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摘 要：首先概述了M15甲醇汽油的组成及优缺点，然后采用适宜的试验方法，通过发动机台架试验、整车耐久试验对M15甲醇汽油的性能，以及对发动机排放的影响进行了分析。
关键词：M15甲醇汽油 发动机排放 双怠速法 稳态工况法
引言
甲醇汽油多指由甲醇、基础汽油和添加剂按照一定比例调配而成的混合物，具有良好的抗爆性和环保节能性，是代替原油的新型车用燃料，当甲醇掺入量为15%时，效果较好，称作M15甲醇汽油，清洁性高、保持期长、能耗低、投资少，且调和简单、比较通用，但容易分层，对发动机有较大的腐蚀性。汽车尾气排放经常会对环境造成污染，甲醇一经燃烧，易产生甲醛、乙醛等有害气体，危害到人体健康，如何有效控制甲醇燃料的排放量，在当前广受关注。
一、试验方法
样车为帕萨特领驭，由上海大众汽车厂生产；发动机选用的是同轴四缸点燃式发动机，同样来自上海大众汽车厂，排量1.78L，最大扭矩155N·m；M15甲醇汽油来自潍坊中通环保燃料有限公司，性能良好，完全符合国家规定标准。
在测试发动机排放特性时，国内多依赖于台架试验，难以全面反映车辆的实际排放状况，为此，该试验首先在内燃机研究所开展了发动机台架试验，试验设备为ECDM—48L—2WD转鼓试验台，试验方法按照相关标准进行。然后于上海大众汽车厂内开展了整车道路耐久试验，行驶一段里程后，对整车的实际排放状况进行检测，检测设备为MEXA—7500DEGR排气分析系统，严格按照大众汽车厂的SWP标准进行。此外，试验发动机系统还包括散热器、消声器、空气滤清管、三元催化器、排气连接管等。
二、不同比例的甲醇汽油对发动机排放的影响
选用93#、M15、M30三种甲醇汽油，均掺加有适量的抗腐蚀剂和助溶剂，先后采用了以下两种测试方法：
1. 稳态工况法
保持整个过程的匀速行驶，首先设定车速为30Km/h，按照加速度1.47m/s2时负荷的40%进行加载；然后设定车速为45Km/h，按照加速度1.47m/s2时负荷的20%进行加载。从测试结果来看，与93#汽油相比，M15甲醇汽油排放的NO、CO均有所降低，HC排放量有少量增长，但利用氧化催化反应器加以处理；M30甲醇汽油在CO、HC排放量的控制上效果良好，但NO的效果不明显，因为甲醇燃烧时，热量传播很快，滞燃气长，点火提前角需有所增大，以至于NO增加，同时甲醇又具有较高的蒸发潜热，可降低燃烧温度及压缩温度，所以效果并不明显。
2.双怠速法
因测试结果用排放气体的浓度来表示，没有NO监控，最终只能测试HC及CO的浓度，结果显示：与93#汽油相比，M15、M30甲醇汽油的CO排放量稍微下降，因为发动机在承受中小负荷时，电控汽油机为闭环控制，当接收到氧传感器反馈的信息后，ECU会对电子节气门进行适当调整，以至于燃料燃烧时的相对过量空气始终保持在1附近，所以CO排放量的下降幅度较小。而就HC排放量而言，汽油机转速越快，HC排放量越高，因为在高负荷下，发动机内的混合气浓度增加，缸内压力较大，会有一小部分混合气被迫进入不易燃烧的地方，如活塞环侧缝等，致使燃气无法燃烧；而且，当混合燃料的循环变动增大时，也很容易导致不能充分燃烧，进而HC排放量增多。
从结果分析中可知，甲醇汽油比93#汽油的排放效果好，HC、CO、NO排放量较低，而M15和M30甲烷汽油相比，前者的排放效果更佳。
三、不同配方的M15甲烷汽油对发动机排放的影响
1. 喷油量调整前
从上个试验中可知，M15在降低HC、CO和NO排放量上有较好的效果，但不同配方起到的效果是否一样呢？为此，采用3 种配方，调配成A#、B#、C#3种M15甲醇汽油，分别进行测试，结果显示：三者都能有效减少HC、NO、CO的排放，且A#综合效果最好，差别源于添加剂的数量不同。因M15甲醇汽油容易分层，且容易腐蚀发动机，所以添加了低碳醇类物质和腐蚀抑制剂，对其排放量有一定程度的影响，当低碳醇类物质过多时，HC排放量较大，易破坏发动机的润滑性，所以应严格控制添加剂的掺加量。
2. 喷油量调整后
A#M15甲醇汽油的低热值较低，使得发送机动力性能不足，为此适当增加了喷油量，以提高发动机的动力性能。原发动机各工况点的空燃比约为0.85—0.95，很容易出现燃油燃烧不完全的情况，致使CO、HC的排放量增多；而使用A#M15甲烷汽油后，空燃比增加了近0.05，增加了含氧量，使得燃料燃烧更为充分，加上甲醇自身燃烧时能够自供氧，可使燃烧更为充分，进而降低CO、HC的排放量；而喷油量调整后，空燃比与原机水平相当，易出现燃料燃烧不完全的情况，所以CO、HC排放比调整前高。
3.A#M15甲醇汽油对整车排放的影响
在耐久试验测试中，将行驶的里程数分为磨合后、6万Km、10万Km三个阶段，分别对其整车排放进行了测试。按照国三排放标准，HC限值为0.20，CO为0.30 ，NO为0.15 .使用A#M15甲醇汽油时，在前两个阶段，排放量在限值以内，当行驶里程达到10万Km后，CO排放值超标，HC、NO值接近极限，而使用汽油时，此时排放值约为限值的70% 。这意味着使用A#M15甲醇汽油后，发动机的燃烧状况恶化，三元催化转化器的老化加剧。在检查原因时，更换了三元催化系统，再次检测时排放状况良好，说明三元催化转化器的老化是導致排放超标的主因，即使用A#M15甲醇汽油，容易加快三元催化系统的老化，因为在相同的工况下，A#M15甲醇汽油的排气温度比汽油高，尤其是速度较高时更为明显。按照SWP规范进行的整车耐久道路试验，高速工况所占比重较大，发动机的热负荷较高，排气经常处于高温状态，所以使用A#M15甲醇汽油作为燃烧燃料时，会使排气温度变得更高，从而加快三元催化转化器的老化速度。
4. 实验结果
经过试验可知，使用M15甲醇汽油作为车用燃料，可减少尾气中HC、CO、NO的排放量，前两者较为明显，后者不明显；而同是M15甲醇汽油，配方不同、添加剂的掺加量不同时，会形成不同程度的降低；若处于高速高负荷状态，M15甲醇汽油经燃烧，排气温度会大幅增加，易加剧三元催化转化器的老化。
四、结束语
原油是最为常用的车用燃料，由于是一次性能源，总量不断减少，以至于出现原油危机，为缓解危机，需用另一种材料代替，鉴于原油的污染性较大，一种新型的环保型燃料甲醇汽油迅速兴起，M15甲醇汽油的综合性能最佳，应用较广，可有效降低CO、NO、HC等排放物的排放量，是未来的主要趋势。
参考文献：
[1] 陈伟芳.M15甲醇汽油对发动机排放的影响[J].内燃机工程，2009，27（3）：210-211
[2] 胡建功，张翠平，任超超，牟红雨.甲醇汽油对发动机动力经济及排放性能的影响[J].汽车与配件，2010，24（49）：130-131
[3] 李文乐.甲醇汽油在国内外应用情况及分析[J].化工进展，2010，29（3）：210-211
[4] 张凡.甲醇汽油混合燃料发动机燃烧与排放特性研究[D].清华大学，2010
关键词：M15甲醇汽油 发动机排放 双怠速法 稳态工况法
引言
甲醇汽油多指由甲醇、基础汽油和添加剂按照一定比例调配而成的混合物，具有良好的抗爆性和环保节能性，是代替原油的新型车用燃料，当甲醇掺入量为15%时，效果较好，称作M15甲醇汽油，清洁性高、保持期长、能耗低、投资少，且调和简单、比较通用，但容易分层，对发动机有较大的腐蚀性。汽车尾气排放经常会对环境造成污染，甲醇一经燃烧，易产生甲醛、乙醛等有害气体，危害到人体健康，如何有效控制甲醇燃料的排放量，在当前广受关注。
一、试验方法
样车为帕萨特领驭，由上海大众汽车厂生产；发动机选用的是同轴四缸点燃式发动机，同样来自上海大众汽车厂，排量1.78L，最大扭矩155N·m；M15甲醇汽油来自潍坊中通环保燃料有限公司，性能良好，完全符合国家规定标准。
在测试发动机排放特性时，国内多依赖于台架试验，难以全面反映车辆的实际排放状况，为此，该试验首先在内燃机研究所开展了发动机台架试验，试验设备为ECDM—48L—2WD转鼓试验台，试验方法按照相关标准进行。然后于上海大众汽车厂内开展了整车道路耐久试验，行驶一段里程后，对整车的实际排放状况进行检测，检测设备为MEXA—7500DEGR排气分析系统，严格按照大众汽车厂的SWP标准进行。此外，试验发动机系统还包括散热器、消声器、空气滤清管、三元催化器、排气连接管等。
二、不同比例的甲醇汽油对发动机排放的影响
选用93#、M15、M30三种甲醇汽油，均掺加有适量的抗腐蚀剂和助溶剂，先后采用了以下两种测试方法：
1. 稳态工况法
保持整个过程的匀速行驶，首先设定车速为30Km/h，按照加速度1.47m/s2时负荷的40%进行加载；然后设定车速为45Km/h，按照加速度1.47m/s2时负荷的20%进行加载。从测试结果来看，与93#汽油相比，M15甲醇汽油排放的NO、CO均有所降低，HC排放量有少量增长，但利用氧化催化反应器加以处理；M30甲醇汽油在CO、HC排放量的控制上效果良好，但NO的效果不明显，因为甲醇燃烧时，热量传播很快，滞燃气长，点火提前角需有所增大，以至于NO增加，同时甲醇又具有较高的蒸发潜热，可降低燃烧温度及压缩温度，所以效果并不明显。
2.双怠速法
因测试结果用排放气体的浓度来表示，没有NO监控，最终只能测试HC及CO的浓度，结果显示：与93#汽油相比，M15、M30甲醇汽油的CO排放量稍微下降，因为发动机在承受中小负荷时，电控汽油机为闭环控制，当接收到氧传感器反馈的信息后，ECU会对电子节气门进行适当调整，以至于燃料燃烧时的相对过量空气始终保持在1附近，所以CO排放量的下降幅度较小。而就HC排放量而言，汽油机转速越快，HC排放量越高，因为在高负荷下，发动机内的混合气浓度增加，缸内压力较大，会有一小部分混合气被迫进入不易燃烧的地方，如活塞环侧缝等，致使燃气无法燃烧；而且，当混合燃料的循环变动增大时，也很容易导致不能充分燃烧，进而HC排放量增多。
从结果分析中可知，甲醇汽油比93#汽油的排放效果好，HC、CO、NO排放量较低，而M15和M30甲烷汽油相比，前者的排放效果更佳。
三、不同配方的M15甲烷汽油对发动机排放的影响
1. 喷油量调整前
从上个试验中可知，M15在降低HC、CO和NO排放量上有较好的效果，但不同配方起到的效果是否一样呢？为此，采用3 种配方，调配成A#、B#、C#3种M15甲醇汽油，分别进行测试，结果显示：三者都能有效减少HC、NO、CO的排放，且A#综合效果最好，差别源于添加剂的数量不同。因M15甲醇汽油容易分层，且容易腐蚀发动机，所以添加了低碳醇类物质和腐蚀抑制剂，对其排放量有一定程度的影响，当低碳醇类物质过多时，HC排放量较大，易破坏发动机的润滑性，所以应严格控制添加剂的掺加量。
2. 喷油量调整后
A#M15甲醇汽油的低热值较低，使得发送机动力性能不足，为此适当增加了喷油量，以提高发动机的动力性能。原发动机各工况点的空燃比约为0.85—0.95，很容易出现燃油燃烧不完全的情况，致使CO、HC的排放量增多；而使用A#M15甲烷汽油后，空燃比增加了近0.05，增加了含氧量，使得燃料燃烧更为充分，加上甲醇自身燃烧时能够自供氧，可使燃烧更为充分，进而降低CO、HC的排放量；而喷油量调整后，空燃比与原机水平相当，易出现燃料燃烧不完全的情况，所以CO、HC排放比调整前高。
3.A#M15甲醇汽油对整车排放的影响
在耐久试验测试中，将行驶的里程数分为磨合后、6万Km、10万Km三个阶段，分别对其整车排放进行了测试。按照国三排放标准，HC限值为0.20，CO为0.30 ，NO为0.15 .使用A#M15甲醇汽油时，在前两个阶段，排放量在限值以内，当行驶里程达到10万Km后，CO排放值超标，HC、NO值接近极限，而使用汽油时，此时排放值约为限值的70% 。这意味着使用A#M15甲醇汽油后，发动机的燃烧状况恶化，三元催化转化器的老化加剧。在检查原因时，更换了三元催化系统，再次检测时排放状况良好，说明三元催化转化器的老化是導致排放超标的主因，即使用A#M15甲醇汽油，容易加快三元催化系统的老化，因为在相同的工况下，A#M15甲醇汽油的排气温度比汽油高，尤其是速度较高时更为明显。按照SWP规范进行的整车耐久道路试验，高速工况所占比重较大，发动机的热负荷较高，排气经常处于高温状态，所以使用A#M15甲醇汽油作为燃烧燃料时，会使排气温度变得更高，从而加快三元催化转化器的老化速度。
4. 实验结果
经过试验可知，使用M15甲醇汽油作为车用燃料，可减少尾气中HC、CO、NO的排放量，前两者较为明显，后者不明显；而同是M15甲醇汽油，配方不同、添加剂的掺加量不同时，会形成不同程度的降低；若处于高速高负荷状态，M15甲醇汽油经燃烧，排气温度会大幅增加，易加剧三元催化转化器的老化。
四、结束语
原油是最为常用的车用燃料，由于是一次性能源，总量不断减少，以至于出现原油危机，为缓解危机，需用另一种材料代替，鉴于原油的污染性较大，一种新型的环保型燃料甲醇汽油迅速兴起，M15甲醇汽油的综合性能最佳，应用较广，可有效降低CO、NO、HC等排放物的排放量，是未来的主要趋势。
参考文献：
[1] 陈伟芳.M15甲醇汽油对发动机排放的影响[J].内燃机工程，2009，27（3）：210-211
[2] 胡建功，张翠平，任超超，牟红雨.甲醇汽油对发动机动力经济及排放性能的影响[J].汽车与配件，2010，24（49）：130-131
[3] 李文乐.甲醇汽油在国内外应用情况及分析[J].化工进展，2010，29（3）：210-211
[4] 张凡.甲醇汽油混合燃料发动机燃烧与排放特性研究[D].清华大学，2010