议时，由甲乙双方协商解决，协商不成可向县仲裁委员会申请仲裁或向县人民法院提出诉讼。

8、本合同自签字之日起生效。

本协议一式两份，甲乙双方各执一份。

甲方法人或负责人签字（盖章）：

乙方法人或负责人签字（盖章）：

车用替代燃料 第3篇

武昌火车站附近一家货运公司的大货车司机王光明对记者说了一件“麻烦的事情”，即武汉即将禁售普通汽油，代之以车用乙醇汽油。他说：“我常年跑武汉到恩施这条线，在武汉加了车用乙醇汽油，到了恩施(恩施不在乙醇汽油试点范围内)怎么办?再说，汽油中掺杂燃料乙醇，会不会对汽车的零部件造成腐蚀?这条路山高路陡，会不会造成动力不足?”其实，很多司机都对此心存疑虑。那么使用车用乙醇汽油，会不会出现王光明担心的那些情况呢?国家大规模地推广使用车用乙醇汽油是出于什么考虑?有哪些潜在的问题呢?

八部委两次联合下文

根据国家发改委、财政部、国家税务总局、公安部、国家工商总局、国家质监总局、国家环保总局等八部委联合下发的文件，从2005年4月1日起，安徽将加入河南和东北三省封闭推广车用乙醇汽油、禁止销售普通汽油行列。另外，湖北九个地市和山东七个地市、江苏五个地市、河北六个地市成为局部试点城市。到2005年底，上述各省、市辖区范围将基本实现车用乙醇汽油替代普通汽油。

记者赴“湖北省推广使用车用乙醇汽油办公室”采访时，该办公室的工作人员正在加班加点地落实《湖北省车用乙醇汽油推广使用工作方案》和《湖北省车用乙醇汽油推广使用工作实施细则》。办公桌上摆着电脑和各种各样的文件，电话铃声一阵接着一阵。该办公室的一位工作人员对记者说：“这是国家八部委第二次联合下文推广使用车用乙醇汽油，跟上一次相比，这一次规模更大。范围更广，几乎覆盖了所有的粮食大省。”

所谓车用乙醇汽油，通俗地讲，是用10％的燃料乙醇与90％的组分汽油调和而成的一种新型燃料。据了解，2001年上半年，我国就将河南的南阳、郑州、洛阳以及黑龙江的哈尔滨、肇东五个城市列入了车用乙醇汽油使用的试点城市。这一年的7月，国家八部委联合下文颁布《车用乙醇汽油使用试点方案》和《车用乙醇汽油使用试点工作实施细则》，由此，车用乙醇汽油在上述五个城市正式“粉墨登场”。2004年底，河南及东北三省又开始在全省范围内实施“封闭推广”计划。

我国何以如此大规模、大范围地推广使用车用乙醇汽油?中石化集团副总经理。中科院院士曹湘洪告诉记者：“2004年6月，一汽集团的专门试验表明，车用乙醇汽油的动力性能和油耗与普通汽油基本持平，但车用乙醇汽油中加入了10％的燃料乙醇，可以大大减少汽油的用量。因此，它的推广使用可以缓解我国石油短缺的局面。”

他还说：“我国是石油生产大国，也是石油消费大国。但是，随着经济的发展，石油产量增长已赶不上石油消费的快速增长，每年净进口石油量已占全国石油消费总量的37％以上，而绝大多数的石油都消耗在了车上。近几年，我国一直在寻找适合我国国情的车用替代燃料。于是，含有燃料乙醇，能够带动农业发展的车用乙醇汽油应运而生。”

另据称，目前我国的粮食出现了阶段性结构性过剩，一方面国家拿出400亿建库存粮，同时每年拿出100亿元作补贴，财政不堪重负。仅全国小麦第一大省河南，产量常年稳定在4000吨，每年就有500万吨左右的粮食转入库存。由于车用乙醇汽油中的燃料乙醇是用粮食提炼而成，这样，可以解决困扰，我国多年的陈化粮的问题。

最新公布的《燃料乙醇及车用乙醇汽油“十五”发展专项规划》显示，仅此次扩大试点车用乙醇汽油所需的燃料乙醇就达102万吨。为此，国家先后投资兴建了四家专业生产燃料乙醇的厂家，即黑龙江华润酒精有限公司、河南天冠集团、吉林燃料乙醇有限责任公司、安徽丰原生物化学股份有限公司。

河南天冠集团推广燃料乙醇办公室的业务员曹元浩还为记者算了一笔帐：每生产1吨燃料乙醇大约需3．5吨陈化粮。那么，102万吨燃料乙醇则可消化陈化粮357万吨。

另据权威部门验证，燃料乙醇具有自供氧性，可增加汽油的含氧量，使汽油燃烧更充分。使用含有10％燃料乙醇的车用乙醇汽油，可减少汽车尾气CO排放量30％以上、CH排放量10％，使汽车尾气中氮氧化物、酮类。苯系物等污染物浓度明显降低。同时，车用乙醇汽油在调配过程中加入了适量的防腐剂，不会对汽车的零配件产生腐蚀作用。

难免遭遇“阵痛”

按照规定，车用乙醇汽油由政府指定的销售公司按技术标准统一调配，然后运送到各个加油站，最后予以出售。这里面还涉及到调配中心的建立、加油站的“清洗改造”，以及车辆油箱的清洗。靠近宜黄高速公路黄石段的一座加油站的老板称：“本来这条路上的加油站就多，竞争非常激烈，如果只卖车用乙醇汽油，用户不接受就不好办了。听说，还要掏1000多元钱‘改造清洗’加油站，太不划算了。”

天发石油股份有限公司驻武汉办事处曾在湖北全省的试点城市做过一个调查，结果有3096的加油站不愿进行“清洗改造”、销售车用乙醇汽油，而不愿清洗油箱、购买这种汽油的司机更是达到60g6以上。

“我们也经历过这样的‘阵痛’，南阳、郑州、洛阳三市的试点工作展开后，郑州的许多司机都到辖区外的加油站排队加普通汽油．市内的试点网点几次降价都无济于事。后来，我们调整战略，采取，按计划实施，分步骤推进，的方式，推动起来就顺畅多了。”河南省推广使用车用乙醇汽油办公室宣传组的张女士说。据其介绍，该省调整战略后，其试点工作经历了试用(2001年6月～2002年6月)和使用(2002年6月～2003年6月)两个阶段。试用阶段，南阳、郑州、洛阳三市各选取了5个加油站，由党政机关和财政全供事业单位先行使用，以此积累经验。使用阶段，上述三市扩大使用对象，整个中心城区试点工作由此全面启动。到2004年5月20日前，南阳、郑州、洛阳均实现城乡一体化封闭运行。2004年12月，河南全省开始从使用普通汽油转向使用车用乙醇汽油。

辽宁省推广使用车用乙醇汽油办公室的一位负责人表示，该省“封闭推广”车用乙醇汽油最终得以实施，关键在于“有一套操作性强的规章制度”。该省除了组织制订了《辽宁省车用乙醇汽油推广使用工作方案》《辽宁省车用乙醇汽油推广使用实施细则》等制度外，省政府还专门下发了第174号令，规定除工业生产所需、军队特需和国家特种储备外，省内的加油站若购入和销售普通汽油将被视为非法，并由工商部门责令其改正，并处以5000元以上3万

元以下的罚款。“也许有人认为这是‘行政铁腕’手段，其实，这叫‘先结婚、后恋爱’。”这位负责人风趣地说。

中石油湖北省销售分公司推广使用车用乙醇汽油办公室主任简念秋称：“湖北也制订了一系列详尽的制度，并针对加油站、司机编印了一套有关车用乙醇汽油使用的通俗读本，届时会向社会发放。”

一项长期战略

在采访中，不断有业界人士指出：燃料乙醇的成本居高不下，会不会影响车用乙醇汽油的推广使用？我国将燃料乙醇作为替代能源，其原材料是否充足？

据了解，目前每生产一吨燃料乙醇的成本约为4000元，但是将其卖给石油公司，按文件要求，每吨的价格是国家发改委公布的同期型号汽油出厂价乘以0．9111，算下来不到3000多元。因此，国家不得不拿出大笔资金对厂家进行补贴。如试点期间，免征生产调配车用乙醇汽油用燃料乙醇5％的消费税，对生产调配车用乙醇汽油用燃料乙醇的增值税实行先征后返，对生产调配车用乙醇汽油用燃料乙醇所使用的陈化粮，享受陈化粮补贴政策；执行补贴政策后，燃料乙醇生产和燃料乙醇在调配、销售过程中发生的亏损，由国家按保本微利的原则给予补贴等等。

全国推广使用车用乙醇汽油领导小组一位负责人说，国家通过补贴的办法来鼓励燃料乙醇的生产，正是为了提高车用乙醇汽油市场竞争能力。在发展车用乙醇汽油已经成熟的西方国家，最初也是通过政府补贴的办法来鼓励生产和消费的，只是在人们接受了以后的价格才高于汽油的。从长远看，推广车用乙醇汽油最大的受益者最终是国家。

我国是农业大国，为生产车用乙醇汽油提供了先决条件。目前，我国的燃料乙醇的生产，暂时定位以消耗陈化粮为主，今后将考虑甘蔗、玉米、小麦或薯类等其他粮食商品作原料。

经统计，全国汽油年消耗量约3600万吨，如果加入10％燃料乙醇，将其全部变为车用乙醇汽油，则可消耗粮食1000多万吨，使农民增加100亿元的收入。

广西农业科学院院长李杨瑞透露说：“国家有关部门最近要求广西、广东两省区着手研发车用甘蔗燃料乙醇。我国目前已经能够用玉米、陈化粮生产车用燃料乙醇，但采用甘蔗生产车用燃料乙醇还是一片空白。若技术攻关成功，成本控制得当，我国采用甘蔗生产燃料乙醇，将会有很好的发展前景。”

据称，1975年巴西就成功地用甘蔗为原料开发出了燃料乙醇，且燃料乙醇的比例占车用乙醇汽油的20％以上。眼下，该国使用车用乙醇汽油的汽车达1550万辆。另外，湖北省汽车工业协会一位专家呼吁：我国应加强燃料乙醇对在用车的适应性研究，加强燃料乙醇在高温或高寒、高湿地区的应用试验研究。国内汽车工业应尽快把握这一商机，加快对车用乙醇汽油的研发步伐。这不仅是应对世界汽车工业激烈竞争的需要，更是推广车用乙醇汽油的一个重要方面。

车用替代燃料 第4篇

一、甲醇

甲醇原料来源广泛, 生产工艺成熟, 主要来自煤化工和天然气合成, 可以利用煤炭、天然气、煤层气、生物质等制成。

甲醇与其它燃料相比有如下特点:

热值低。甲醇热值约为汽油的一半, 燃烧时的理论空气量少, 约为汽油的43%, 因此, 汽油机使用甲醇燃料可适当地提高供油量, 从而使混合气热值大体与汽油的混合气热值相当或略高。

辛烷值较高。汽油机使用甲醇燃料可以适当提高压缩比, 有利于提高发动机的动力性能和经济性能, 甲醇是汽油的理想替代燃料, 也是提高汽油辛烷值的优良添加剂。

汽化潜热大。甲醇汽化潜热为汽油的3.7倍, 有利于提高发动机的冲量和动力性, 但不利于发动机冷启动性能, 暖机时间较长。

十六烷值较低。甲醇的十六烷值仅为3~5, 在压燃式发动机上使用时, 需增加助燃措施。

二、甲醇是汽油和柴油良好的替代燃料

1. 甲醇是汽油良好的替代燃料

甲醇辛烷值 (RON106~115) 远高于汽油, 抗爆性能良好, 汽油机压缩比可相应增大。同时, 甲醇的汽化潜热大于汽油, 可以吸收部分燃烧室壁和进气系统的热量, 这些都有利于提高汽油机热效率;甲醇的粘度及其随温度变化趋势与汽油非常接近;甲醇的密度与汽油也非常接近, 其在汽油中的溶解度很大;甲醇燃料的挥发性较好, 火焰传播速度快, 有利于混合气的着火燃烧, 降低有害气体的排放。

除美国在洛杉矶等地的超低排放公交车和轿车车上大量使用之外, 德国早在上世纪70年代便在全国建立了大量的加醇站与汽油、柴油加油站一起使用。我国从上世纪80年代由国家科委和中科院组织一批高校及研究单位对燃用甲醇进行研究, 取得很好效果。目前, 我国部分省份已成功地开发了加醇的汽油混合燃料, 含甲醇比例为3%~15%, 甚至已有含甲醇比例高达50%, 即M50的醇汽油, 在车辆上成功使用。研究己经表明, 对发动机做一定的改动, 就可燃用M85-M100的醇燃料, 目前燃用M85-M100的汽车发动机已研制成功, 正在各种车辆上使用, 取得较好效果。研究结果表明, 燃用M100燃料的汽车, 即便是化油器型, 其排放也能够达到欧I标准, 电喷车能够达到欧II标准。目前, 供甲醇使用的三元催化转换器己经在试制中, 在不久的将来, 我国的甲醇汽车排放可以达到更高的标准。

2. 甲醇是替代柴油作为车用燃料的理想选择

甲醇的沸点低于柴油的沸点, 使得混合气形成较快, 且比较均匀, 有利于完全燃烧。由于甲醇中氧的含量占50%, 所以其燃烧速度快, 不利于后燃期碳核的形成, 有利于降低排烟, 增加柴油机的冒烟极限功率。再者, 由于其含氧特性, 燃用甲醇对高原用柴油机的功率恢复也起到非常重要的作用。在海拔1800M左右的地区, 柴油发动机燃用甲醇可以不采用任何其他技术措施, 使发动机的功率不下降。由于甲醇汽化潜热较大, 在形成混合气时, 会产生冷却效应, 使进气温度降低, 从而提高充气系数, 在一定程度上可使发动机的燃烧情况得到改善, 使燃烧过程变得柔和。另外, 燃烧甲醇的分子变更系数?。也大于燃用柴油的情况, 这使其热效率提高:同时, 其蒸发汽化使压缩终了温度降低较多, 可以抑制NOx和碳烟的形成, 这在热负荷高的增压柴油机上的效果更为明显。

甲醇用于柴油机上存在的主要问题是:十六烷值低, 着火能力差, 具有腐蚀性;润滑性较差;汽化潜热大、热值低, 燃烧的传质驱动力较高。使用10%~20%甲醇柴油不需改动柴油机, 可直接用在柴油车上;M90甲醇柴油, 需调整柴油机的喷嘴后再用M100甲醇柴油, 需加入3%~5%的助燃剂、润滑剂, 来解决柴油机的压燃点火及油路润滑问题。将甲醇用于柴油机上的主要方法有:利用热面助燃法在发动机上实现纯甲醇压燃燃烧;甲醇和柴油的乳化油压燃燃烧;柴油引燃进气吸入甲醇的压燃技术;甲醇掺加着火改进剂直接喷入气缸的压燃燃烧。目前真正能够直接用于压燃式车辆的甲醇燃烧技术尚有待于进一步研究。才能满足对车辆排放及动力性等性能的要求。

除了将甲醇作为汽油、柴油的直接替代燃料外, 甲醇还可以通过其它途径成为汽车的驱动能源。如甲醇裂解成富氢气、制造二甲醇 (DME) 和燃料电池等。

三、甲醇的来源及其生产

1. 煤制甲醇

我国煤的储量为45000亿吨, 已探明储量10000亿吨。10000亿吨煤相当于石油和天然气总量的10多倍, 按照国民经济增长率和能源弹性系数测算, 我国煤炭可用百年。如果预计2050年我国汽车保有量达到3亿辆以后稍有增长。每年每辆汽车用2吨汽柴油, 甲醇车每年用4吨甲醇。每吨甲醇用煤1.5吨, 则每辆车用煤6吨, 燃料电池车为一半, 用3吨。100年共计用煤1000多亿吨, 占煤总储量的10%多。

2002年6月, 国家化工行业及中国石油和化学工业协会联合主办了“加快煤炭资源转化、发展中小型化肥企业、生产燃料甲醇”技术交流合作洽谈会。与会专家经过技术论证, 认为从国家能源安全角度出发, 我国今后需要大范围推广添加一定比例甲醇的汽油和或完全使用甲醇代替现用车用燃料, 改变中国的汽车能源结构:通过利用丰富的煤炭资源转化为汽车燃料甲醇、二甲醚, 提高煤炭企业的效益:通过简化工艺流程, 生产汽车专用燃料甲醇, 降低甲醇生产成本, 并以燃料甲醇为突破口, 加快化肥企业转产改造过程。专家们指出, 21世纪将是煤的世纪, 煤制醇、醚将成为汽车百年的新能源。

2. 天然气制甲醇

由于石油资源的日渐减少和我国大量新的天然气资源的发现, 用天然气转化成的甲醇DME和液态烃等液体产品来取代部分石油资源, 是我国能源结构调整的重要战略目标。我国天然气资源约33~51万亿M3, 保守的估计可开采100 000亿M3, 按每年开采1000M3亿计算, 可用100年以上, 因此, 天然气的开发和利用就显得非常重要。以天然气为原料大规模生产甲醇, 是国际公认的建设投资少、成本低、最具竞争力的原料路线。目前全球甲醇年产量已超过3000万吨, 采用天然气路线的甲醇装置能力占甲醇总能力的80%以上大概需要天然气1000 M3, 原料费需要1000元左右, 且我国的天然气合成甲醇装置都属于中、小型规模, 目前最大规模的甲醇装置为100万吨/年, 装置的能耗居高不下, 因此, 我国目前用天然气制甲醇所占比例不大 (20%左右) 。不过可以在四川、新疆等天然气资源丰富的地区, 靠近天然气田的地方, 建设大型甲醇生产厂, 以减少天然气的远距离输送费用, 降低甲醇的制造能耗和成本。

3. 合成氨厂联产甲醇

我国原有1000多家小氮肥厂和50多家中型氮肥厂。近几年, 由于产品装备落后, 产品单一, 致使产品成本高 (每吨尿素生产成本都在1500元左右) , 难于适应市场的激烈竞争。大约有一半的小型氮肥厂和个别中型氮肥厂关闭和停产, 不少坚持生产的企业效益也不甚理想。为了适应化工企业发展的趋势, 提高企业经济效益, 中小氮肥厂势必要进行结构调整, 走产品多元化的道路。从合成氨制取合成气出发, 由于合成氨仅需要合成气组分中的H2和N2, 其他组分如CO, C02会造成氨触媒中毒而失去活性, 必须除掉。而CO是生产甲醇的基本原料, CO2是生产尿素的原料, 这样可以做到物尽其用, 既能增加产品品种和产量, 提高企业经济效益, 又免除CO2的排放。利用合成氨制取合成气进行联产甲醇, 可做到投资最省, 效益最好, 并可推动氮肥工业生产由亏损型向效益型转化, 以增强其生命力。

在现有合成氨生产厂进行合成氨联产甲醇改造, 从而发展成为集化肥与燃料生产为一体的特大型产业, 在国民经济中将举足轻重。另外, 城市在引入天然气作为燃料之后, 原有的煤气生产厂的设备也可以转产甲醇, 不仅可以创造大量的就业机会, 而且可以减少投资, 实现多快好省的目标。

四、结语

事实证明, 未来甲醇工业发展前景非常广阔, 按入世承诺, 中国首先取消了成品油进口配额管理, 允许外商独资经营油品仓储零售业务。随后允许外商从事成品油批发业务, 与世界经济接轨。据此, 在政策的引导下, 市场和效益能极大促进甲醇工业的巨大发展。从国家经济发展, 能源战略安全保障方面需要, 全面推广甲醇燃料条件已成熟, 甲醇燃料的发展已到了关键时刻, 甲醇燃料的快速发展已势在必行。

使用甲醇作为燃料还可以利用丰富的煤炭资源。天然气储量大的地区可以利用地理优势通过天然气制取甲醇, 缓解当地的石油短缺问题。此外, 合成氨联产甲醇是我国中小化肥厂扩产、增效的有力途径。乙醇燃料则可以发展从包括粮食在内的生物中制得。不仅可以减少C02排放和缓解全球温室效应, 而且可以实现可持续发展。

研究制定《车用燃料甲醇》国家标准 第5篇

1.1任务来源

研究制定《车用燃料甲醇》国家标准, 国标委制修订标准立项计划编号为20074782-T-606, 同时也是“国家科技支撑计划——关键技术标准推进过程课题”中“资源节约关键技术标准研制”子课题, 于2009年12月通过了中国标准化研究院组织的验收。本项目是为节约石油资源、保护环境、减小汽车营运成本, 以煤生产甲醇发展清洁车用替代能源方面, 做基础性工作, 特别是为规范燃料的原料质量, 统一试验方法, 具有积极意义。

《车用燃料甲醇》国家标准 (GB/T23510—2009) , 于2009年4月8日发布, 2009年11月1日实施。本标准规定了车用燃料甲醇的要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存和安全等。本标准适用车用燃料甲醇的生产、检验和销售。该产品用作车用甲醇燃料的原料。

1.2行业情况

甲醇汽油作为一种车用燃料大规模使用在国外是从上个世纪七十年代开始的, 包括美国、日本、德国和瑞典等国家都在该方面进行了大量的研发和应用工作。国内甲醇燃料及甲醇汽车的研究也始于上世纪七十年代, 从“六五”到“八五”期间, 国家科委先后组织了低比例甲醇燃料和高比例甲醇燃料的攻关项目。“九五”和“十五”期间, 在国家有关部门的支持下, 在山西等地进行了高比例甲醇汽油汽车的示范运营, 积累了数据和经验。随着甲醇汽油燃料和甲醇汽车技术的发展, 以及煤基燃料替代石油基燃料的可行性逐渐得到认可, 甲醇汽油燃料和甲醇汽车呈现快速发展的趋势, 为规范我国甲醇汽油燃料的生产, 保证甲醇汽油燃料产品质量、规范市场, 制定车用燃料甲醇产品标准是十分必要的。

2国内外相关标准情况

近年来, 山西、陕西等省份先后制定了车用燃料甲醇的地方标准, 这些地方标准基本上是参照《工业用甲醇》国家标准制定的, 不能完全满足全国性甲醇汽油燃料生产及汽车应用对燃料的原料的技术需求。目前没有查阅到国外与本标准相符的可供等效采用的车用燃料甲醇标准, 只有与之相关的“甲醇”标准:美国试验与材料协会标准ASTM D1152—2006《甲醇》;和“高比例甲醇汽油”标准: ASTM D5797—2007《汽车点火式发动机用燃料甲醇 (M70-M85) 》。 各标准技术指标见表1。

本标准非等效采用ASTM D1152—2006《甲醇》标准, 同时参考ASTM D5797—2007《汽车点火式发动机用燃料甲醇 (M70-M85) 》增加了燃料所要求的无机氯含量、钠含量指标和试验方法。国内相关标准有地方标准和企业标准。

3标准技术内容和关键技术

3.1技术要求设置原则

——项目和技术指标的设置满足作为车用燃料的原料的基本要求;

——关注并参考相关的国外先进标准, 参考《工业用甲醇》、《变性燃料乙醇》、《车用乙醇汽油》等相关国家标准;

—— 降低车用燃料甲醇的生产成本, 不设置不必要的控制项目;

—— 根据汽车对燃料的要求添加必要的条款;

——充分考虑产品使用中的安全性;

——能够促进车用燃料甲醇、甲醇汽油及甲醇汽油汽车产业的发展;

——尽量采用相关的通用试验方法国家标准, 与相关产品标准相匹配。

3.2项目设置

3.2.1 关于甲醇含量项目

对于车用燃料甲醇, 根据目前甲醇生产工艺, 出厂的甲醇含量均较高, 在较高的含量范围内, 含量的多少不是关注的焦点, 主要应符合作为车用燃料用途、符合使用的要求。本标准未设置甲醇含量项目。经过试验起草了用毛细管柱气相色谱法测定甲醇含量的试验方法, 作为资料性附录列于标准中, 提供给需要测定甲醇含量的用户使用。

3.2.2 关于钠、铜、铁、铅含量项目

根据生产工艺过程, 车用燃料甲醇本身含有很少的钠、铜、铁、铅, 采用原子吸收法很难测定出其精确含量, 为此采用电感耦合等离子质谱法测定加入了变性剂的甲醇样品的钠、铜、铁、铅含量。由于车用燃料甲醇产品中的钠、铜、铁、铅含量非常低, 本标准设置钠含量项目 (型式检验项目) , 指标拟定为2mg/kg, 方法采用GB/T17476《使用过的润滑油中添加剂元素、磨损金属和污染物以及基础油中某些元素测定法 (电感耦合等离子体发射光谱法) 》。

3.2.3 关于硫、磷含量项目

参照石油产品微量硫、磷测定方法, 对配制的样品 (添加了变性剂) 进行了测定。试验结果:硫含量最大为2.54mg/L, 磷含量最大为0.1mg/L。

ASTM D 5797-07规定硫含量为1级小于160 mg/L、2级小于200 mg/L、3级小于300mg/L;磷含量为1级小于0.2mg/L、2级小于0.3 mg/L、3级小于0.4mg/L。

根据生产工艺和原材料情况, 硫和磷的主要来源是原料煤。在经过甲醇生产的一系列工艺过程后, 在未添加变性剂的车用燃料甲醇中, 硫和磷的含量很低, 远远小于对燃料要求的指标, 因此作为燃料的原料标准, 未设置硫和磷含量控制项目。

3.2.4 关于运动粘度项目

运动粘度是车用燃料的一个重要指标, 车用柴油、BD100采用GB/T 265-88《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》测定。测试方法是在某一恒定的温度下, 测定一定体积的液体在中立下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间, 粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积, 即为该温度下测定液体的运动粘度。在温度t时运动粘度用符号υ表示。

有大量研究表明, 甲醇汽油黏度对汽车供油系统构成了一定的影响, 考虑到车用汽油、乙醇汽油标准中尚没有设置运动黏度指标, 在本次标准中未设置运动黏度项目。

3.2.5 关于有机氯项目

对于是否设置有机氯含量项目, 经进一步分析和探讨, 主要意见和处理结果如下:

——经与甲醇生产企业了解情况, 认为从正常甲醇生产工艺生产的产品中不会引入有机氯化物。一般不测定此项目, 曾对产品进行过总氯或有机氯检测, 结果很微量, 几乎未检出。

——目前有机氯含量测定没有国标试验方法能够直接采用, GB/T18612—2001《原油中有机氯含量的测定 微库仑计法》是等效采用ASTMD4929—1994标准制定的, 对于高纯度的甲醇、且有机氯含量很低的样品, 该方法是否适用, 方法误差如何, 未进行系统验证试验。

——有机氯的来源及其影响分析还未得出确切结论。

鉴于上述原因以及在目前完成制定标准计划时间紧迫的情况下, 本标准暂不设置有机氯项目, 将继续关注此问题的研究进展。

3.2.6 拟定的项目和技术要求

本标准拟定的车用燃料甲醇项目和技术要求见表1。

3.3技术要求及试验方法的说明

3.3.1 外观

设置外观指标的目的是初步判定车用燃料甲醇中有无可见悬浮物和沉淀物。

车用燃料甲醇外观采用目测的方法进行, 于具塞比色管中加入实验样品, 在日光或日光灯下观察车用燃料甲醇应清澈透明, 无可见悬浮物和沉淀物。

3.3.2 密度

车用燃料甲醇的密度采用GB/T 4472—1984 密度计法, 20℃恒温测定, 其指标要求在0.791～0.793之间, 与工业用甲醇标准中的规定相同。

3.3.3 蒸发残渣

燃料中的蒸发残渣过多会造成汽车发动机油路的堵塞, 与其它车用燃料相同, 本标准中设置了此项目。采用GB/T 6324.2—2004 《挥发性有机液体 水浴上蒸发后干残渣测定的通用方法》测定。规定取两次平行测定结果的算术平均值为测定结果。两次平行测定结果的绝对差值不大于0.0005%。

3.3.4 水分

水分是车用燃料甲醇的重要指标, 直接影响甲醇汽油的溶合性能、低温抗相分离性能及贮存的稳定性能, 在本标准中给予严格规定, 规定为水的质量分数≤0.15%。采用GB/T 6283—1986 化工产品中水分含量的测定 卡尔·费休法 (通用方法) 进行测定。

3.3.5 酸度或碱度

本标准对酸度的要求与工业用甲醇一等品的要求相同, 酸度要求不超过0.003% (以HCOOH计) 。

标准中对于碱度的规定与工业用甲醇一等品相同 (0.0008%) 。酸度与碱度要求不能过低, 因为在GB17930-1999《车用无铅汽油》中要求水溶酸碱为无, 并出于对汽车零部件的防腐要求, 本标准对酸度、碱度提出的要求是合理。

酸度和碱度的试验方法采用GB338-2004《工业用甲醇》的试验方法。

3.3.6 沸程

本标准确定的技术要求与工业用甲醇一等品的要求相同。按GB/T 7534—2004《工业用挥发性有机液体 沸程的测定》试验方法进行。注明对温度计要求及校正方法的具体说明。

3.3.7 无机氯含量

本标准方法原理为在中性至弱碱性范围内 (pH6.5～10.5) , 以铬酸钾为指示剂, 用硝酸银滴定氯化物时, 由于氯化银的溶解度小于铬酸银的溶解度, 氯离子首先被完全沉淀出来后, 然后铬酸盐与过量的硝酸银反应以铬酸银的形式被沉淀, 产生砖红色, 指示滴定终点到达。参照ASTM标准, 本项目指标设置为≤1mg/kg。

3.3.8 甲醇的含量

进行了甲醇质量分数的测定方法的建立, 确定采用毛细管气相色谱法对车用燃料甲醇中甲醇含量及杂质进行测定, 用氢火焰离子化检测器检测。测定定量校正因子, 根据内标法或外标法计算出杂质组分的质量分数。用100减去杂质和水的质量分数得到甲醇的质量分数。该方法适用于测定车用燃料甲醇中杂质的质量分数为0.0005%～3%的样品。方法验证试验数据显示该方法的准 确 性与 重 复性较好。

4项目综合评价

本标准与美国材料与试验协会标准ASTM D 1152—2006《甲醇》 (英文版) 的一致性程度为非等效。本标准技术指标根据本产品的专一用途对指标设项进行了取舍, 增加了作为燃料的原料应控制和关注的指标。参照国内外标准中的检测方法:对于密度、水分、酸度或碱度、蒸发残渣、沸程等项目, 均采用国家通用试验方法标准。本标准的制定, 对于规范车用甲醇燃料行业市场, 规范原料要求, 将发挥应有的作用。本标准为国际先进水平。

摘要：在国内外相关标准资料查阅分析、产品生产使用和行业情况调研、试验验证工作及广泛征求意见的基础上, 制定车用燃料甲醇国家标准。内容包括:技术要求、试验方法、检验规则及标志、包装、运输、贮存及安全等。

替代汽柴油的车用二甲醚国标实施 第6篇

政府支持发展

据了解, 面对能源供给和环境保护的双重压力, 新能源的开发利用已成为各个国家的重点研究方向。2006年7月, 国家发改委第一次公开提出“发展二甲醚等煤基醇醚燃料是未来一段时间能源替代工作的重点”。之后, 国家工信部发布了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》, 明确将二甲醚汽车列入新能源汽车范围。

在政府明确支持二甲醚汽车发展的同时, 还提出了“标准先行”。2008年, 《车用燃料用二甲醚》国家标准开始正式进入编制阶段, 直到近期出台。作为该标准的主要编制单位, 山东久泰化工能源集团研发中心部长张晓龙告诉记者:“新标准的出台, 说明二甲醚已具备进入车用燃料市场的通行证, 为二甲醚作为车用燃料的大批量推广应用提供了重要的技术依据, 使二甲醚车用新能源的发展有规可循、有法可依。”

据介绍, 由于我国通常采用的是甲醇脱水生产工艺, 二甲醚的质量浓度在新标准里限定为不低于99.5%, 这样的参数能较好地兼顾生产成本和车用高纯度的要求。甲醇的存在对铜等金属具有一定的腐蚀性, 且甲醇对二甲醚发动机的各项性能都具有不良影响, 因此, 限制甲醇浓度不高于0.3%。水分是引起锈蚀及各种酸性物质腐蚀金属的重要因素, 新标准规定含量不高于0.03%;关于总硫含量的限定, 主要是从环保角度考虑, 满足汽车的排放标准, 二甲醚产品中硫含量很低, 参考汽油标准, 指标控制不高于0.0005%。

新标准得到了众多厂商的支持。全国醇醚燃料及醇醚清洁汽车专业委员会副秘书长降连葆表示:“2006年, 是我国二甲醚燃料产业的一个转折点, 很多企业老板就是奔着二甲醚能替代柴油作为车用燃料这个广阔的市场前景而来的。截至2010年底, 我国二甲醚年产能达到900多万吨, 与2005年的数据相比, 增长了74倍。"该数据充分说明了二甲醚的市场前景。

配套标准缺少

虽然有了国家标准, 但目前我国还不具备二甲醚车用燃料可以上路的全部条件。目前我国市场上还没有推出二甲醚发动机和二甲醚专用汽车。我国的二甲醚汽车目前仅停留在城市客车及公共汽车的实验样车阶段。

据介绍, 二甲醚燃料大规模的车用推广也适用于多种小型车辆, 这就需要我国生产出专用的二甲醚发动机。因为二甲醚的十六烷值高于柴油, 具有优良的压缩性, 非常适合于压燃式发动机, 而目前燃用柴油燃料的汽车均采用的是点燃式发动机。资料显示, 燃用二甲醚燃料的压燃式发动机, 在保持原柴油机高热效率前提下, 碳烟排放为零, 氮氧化物和微粒有害排放有较大幅度降低, 具有实现压燃式发动机排放污染物低排放的前景。

另外, 目前我国还缺少配套标准。我国目前只具备了车用二甲醚燃料的标准, 一些配套设施的标准比如气瓶标准、加气站标准、二甲醚燃料发动机技术标准等一系列标准规范均需要出台。只有这些配套设施标准都具备了, 才能保证整车的质量和安全。

降连葆表示, 用二甲醚替代柴油作为车用燃料, 在经济上必须优于柴油才会有用户。但事实上, 由于二甲醚热值比柴油低, 相同里程的二甲醚消耗量会比柴油高。综合计算下来, 只有二甲醚价格相当于柴油价格2/3时, 消费者才有可能接受。还有就是, 政府的推动力度不够大。目前二甲醚发动机、汽车、加气站、生产企业之间相互脱节, 又相互制约。一方面二甲醚生产企业不知道该把产品给谁, 另一方面二甲醚发动机、汽车制造商又怕设备生产出来没有市场。这样, 就造成了市场两方面的相互观望。尽管国家发改委多次召开二甲醚产业发展座谈会, 明确指出二甲醚是具有良好发展前景的替代能源产品。国家财政部、税务总局也曾宣布, 从2008年7月1日起, 二甲醚增值税率由17%调整为13%。但关键还是需要政府协调政策, 而目前政府相应的资金支持及实质的推进措施还没有。这将直接影响二甲醚车用新能源的发展。

二甲醚替代柴油是我国未来的一个发展方向。降连葆表示, 任何一种燃料在实际应用中, 都有这样那样的问题, 关键是我们要攻克那些薄弱环节, 努力让它符合市场、符合消费者、符合我国的国情。

车用替代燃料 第7篇

2012年全国汽车保有量达到10 837.8万辆, 排放一氧化碳 (CO) 2865.5万t, 碳氢化合物 (HC) 345.2万t, 氮氧化物 (NOx) 582.9万t, 颗粒物 (PM) 59.2万t。其中占汽车总量只有8.9%的重型载货汽车、中型载货汽车、大型载客汽车和中型载客汽车颗粒物 (PM) 排放贡献达87.4%, 氮氧化物 (NOx) 排放占总量的84.8%, 而以上四类汽车所用发动机中柴油发动机占90%以上[1]。

天然气作为一种清洁能源, 与柴油相比, 排放尾气中的CO和HC含量降低80%~90%, 几乎没有颗粒物的排放。同时, 天然气燃烧后产生的温室气体只有煤炭的1/2、石油的2/3, 对环境造成的污染远远小于石油和煤炭, 并且价格便宜, 是国际公认的车用替代清洁燃料之一, 是21世纪汽车能源应用的重要方向[2]。

车用天然气主要以压缩天然气 (CNG, Compressed Natural Gas) 和液化天然气 (LNG, Liquified Natural Gas) 两种形式储存。在用汽车柴油发动机进行柴油—天然气改装应用可分为:柴油—CNG双燃料系统和柴油—LNG双燃料系统。由于LNG的气化比率是1∶625, 而CNG的比率是1∶200, 所以同样容积的CNG钢瓶充装天然气后, 可使汽车行驶的距离仅为LNG车的三分之一, 因此使用LNG日趋成为主流。虽然CNG与LNG有储存方式上的差别, 但最终都以不同压力状态下的天然气气体方式进入气缸, 在天然气喷射量的控制方面临的问题是一样的。

发动机柴油—天然气双燃料改装技术的核心问题在于能否精确地控制柴油引燃量和天然气供气量, 使发动机达到最佳的动力、经济性能和满足排放要求。本文对国内外主要的发动机柴油—天然气双燃料改装的不同技术特点进行分析研究, 为柴油发动机双燃料改装的方案研究和系统研发提供参考。

1 天然气供气量的控制方式

按天然气供气量的控制方式可分为机械控制式和电子控制式。

1.1机械控制天然气供气量

机械控制式的天然气供气系统通常将天然气的流量调节装置安装在混合器的前端或后端, 通过机构控制, 实现天然气的供气量。熊树生等通过操纵油泵齿条, 控制油量和天然气量按一定比例进入气缸[3];李志军等在原柴油机的基础上设计了一个三通结构的燃气压力调节器来控制天然气的供给量[4];杨新桥等设计了型板式天然气流量控制结构来控制安装在混合器后面的锥形阀开度, 进而控制天然气的流量[5];日本早稻田大学的学者研发的双燃料发动机, 其天然气供气量调节也是基于机械控制混合器方式[6]。

天然气供气量机械控制方法的优点是控制结构相对简单, 改装方便, 成本较低;缺点是供气量控制精度不高, 改装后的发动机排放很难满足排放法规的要求。

1.2 电子控制天然气供气量

根据ECU的输出信号控制供气管路上“控制阀”实现供气量的控制, 根据“控制阀”安装的位置可分为:电子控制单点供气、电子控制多点供气和电子控制缸内直接供气三种方式。

1.2.1 电子控制单点供气

指供给发动机各缸所需天然气通过在天然气管路上或是进气道的单个“控制阀”来实现的。张春化等通过在天然气管路上安装了一个流量控制阀, 电控单元接收转速和负荷信号, 控制步进电机改变其行程来调节流量控制阀的开度达到调节天然气流量的目的[7];张宏光等根据发动机负荷通过ECU调节进气道内的节流阀的开度来控制天然气的供给量[8]。

电控单点供气方式需要专门的混合器, 普遍安装在涡轮增压后的进气管, 高压的天然气通过混合器与空气进行混合进入气缸。为了提高天然气供气量的控制精度, 目前所采取的主要方式是用多个天然气喷射阀来代替“控制阀”。徐富水等采用3组天然气喷射阀来实现天然气供给[9];胡准庆等将喷射阀安装在进气道的根部, ECU根据工况信息和活塞冲程控制天然气的喷射时间和喷射始点, 喷射阀不受气缸内高温高压的影响[10];一汽集团公司采用天然气单点喷射系统, 并设计了气体流量阀, ECU可根据实测天然气压力和温度, 并与目标天然气压力比较, 调节气体流量阀内容积室的容积来精确控制天然气喷射量[11];日本冈山大学U Azimov等通过混合气预混合喷射, 混合气在尾气区域自动点燃之前扩散, 减少了HC和CO的排放, 但NOX排放有所增加[12]。

单点供气方式的进气位于进气管, 在一定程度上会降低空气的进给量。此外, 由于受不同发动机进气管结构不同的影响, 混合器安装位置不一, 不能精确地对天然气的供气时刻进行控制, 不可避免存在气门重叠时的漏气和进气管回火的风险。但是, 单点供气方式的改装方案由于对发动机原机结构改动破坏小, 在发动机双燃料改装市场的初始阶段, 用户往往更愿意接受。目前在国内, 福州大学、北京富地红华、北京生宝力源、深圳华江等设计的双燃料改装方案均采用电控单点供气方式。

1.2.2 电子控制多点供气

指在进气歧管末端钻安装孔, 将天然气喷射阀安装在各缸进气门前端, 通过电控单元实现对各缸的定时定量供气, 达到对混合气浓度的精确控制, 即多点顺序喷射控制方式。

苏万华等在每个气缸进气口安装电磁阀, 根据转速、喷气脉宽反算而得到喷气开始时刻, 通过改变电磁阀喷射脉宽 (PWM) 控制天然气的喷射量[13];高青等根据发动机转速、空气流量、天然气供气量、排气温度和脉谱图等信息, 采用开环和闭环相结合的方式控制天然气和空气的流量, 发动机燃烧性能和排放性能得到了改善[14];Hosseinzadeh等基于多点喷射开发了准二区燃烧模型控制系统, 有效地解决发动机在不同负荷下热效率低、CO排放多和燃油利用率低的问题[15];Kennon等分别在进气歧管和进气道内安装喷射阀, 集合了多点喷射精确控制和单点喷射混合均匀的特点, 消除了回火现象并且控制方法灵活[16]。

多点供气位置位于进气歧管, 对空气的进气量影响小, 能根据各缸的气门相位信息精确控制各缸天然气喷射阀的喷气时刻, 消除了气门重叠时的漏气和进气管回火的可能。双燃料运行时发动机的动力性、经济性和排放性能均能得到较好地控制。但是, 因为需要在进气管末端钻喷射阀的安装孔, 对发动机原机结构破坏较大, 在市场初期用户通常不大愿意接受, 目前国内泰德燃气设备 (上海) 有限公司、恒驰科技等正在推广其多点供气方式的车用双燃料改装系统。

1.2.3 电子控制缸内直接供气

直接供气指将喷射阀安装在气缸盖上, 将天然气直接喷进燃烧室内。

Philip等最早提出天然气缸内高压喷射技术 (High Pressure Direct Injection System, HPDI) 、缸内扩散燃烧理论和CNG直喷技术 (CNG-DI) 。基于HPDI理论, Westport公司在此基础上开发了一系列的HPDI燃烧系统天然气发动机, 使NOx、HC和PM分别减少了45%、85%和71%[17];潍柴与Westport公司联合推出了国内首台基于HPDI的缸内直喷天然气发动机, 替代率可达95%, 排放达到国Ⅴ标准[18];Alberto Boretti将CNG喷嘴直接安装在气缸盖上[19];Kumarappa在活塞缸壁上安装喷射器[20];魏威等改进喷油器, 利用喷油器内的增压泵将天然气直接喷入气缸内, 实现了缸内直喷供气[21]。

缸内喷射技术可以降低和消除燃料供给对空气充量的影响, 易于实现稀薄燃烧, 提高排放性能, 提高动力性和避免爆震的效果。但其明显缺点是对发动机改动大, 技术难度高, 改装费用高。

2 柴油引燃量的控制方式

对发动机进行双燃料改装的另一个核心问题是如何在不同工况下精确控制柴油引燃量。柴油引燃量的控制方式直接受原机柴油供给方式的影响, 分为两类: (1) 柴油引燃量的机械控制; (2) 柴油引燃量的电子控制。

2.1 柴油引燃量的机械控制

目前全部“国Ⅱ”和部分“国Ⅲ”排放标准的柴油发动机采用机械式喷油泵进行柴油供给, 柴油的供给量由喷油泵齿条位置决定, 而齿条位置由调速器和调速手柄工作状态确定。

陈永斌等对调速器凸轮板进行修正, 并在进气管和调速器之间安装增压补偿器和两位三通电磁阀, 可实现调速器按设定供油曲线控制柴油引燃量[22];张宏光等在喷油泵调速手柄与油门踏板直接用拉线相连, 通过调节踏板的行程控制喷油泵调节手柄的角位移量来控制齿条位置[8];熊树生等在喷油泵齿杆的端部加装限位机构并由电磁铁控制油量[3];李志军等通过对停车电磁阀进行改进, 使油门改变时, 齿条位置以较小的位移移动达到控制油量的目的[4]。

通过调速器和齿条位置的机械控制方式对发动机物理结构改动较小, 方便满足不同客户的需求。采用机械控制方式, 改装方便, 结构简单, 但是控制精度不高。

2.2 柴油引燃量的电子控制

自2006年1月1日北京在全国范围内率先实施“国III”排放标准, 自此车用柴油发动机迈入了电控时代。为实现电控喷射柴油引燃量的控制, 吴光耀等通过对喷油信号进行断油处理, 控制柴油引燃量[23];王铮等通过步进电机调节进油管路的阀值来调整供油量[24];美国BKM公司开发基于Serbojet电控液压泵喷嘴控制柴油引燃量的“微引燃”系统[25];Cheikh等研发的双燃料电控液压系统, 利用限压阀和精细控制针阀, 在可变范围内控制柴油引燃量低于1%[26];British Columnbia大学设计的电控油气共用喷射器, 喷射器的喷射持续时间和喷射时刻由电磁阀和液压系统共同控制[27];基于福特全球技术中心和日本电装公司的改进喷油器专利[28,29]、HPDI理论和Brown等开发的联合喷射系统 (Co-injection) , 实现在同一喷嘴下对油量和天然气量的精确控制[30]。

通过改变原发动机的喷油器结构, 对发动机结构改动大, 技术难度大, 改装成本和风险较高, 在市场应用的推广阶段终端客户接受度低。

3 结束语

汽车尾气排放的污染物已经成为城市大气的主要污染源, 而且随着汽车保有量的增加, 污染将日益严重。我国现有中大功率车用发动机主要为柴油机, 燃料消耗量多, 废气排量大, 污染重。仅2012年全年, 全国车用柴油机的产销量就达到332.08万台和339.52万台。在全社会对节能减排问题的空前关注下, 除了大力推广应用汽车新能源、替代燃料技术外, 对在用柴油发动机的柴油—天然气双燃料改装是缓解燃油供求矛盾, 减少尾气排放, 治理城市大气污染的重要举措, 符合我国建设资源节约型、环境友好型社会的基本国策。

截至2009年底, 除西藏、台湾、澳门外, 全国其余省、直辖市、自治区80多个城市正在推广天然气汽车。2012国内已建LNG加气站404座, CNG加气站2300座。除了推广应用CNG/LNG汽车外, 目前四川、重庆、山东、新疆、贵州、甘肃、安徽、河南、湖北、安徽、广西等省、地区相继开放对在用车辆的柴油—天然气双燃料改装, 市场需求巨大。为此, 在目前市场初期阶段, 我们建议改装技术应满足以下准则:

(1) 对原发动机的结构破坏要最小;

(2) 容易现场施工、改装;

(3) 改装成本应能在10个月内回收;

(4) 改装技术适用的普遍性要好, 能适应大量的不同类别与型号的柴油发动机。

摘要：对在用柴油发动机进行柴油—天然气双燃料改装不仅可以降低燃料费用成本, 而且可以显著减少汽车尾气污染物的排放。基于不同的天然供给方式和柴油引燃量的控制方法, 分析国内外柴油—天然气双燃料改装的不同技术特点和存在的问题, 并对柴油—天然气双燃料改装市场初期的技术选用提出基本准则。

车用替代燃料 第8篇

石油替代途径和代用燃料是事关国家能源安全与环境保护的重大课题。二甲醚润滑剂的研究与开发对于推广具有中国资源特色的DME汽车代用燃料、缓解石油供需矛盾、对我国能源安全及环境保护具有重大意义。近年来, 欧、美、日、韩、俄罗斯等国家都在开展二甲醚燃料发动机与汽车的研发。欧洲Volvo汽车公司、日本JFE、COOP、五十铃汽车公司和伊藤忠会社等分别研制了多辆燃用二甲醚燃料的卡车样车和城市客车样车。

在国内, 二甲醚燃料发动机的研究几乎与国际同步, 自1997年起, 西安交通大学汽车工程系与上海交通大学燃烧与环境技术研究中心分别承担了国家自然科学基金重点项目“直喷式柴油机燃用多种燃料 (甲醇、二甲醚) 的燃烧与排放特性的研究”、“低排放二甲醚汽车的性能优化和加强耐用性研究”及国家自然科学基金面上项目新型低排污二甲醚燃料喷雾特性和燃烧机理的研究”, 研制了适合于二甲醚燃料特性的发动机燃料供给、喷射系统和燃烧系统, 探索了与二甲醚特性相适应的新型燃烧系统及二甲醚喷雾特性, 成功开发了二甲醚燃料发动机和汽车, 在整机动力性、经济性、排放特性等方面取得了突破。此外, 上海交通大学、上海柴油机股份有限公司、上海海联润滑材料科技有限公司等单位都在积极推进二甲醚城市公交客车在上海城市交通中的推广与应用。

本文自2003年起系统地进行了二甲醚燃料润滑性能差可能引发的发动机部件磨损的研究, 通过大量系统深入的试验研究, 成功研制了一种新型的具有完全自主知识产权的二甲醚燃料润滑剂。

1 研究开发二甲醚润滑添加剂的技术关键和应具备的性能

1.1 二甲醚在发动机应用中的技术关键

二甲醚在发动机应用中的技术关键为: (1) 液态二甲醚的粘度为0.15×104 Pa·s, 约为柴油的1/30 (液体柴油的粘度为5.35×104～6.28×104 Pa·s) , 二甲醚对润滑油膜具有很强的清洗作用, 如使用纯二甲醚, 摩擦副表面会处于极度干摩擦状态, 导致发动机燃料供给系统中高压油泵的柱塞针阀等偶件、气门等部件严重摩擦磨损, 通常仅能运转2～3 min, 摩擦副即被咬死; (2) 二甲醚燃料燃烧产生的微量酸性物质 (甲酯甲酸、蚁酸等) 对发动机零件有腐蚀性, 对活塞及气缸造成腐蚀磨损; (3) 作为燃料润滑添加剂随同二甲醚进入气缸后, 要求不产生不完全燃烧产物和新的颗粒排放物; (4) 二甲醚极易挥发, 要求润滑剂尽可能随之挥发, 防止滞留在缸套或柱塞等表面形成漆膜。

目前, 二甲醚燃料润滑性能的添加剂在国内外还没有开展系统深入的研究, 有的采用在二甲醚中加入大剂量的蓖麻油、生物柴油, 以改善二甲醚的润滑性能, 但润滑性能不理想, 也对发动机的排放性能造成一定的负面影响。有的采用在低硫柴油中添加润滑添加剂来改善二甲醚的润滑性能。

1.2 研发的二甲醚润滑剂应具备的性能:

研发的二甲醚润滑剂应具备的性能有: (1) 良好的润滑性能和抗磨性能; (2) 适当的极性:车用燃料润滑剂要求具有适宜的极性, 极性过大会导致发动机油的碱值降低, 影响发动机的清净性; (3) 抗腐蚀性能:由于二甲醚的极性较强, 对润滑油膜有较强的清洗和溶解能力, 因此, 需要采取新的防腐蚀对策, 防止对机件的腐蚀; (4) 良好的环保排放性能; (5) 在二甲醚燃料中的分散性良好 (混合均匀) , 不分层; (6) 对人体无害。

2 二甲醚润滑添加剂的研发

本文对二甲醚润滑剂中的基础液和添加剂及其配伍性进行了系统深入的研究, 分别对配方进行试验室评估、模拟评估及对发动机运动部件摩擦磨损性能的影响进行比较。先后开发了润滑效果日臻完善的共3代二甲醚润滑剂 (以下简称:HIRI 1123二甲醚润滑剂) , 第一代剂主要解决润滑性能和抗腐蚀性能;第二代剂加强与二甲醚的溶解性, 易挥发不滞留, 防止高压泵柱塞等零件表面产生漆膜;研发的第三代剂在保持优异润滑效果基础上, 进一步减少添加量, 改善排放, 提高综合性能和发动机运行的可靠性。

2.1 二甲醚润滑添加剂试验室研究

润滑剂配方的研究主要是对润滑剂、抗磨极压剂、防锈剂、抗腐蚀剂等多种添加剂进行配伍性研究, 提出最佳的复合配方。

(1) 筛选润滑单剂。

常见的润滑剂种类很多, 选择单剂时应对减磨效果、与燃料相容性、排放性能等多方面因素进行综合考虑和筛选, 经过大量的试验, 在酯类、酸类、醇类、胺类中选择出几种适合于二甲醚燃料的润滑单剂。

(2) 复合剂配方研究。

在确定润滑单剂后, 要进行功能剂的组合试验, 对润滑剂、抗磨极压剂、防锈剂、抗腐蚀剂等多种添加剂进行配伍性研究, 提出最优的几种复合配方。

(3) 替代基础液研究。

由于二甲醚在常压下为气态, 而目前润滑剂研究领域使用的各种试验设备均是为液体介质设计的, 所以不能用在对DME润滑能力的评定上。为此需要选择一种常温下为液体, 但与二甲醚性质相近, 润滑能力类似的物质 (基础液) , 用它代替二甲醚, 在其中添加各种添加剂, 寻找改善润滑性能的途径。替代二甲醚润滑性能的基础液可以从醇、醚、醛各类不同物质的粘度、对称性、键能、分子量和润滑性能等方面来考察和选择。

2.2 二甲醚润滑剂的模拟试验和性能评价

2.2.1 试验室评估

润滑剂润滑性能要选择一个参照物进行对比及与多种润滑剂进行横向比较来考核。本文选择4种润滑剂 (国外报道的蓖麻油、本文研制的HIRI 1123、国外添加剂公司推荐的两种低硫柴油润滑剂) 进行比较, 通过润滑剂本身润滑性能的测定, 以及将润滑剂按不同比例加入参比的基础液中, 进行四球机PB值润滑性能的测定, 从这几个方面的测定结果来看, HIRI 1123润滑剂的润滑性能最佳。试验结果见表1。

2.2.2 台架模拟评估 (冷态磨损试验)

由于二甲醚在常温常压下为气态, 不能使用常压下的高频往复机 (HFRR) 和四球摩擦机等判别润滑性能的常用设备, 为了进一步判别HIRI 1123润滑剂的润滑性能, 制作了冷态磨损试验台 (其结构框图见图1) , 将二甲醚储罐中的DME由高压氮气压送经滤清器到喷油泵, 再由喷油泵加压送入喷嘴, 然后由喷油嘴喷入储罐中, 通过一段时间的运行, 根据柱塞偶件的磨损情况对润滑剂进行筛选和评价。冷态磨损试验台的优点就是直接根据柱塞的磨损情况考核润滑剂的优劣, 这是其它摩擦磨损试验机所不具备的。

柱塞磨损的测量委托国内专业检测机构按JB/T7173.2—2004 (柴油机喷油泵柱塞偶件第二部分:性能试验方法) 和JB/T9729—1999 (柴油机喷油泵柱塞偶件、出油阀偶件、喷油嘴偶件径部密封值样品技术条件法) 试验方法进行柱塞密封时间的测定。密封试验时, 先将油压升至22～23 MPa, 待压力降到19.6 MPa时开始记时, 压力降至17.7 MPa时记时结束。柱塞偶件如果发生磨损, 则间隙必然增大, 测量的柱塞密封时间必然减少, 因此根据柱塞密封时间t的变化来直接反映柱塞偶件磨损, 试验前柱塞的密封时间为t0, 试验后柱塞的密封时间为tn。

密封时间减少率定义为η= (t0-tn) /t0×100 %。η越大, 则表示柱塞密封时间减少率越大, 柱塞磨损越严重。

2.2.3 不同添加剂、不同添加量、不同试验时间的冷态磨损试验结果

(1) HIRI 1123润滑剂与纯DME、蓖麻油、国外同类产品的比较。

用本文研发的二甲醚润滑剂与纯二甲醚、5 %蓖麻油及国外进口的2种低硫柴油润滑剂 (800×10-6) 进行了冷态磨损试验对比试验, 加剂量:蓖麻油5 %, 海联剂500×10-6, 国外剂800×10-6。试验结果见表2。

通过冷态磨损台架试验可看出, 所研发的HIRI 1123剂η=12.91 %, 比国外A剂η=23.40 %减少了44.83 %;比国外B剂η=25.37 %减少了49.11 %;比5 %蓖麻油η=37.13 %减少了65.23 %;比纯DME减少了76.56 %。通过冷态磨损试验比较, 说明HIRI 1123剂具有更好的减磨效果, 能进一步减少柱塞偶件的磨损。

(2) 不同试验时间的冷态磨损试验。

为了确认HIRI 1123剂在500×10-6的加量下, 在更长的试验时间下仍具有良好的减磨效果, 进一步优化配方, 研制第二代HIRI 1123剂, 将试验时间由200 h延长为500 h, 进行冷态磨损试验台的试验。试验结果如图2所示。200 h时η=12.91 %, 500 h时η=23.53 %, 说明本文研发的润滑剂能满足长时间运行的要求。

(3) 不同添加量的冷态磨损试验。

由于与国外进口DME润滑剂的冷态磨损试验比较是在较大的加量 (800×10-6) 和较短的试验时间 (200 h) 下进行的, 为了进一步认证HIRI 1123剂在更低的加量和更长的时间下仍具有良好的减磨效果, 继续进行一系列冷态磨损试验, 润滑剂加剂量分别为500×10-6、300×10-6、150×10-6、100×10-6, 进行200 h冷态磨损试验, 试验结果见表3。

通过上述试验数据不难看出, HIRI 1123剂在添加量不断减少时, η的增长幅度不大, 磨损并没有明显增加, 由此看来HIRI 1123润滑剂的加剂量可以减少。

由上述试验得出冷态磨损试验的结论为:HIRI 1123剂具有优良的润滑性能, 能有效减少柱塞偶件的磨损;HIRI 1123剂与国外进口的低硫柴油润滑剂相比, 在相同加剂量和试验时间的条件下, 润滑性能明显优于进口剂, η降低46.97 %;HIRI 1123剂的加剂量在100×10-6～300×10-6即可;在目前的冷态磨损试验过程中, 由于无法观察到柱塞偶件的磨损报废, 没有进行寿命试验, 最高试验时间为500 h。

2.2.4 环保排放评估

环保排放评估在上海柴油机股份有限公司6114直喷式柴油机改造的二甲醚发动机上进行, 主要评价二甲醚加2 %蓖麻油和二甲醚加500×10-6 HIRI 1123的2种燃料的微粒排放。从图3可以看出, 二甲醚加2 %蓖麻油的微粒排放在各种情况下都要比二甲醚加500×10-6HIRI 1123的微粒排放高出许多。ESC循环下微粒排放增加317 %, 而在2个定点工况下也增加了19 %和15 %。这说明使用二甲醚润滑剂不仅大幅度提高了二甲醚燃料的润滑性能, 还有效控制了微粒排放;随着添加量的大幅度下降, 还可以明显改善排放。

2.2.5 加压高频往复试验机润滑性能评定

在二甲醚润滑剂的润滑性能评定方法上, 由于二甲醚在常温常压条件下为气体, 无法在高频往复测试仪 (HFRR) 上直接进行试验。需在加压条件下的HFRR润滑测试仪上进行测试, 目前国内还没有这种仪器, 表4是在国外加压条件下的MPT-HFRR测试结果。

该仪器的试验条件与目前国际通用和认可的HFRR仪器及相关所开发的第二代、第三代HIRI 1123 在国外进行的ISO试验方法标准是吻合的;根据被测介质是气态的特殊要求, 试验是在一个特制的加压的密闭容器内进行 (图4) ;测试磨斑直径的钢球和钢片用显微镜连接计算机进行测试, 达到了较高的精度。该仪器在测试气态物质润滑性能方面属于国际首创。表4为MPT-HFRR和HFRR试验条件的对比。

经过MPT-HFRR试验仪器检测润滑性能的钢球和钢块如图5所示。

低硫柴油 (加有相应的润滑剂) 的润滑性能合格指标为磨斑直径≤460 μm, 本文研发的HIRI 1123在国外进行加压条件下的MPT-HFRR测试结果见表5和图6。

从检测结果可知, 本文研发的第三代二甲醚润滑剂的润滑性能达到较高水平, 经测定, 与柴油的润滑性能指标比较, 磨斑直径降低25.2 %, 证明研发的二甲醚润滑剂完全能改善二甲醚燃料的润滑性, 是一种高性能的润滑添加剂。

2.3 行车试验

本文研发的HIRI 1123二甲醚润滑剂自2006年3月开始, 在西安交通大学的二甲醚客车上经过了1年多的实际行车试验, 累计行驶15 000多公里, 未发生因润滑性能不良而引起的故障, 动力性能良好。

从2007年6月起, 在山东久泰化工科技有限公司3台DME车上进行了耐久性行车试验, 每天平均行驶100多公里, 迄今每台车累计行驶了30 000多公里, 动力性能良好, 运行正常。

3 结论

(1) 本文研究开发的HIRI 1123二甲醚润滑剂润滑性能好, 挥发性能与二甲醚燃料相近, 加入量少, ESC循环测试表明它能有效控制燃烧时可能产生的不完全燃烧产物。

(2) 首次在国外研发的加压高频往复试验机 (MPT-HFRR) 上进行的二甲醚润滑剂润滑性能检测表明, 二甲醚在加入本文研发的润滑添加剂后, 其润滑性能相当于或优于低硫柴油。

参考文献

[1]Sorenson S C, Mikkelsen S E.Performance and emissions of a0.273 liter direct injection diesel engine fuelled with neat di me-thyl ether[C].SAE 950064.

[2]Mccandless J C, Teng H, Schneyer J B.Viscosity andlubricityof (liquid) di methyl ether———an alternative fuel for compres-sion-ignition engines[C].SAE 2002-01-0862.

[3]倪维斗, 靳晖, 李政, 等.二甲醚经济:解决中国能源与环境问题的重大关键[R].2003 DME论坛, 2003.

[4]Zhou L B, Wang H W, Jiang D M, et al.Study of performanceand combustion characteristics of a DME-fueled light-duty di-rect-injection diesel engine[C].SAE 1999-01-3669.