摘要：随着机动车保有量和石油需求的激增，机动车尾气排放污染和能源危机，近年来呈现不断恶化的趋势，因此，新型燃料的开发应用被世界各国作为了实现可持续发展
战略的一个重要组成部分。对我国而言，乙醇的推广使用对缓解我国能源危机、完善能
源安全体制、促进经济发展和保障社会进步具有重大的意义。
在国内外现有的研究基础之上，基于我国乙醇汽油的使用现状、乙醇汽油的性质，，通过乙醇汽油的掺燃比与汽油机动力性、燃油经济性、排放性三个方面之间的关系，来研究乙醇汽油为燃料发动机的性能。
研究结果表明：在不改变汽油机任何结构参数的情况下，随着乙醇掺混比的提高，燃油消耗率不断提高，燃油消耗率上升5％～10％左右，其能耗率低于普通汽油。随着乙醇掺混比的提高，发动机动力性能下降，此时增加循环供油量即可保持动力性能；但随着掺混比的进一步提高，动力性能下降严重。随着乙醇掺混比的提高，CO、HC排放量迅速下降，NO x排放较为复杂。NO X在中低负荷逐渐减少，在高负荷逐渐增加。总的来说，10％—15％为理想掺混比。
关键词：汽油机，乙醇汽油，掺混比
前言
能源是经济发展和社会文明的物质基础，从远古时代的钻燧取火到近代的核能、生物质能等新能源的利用，伴随着社会的发展，始终贯穿着人类为寻和获取新能源而进行的不懈努力。
20世纪60年代以后，全世界经历了三次重大的石油危机。同时，全球环境污染严重，中国也不例外。中国是一个富煤贫油的国家，石油资源严重不足。根据2003年中国油气资源评估报告，我国2003年底石油估算探明储量约25亿吨。中国2003年的石油消耗量达到2.5亿吨，其中进口量为9112万吨，石油进口依存度已达到35%。如果按照2003年的石油开采量计算，2020年我国石油需求量将达到3.6亿t，其中净进口量将达到2亿t，这必将对我国的能源供应安全带来巨大的挑战，将成为制约我国经济发展、社会进步的主要障碍之一[5]。
随着机动车保有量的激增，机动车尾气排放已逐渐成为城市主要污染源之一，近年来呈现不断恶化的趋势。2004年，全国因环境污染造成的经济损失为5118亿元，占当年GDP的3.05％；虚拟治理成本为2874亿元，占当年GDP的1.8％。其中大气污染造成的损失为2198.0亿元，占总成本的42.9%。《2005年国家城市环境管理和综合整治年度报告》显示，44.9%的城市环境空气质量超过国家二级标准，其中有43个城市环境空气质量劣于国家三级标准。按照国家环保中心预测：2010年我国汽车尾气
排放将占空气污染总量的64％，城市空气的恶化也将对我国的国民经济的持续健康发展和人民的身体健康带来极大的威胁[5]。
于是，寻一种清洁、无污染的替代燃料势在必行。乙醇汽油作为一种清洁、高效燃料应运而生。乙醇（CH3CH2OH），俗称酒精，可以剩余粮食、能源作物、玉米秸秆为原料，经发酵、蒸馏而成。乙醇具有辛烷值高的特点，约为106-110，抗爆性好，因而可以用来替代正在使用的甲基叔丁基醚（MTBE）。乙醇是含氧燃料，蒸发潜热高，约为862KJ/KG，为汽油的2.9倍，有利于提高发动机的充气系数，提高充气效率和动力性。同时，乙醇是清洁燃料，可以实现无烟排放，并能大幅度的降低CO、HC等污染物，NOX 也可以有不同程度的降低[1]。目前，纯乙醇或乙醇占85％左右的燃料内燃机在巴西等国家的汽车上得到广泛的应用。而作为石油代用燃料，多数国家还是以乙醇与汽油或柴油混合（一般小于20％）方式应用于内燃机。对我国而言，乙醇对缓解我国能源危机、完善能源安全体制、促进经济发展和保障社会进步具有重大的意义。
1乙醇/汽油混合燃料发动机的发展优势及存在的问题
1.1乙醇/汽油混合燃料发动机的优点
1.1.1 抗爆性好
甲醇与乙醇的辛烷值均高于普通汽油，与汽油掺合后，可明显提高汽油的辛烷值。1.1.2 其他优点
掺醇汽油不但能够显著降低汽车尾气中NOx,CO，烃类及颗粒物的排放量，而且生产甲醇及乙醇的原料来源广泛，具有可再生性。
1.2乙醇/汽油混合燃料发动机发展存在的问题
尽管乙醇汽油的好处多多，国家推广乙醇汽油的信心坚定不移，但消费者对乙醇汽油的认可情况却不容乐观。很多车主对使用乙醇汽油不放心。由于有关部门对乙醇汽油的宣传力度不够，使得乙醇汽油推广这么长时间，还有车主不知道乙醇汽油和普通汽油可以混着用。虽然在推广前，中国石化集团曾用12辆车，在汽车试验场做了8万公里行车试验，结论是乙醇汽油和普通汽油相比，性能、油耗相差无几。但河南三个试点城市的许多司机并不认可这一试验结果，他们反映汽车加了乙醇汽油后，动力下降，油耗增加，天热时还气阻熄火。再者就是随着世界粮食价格的上涨，也对乙醇的普及起到了后滞作用。
除了安全和性能，让人们放心不下的还有价格。国家规定乙醇汽油必须与同标号的普通汽油“同升同价”，和普通汽油相差无几的价格对消费者并不构成吸引力。而对于乙醇生产厂家来说，乙醇汽油生产环节比普通汽油多出150 -160元，成本高，售价低，国家不得不拿出大笔资金对厂家进行补贴。因此，如何把乙醇的生产成本降下来，增强乙醇汽油的市场竞争力，是需尽快解决的现实问题。
2乙醇汽油的掺混比对发动机性能影响的研究
2.1 试验设计与试验装置
2.1.1试验设计
试验设计主要在于研究分析在化油器式汽油发动机中燃烧具有最佳工作性能的乙醇汽油[8]，从而到乙醇汽油的最佳掺混比。为此，我们必须从内燃机和乙醇燃料本身的一些性质进行试验研究。
内燃机的工作指标很多，主要有动力性能指标（功率、转速和扭矩）、经济性指标（燃料消耗率和润滑油消耗率）、运转性能指标（冷起动性能、噪声、排气品质）、和耐久可靠性（大修或更换零件之间的最长运行时间与无故障时间）等[1.3]。
对能源的评价指标也很多，首先是能源来源考评（储产比、再生性、技术经济合理性、前瞻性），还有净化性指标（CO、HC、NO X、碳粒、铅化物等），还有能源密度考评、经济性考评（热效率、辛烷值、十六烷值、价格、能源燃料消耗率）以及使用性能指标（运输性、供给方便、工作性能、故障率、动力性）[1]。
试验选用化油器式汽油发动机，在不改变或调整任何结构参数的前提下，我们主要从以下三方面来研究燃用不同比率的乙醇汽油对发动机的工作性能、排放的影响规律。
（1）乙醇汽油的掺混比对发动机经济性的影响。
（2）乙醇汽油的掺混比对发动机动力性能的影响。
（3）乙醇汽油的掺混比对发动机排放性能的影响。
依据以上试验，我们可以得到乙醇汽油掺混比与汽油机工作性能之间的关系，从而为乙醇汽油的推广，尤其是为正在使用中的化油器式汽油机的汽车提供理论依据。
2.1.2试验装置与燃料主要性质
（1）汽油发动机的主要参数见表3-1。
（2）燃料主要性质
乙醇和汽油的性质如表1-1，由1-1中相关的数据可以计算得到E10、E15、E20、E25的相关性质。
具体计算如下：
密度计算/103· kg·m-3
E10：10％×0.725+90％×0.679＝0.6836（103· kg·m-3）
E15：15％×0.725+85％×0.679＝0.6859（103· kg·m-3）
E20：20％×0.725+80％×0.679＝0.6882（103· kg·m-3）
E25：25％×0.725+75％×0.679＝0.6905（103· kg·m-3）
低热值计算/MJ·kg-1
E10：10％×27.20+90％×43.97＝42.293（MJ·kg-1）
E15：15％×27.20+85％×43.97＝41.4545（MJ·kg-1）
E20：20％×27.20+80％×43.97＝40.616（MJ·kg-1）
E25：25％×27.20+75％×43.97＝39.97775（MJ·kg-1）
表3-1汽油机的主要参数
Table 3-1 gasoline engine main parameter
名称数据
标定功率/KW 65 KW
最大转矩/N·m 157N·m
最大转矩转速/r·min-1 2800－3000 r·min-1
怠速转速/r·min-1 850±50r·min-1
缸径/mm 87.5 mm
活塞行程/mm 92 mm
工作容积/L 2.21 L
压缩比 8.5
缸径/mm 87.5 mm
燃油标号 90#
蒸发潜热计算/kJ·kg-1
E10：10％×862+90％×297＝42.293（kJ·kg-1）
E15：15％×862+85％×297＝41.4545（kJ·kg-1）
E20：20％×862+80％×297＝40.616（kJ·kg-1）
E25：25％×862+75％×297＝39.97775（kJ·kg-1）理论空燃比计算
E10：10％×9+90％×14.9＝14.31
E15：15％×9+85％×14.9＝14.015
E20：20％×9+80％×14.9＝13.72
E25：25％×9+75％×14.9＝13.325
（3）试验仪器
上海宝英光电科技有限公司生产的VS-5067-5五气体分析仪
湘仪动力测试仪器有限公司生产的普联GW160电涡流测功机
淄博海川电子科技有限公司生产的YH-C型油耗仪
2.2 试验结果与分析
2.2.1不同掺混比乙醇汽油对汽油机经济性的影响
图3-1给出了汽油、E10、E15、E20、E25五种燃料在2000r/min 似的负荷特性试验的燃油消耗率的比较。
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