乙醇发动机

近年来随着能源危机和大气污染日益严重，寻找清洁的代用燃料已成为各国发动机工作者的研究目标。对车用发动机而言，在众多的代用燃料方案中，乙醇作为一种现实的可再生的清洁燃料备受瞩目。在国内，发改委在“十五”规划中就在部分省市推行燃料乙醇试点项目，发布了《变性燃料乙醇》和《车用乙醇汽油》两项国家标准，为乙醇的推广应用起到了技术保证作用，并陆续扩大试点范围，已取得初步成效。自 2002 年以来，我国已相继有 9 个省市用含有 10%乙醇的车用乙醇汽油代替普通汽油。据相关报道，在部分城市的比例甚至达到95%。

背景

乙醇被认为是最有前途的汽车清洁代用燃料之一，这主要是由于乙醇的理化和热工性能与汽油接近，并且乙醇可从甘蔗、淀粉植物、野生植物中制取，属于可再生燃料，因此，乙醇是点燃式内燃机的优异代用燃料。

生产乙醇的原料有甘蔗、甜菜、玉米、薯类、大麦、木屑、树枝、秸杆及化工原料乙烯等。另外在我国的野生植物资源中如菊芋、土茯苓及橡子等也可以作为生产乙醇的原料。由此可见,生产乙醇的原料来源是十分宽广的。

乙醇物化特性

1)乙醇含氧量高，热值较低，理论空燃比小，燃烧产物中含有较多的水、较少的二氧化碳。使用乙醇汽油时，发动机的燃料消耗量随着乙醇掺入量的增加而增加，在燃料辛烷值相同的情况下，发动机的动力性也有不同程度的下降。

2)乙醇的沸点低，有助于燃料和空气混合气的形成，但它是单一组分，缺少高挥发性的组分，对发动机的起动不利。此外，它的汽化潜热较大，又不利于它的完全汽化，从而影响混合气的形成及发动机的起动。

3)乙醇的辛烷值高，抗爆性能好，在汽油中加入乙醇可有效提高汽油的抗爆性。

4)乙醇十六烷值低，着火性能差，在柴油机中燃用时比较困难。

5)乙醇分子中既含有烃基，又含有羟基，所以它既有亲烃油(汽油、煤油、柴油等)的特性，又有亲水的特性，后者更为强烈。由于烃油与水是互相排斥的，乙醇中混有水分愈多，与烃油的互溶性愈差，分层愈严重，因此，在其运输、保管、储存和使用过程中，要特别防止其自然吸湿。在柴油机或汽油机中掺烧乙醇，乙醇与柴油或汽油必须均匀混合，最好是均匀混溶，如果醇、油分层，则对燃烧的均匀性和发动机工作过程的均匀性有明显的影响。这会造成热效率下降，排污增加，同时增加了发动机的振动、噪声和机件早期损坏。

此外，乙醇在燃烧过程中会形成乙酸等对金属有腐蚀性的化合物。乙醇在生产过程中一般会含有酸性物质，受到空气的氧化或细菌发酵也会产生少量的有机酸，乙醇本身的吸水性使之在储存过程中含有少量的水分，这些都会对发动机产生严重的腐蚀和磨损。

排放特性

纯乙醇发动机的各种排放均要优于汽油机，这也是由乙醇自身的特点所决定的：

l)在同样功率输出下，纯乙醇发动机的CO排放要比汽油机的少60%，且点火提前角对其的影响微乎其微；

2)相同工况下，纯乙醇发动机的HC排放要大大低于汽油机的，且点火提前角对其的影响很小；

3)相同过量空气系数下，纯乙醇发动机的NOx排放要比汽油机的少50%；

此外，由于乙醇燃烧不完全还会产生一些微量排放物一乙醛、甲醛、乙酸等。而如果考虑植物光合作用所消耗的CO2，则基本上可以认为乙醇发动机对温室效应的影响为零。

注意事项

发动机燃用乙醇还应注意以下问题：

1)乙醇燃烧生成的乙酸酸性大大强于汽油燃烧产物的酸性，使用普通润滑油容易造成发动机磨损，在乙醇发动机中必须采用专用润滑油来防止这些磨损；

2)乙醇对部分金属和橡胶具有腐蚀性，必须在发动机上采取相应保护措施；

未来发展

乙醇或乙醇汽油混合燃料作为发动机代用燃料，缓和了能源矛盾，受到世界各国，其是第三世界国家的重视；

乙醇有较高的辛烷值，较大的燃烧体积增大率及较强的稀混合气燃烧能力等，适宜作发动机代用燃料，其不足之处，可用加大点火提前角，增大供油量及提高压缩比等措施进行改善。