“老张说甲醇汽车”:上一篇说了,甲醇是未来“唯一”具备主流替代汽柴油的能源(没看过?请关注作者),这一期将说说“如何造一辆安全可靠的“汽油/甲醇”双燃料汽车”,干货很多,准备好笔记,涉及很多让文科生感觉无聊,而理工男感兴趣的技术!
近期甲醇汽车话题比较火,相关资料多不胜数,问题是,甲醇汽车搞了很多年了,为什么没有像天然气汽车那样普及,也没有像新能源电动车后来居上?说法很多,有说是政策没有放开,不能全面销售,有说政策支持力度不够,补贴不足.........但貌似都说技术过关,比如吉利的甲醇汽车,已经做到长期的安全稳定,省钱近50%,环保减排80%的优异性能。但为什么在工信部指导下,试点了四五年,还没有一个确定的结果?
“老张说甲醇汽车”,综合多种层面分析,却发现,甲醇汽车没有推广开,偏偏就是技术问题导致的。目前现有甲醇汽车技术,存在多种问题,不足以让市场接受。是甲醇汽车没有普及的根源。本期将把汽车烧甲醇历来技术做统一全面的分析,比较各种技术存在问题,以正视听。
一:甲醇汽车工作原理:
甲醇CH3OH,氧含量50%,比热值=1-氧含量=50%。
比热值意义:
1 ,甲醇热值只有汽油的50%。2份甲醇抵1份汽油的热值
2,跑同样里程,需要同样热值,那么,甲醇消耗将是汽油2倍
3,在同样进气量的条件下,汽油喷1份,则甲醇需要2份,才能保证发动机正常工作。也就是说,汽油发动机空燃比是14.7:1。而甲醇空燃比为14.7:2,即7.35:1
4,空燃比是发动机工作基线,基线高了或者低了,都会导致油耗增大,行业术语是“修正值”,如果喷油量少了,修正值会增大,如果修正值超过10%,则会亮故障灯。
其实汽车烧甲醇原理极其简单,就是把喷油量增加1倍,发动机就可以烧甲醇了。增加喷油量有三种方案,根据伯努利方程,增加喷油时间,喷油压力,增加孔径,都可以增加喷油量。
1,增加喷油时间——就是所谓的甲醇控制器,把发动机喷油脉宽适当增加,对于现在电子技术来说,可谓小菜一碟。
2,增加喷油压力——油量与压力开方成正比,一般汽油压力是3Kgf,增加一倍油量,压力需要约13Kgf,以此为原理的专利为“老张说甲醇汽车”之老张,此技术存在问题是,如此高压导致常规喷油嘴承受不住,很快坏掉。所以本技术暂时无市场价值。
3,增加喷油孔径——把喷油嘴扩孔,很容易实现,问题是这个喷油嘴就不能烧汽油了,所以,也没有实用价值。
综合对比,以增加喷油脉宽的方案最为现实。也是当前主流。
二:甲醇汽车存在问题
增加一个甲醇控制器,价值百多元,小汽车就可以烧甲醇了,你如果认为甲醇汽车就那么简单,就大错特错了,淘宝或者百度上太多这种控制器,可以说是误导甲醇汽车发展的祸根。祸害了甲醇汽车的正常发展。给汽车烧甲醇带来了极其恶劣的影响。直到现在仍没有消除。
甲醇汽车核心问题是冷启动问题,但偏偏太多所谓“专家学者”认为是甲醇腐蚀性,这种避重就轻的说法更是误导甲醇汽车的正常发展。试想,如果发动机不能正常点火,哪个车主能接受,还怎么普及推广?
冷启动才是甲醇汽车的关键问题。是甲醇汽车发展的难点。
何为冷启动问题:因为甲醇闪点13℃,当气温低于13℃,发动机用甲醇就打不着火了。而汽油闪点约-50℃,在中国基本没有如此低温,所以不存在打火问题。
冷启动条件:(这是老张总结的,呵呵)
1,混合气闪点。
2,混合气浓度
3,混合气温度。
当混合气低闪点物质浓度足够,且闪点低于混合气温度时,就可以正常点火了。
汽油正常点火是因为汽油前10%馏分(35-70℃),这段馏分主要C5,已知碳五闪点-50℃左右。且含量约10%,即使在黑龙江零下35℃也能正常打火。
而甲醇就不行了,甲醇闪点13℃,当气温低于13℃,一般就打不着火了。
所以,解决甲醇冷启动方案有
1,用汽油点火,热车烧甲醇,
2,甲醇中添加低闪点物质(如轻油),但是加汽油是行不通的,如国标M85是解决不了甲醇冷启动的,因为添加15%汽油,有效点火成份C5浓度只有1.5%。不足以点火。所以M85一般0度以下就难以打火了。
3,加温:如油轨加热,喷油嘴加热,火花塞加热,相关专利不少,不过这都是异想天开的方案,因为加热甲醇,并不能加热混合气。即使把甲醇加热到70-80度,遇到7倍冷空气,混合气依然是冷的。所以这种方案只能改善,不能彻底解决冷启动,一旦到了东北地区,根本就行不通了。所以加热的方案不予考虑。
结论:在甲醇汽车技术方案中,最适合市场的是用汽油点火,热车烧甲醇。
而甲醇添加轻油,适合能找到轻油的地区(油田附近),但中国大部分地区没有轻油,不利于推广普及,同时,轻油来源于石化系统,更不利于采购运输。最后,添加轻油导致成本增加,“经济性”一票否决。
三:双燃料甲醇汽车
适合市场的是“汽油/甲醇”双燃料甲醇汽车。优势:
1.经济性最大化:纯烧甲醇省钱最大,在M15-M25-M85-M100系列中,M100甲醇燃料最省钱。省钱才是王道。
2,双燃料系统:“汽油/甲醇”双油箱,既可以烧甲醇,也可以烧汽油,既经济,又安全。符合市场需要。
3,双燃料系统:稳定性好。汽车发展百年,安全稳定大于一切。如果安全得不到保障,再省钱也没有市场。
四 干货来了
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现有甲醇汽车技术一览
1,进气道喷汽油:
当温度低于某一温度时(如15度),向发动机进气道喷入适量汽油,再打火,可以启动发动机。如图,喷油位置在节气门前A点,会产生回火放炮现象。放在B点会改善。
进气道点火是甲醇汽车最早的冷启动方案,历史悠久,貌似山西使用者最多。冷启动设备也层出不穷,这里就不一一举例说明了。
优势:改造简单。有效解决冷启动问题
存在问题:
1 汽油只能点火用,不能开车。
2 属于单燃料系统。安全性不足。采用原车油箱装甲醇,万一油泵损坏,而汽油不能用,不利于车主安全使用。
对于甲醇汽车来说,这种方案只能是“凑合”,显得不那么“地道”,是必然淘汰的老旧技术了。
实际例子
2,双轨双喷方案
所谓“双轨双喷”,即双油箱,汽油/甲醇各自一套供油系统,2个油轨8个喷嘴,四缸发动机需要2套,共2个油轨,8个喷油嘴。
原理如图
吉利制造的甲醇汽车采用此原理。通过重新设计进气道,布置两排喷油嘴。
优势:双轨双喷方案解决冷启动,冷车汽油点火,热车烧甲醇,安全可靠。
弊端:1,需要重新设计开发发动机进气道。而喷油嘴位置改变,需要重新对发动机进行标定,重新设置各种参数,等于重新开发发动机了,代价昂贵,据说,标定一台发动机2000万起步。再加上其他费用,费用不低,所以,吉利开发甲醇汽车号称花费了2.82亿也是存在可能的。
2,双轨双喷技术需要重新开发发动机,代价高,导致其他车企不愿意投入,尤其是在市场不明确的情况下,车企顾虑多,热情不足,不会投入过大。这就造成了吉利甲醇汽车一枝独秀的现象,于是造成甲醇汽车市场保有量少,不利于甲醇加油站普及,反过来影响甲醇汽车销售,形成恶反馈。
3,在后车市场,改装甲醇汽车,采用双轨双喷方案,如最早的武汉zhong醇化,需要在进气道和发动机中间加一个法兰,用于布置新增的油轨油嘴。改装极其复杂不说,众多车型没法加法兰片,所以,双轨双轨方案理论上很好很安全,实际上难以行得通。
其实双轨双喷原理等同于天然气汽车。一套油路是汽油,新增一套气路。
但是用在甲醇汽车上,则弊端太大了。
3,双轨单喷系统:
为了避免新增一套喷嘴带来的诸多弊端,有人开发了双轨单喷系统,不过,非常不理想的是,复杂度不少,但冷启动效果不佳。不适应市场,也就不再啰嗦介绍了。
4,单轨单喷系统
最早出现的单轨单喷系统,是把油轨里的甲醇提前置换成汽油,不具备冷启动效果,需要停车前预先置换,否则打不着车,而每次停车置换,是不符合使用习惯的,也是没有市场价值的。
现在,终于有了一种全自动化的单轨单喷系统面试了,做到任意停车走人,上车就打火,一把启动的理想状态,原理如图
工作原理:
当发动机温度低于20℃,冷启动电脑启动,汽油泵工作,把油轨里甲醇置换成汽油(注意内置油管),并喷出油嘴里残留甲醇,以上工作全自动执行。启动时,直接打火即可。做到一把启动效果。并经过黑龙江-30℃的低温考验。
优势
1,做到了和吉利甲醇汽车一样的功能,但是不需要改动发动机进气道,简单易行,成本低廉。不需要2000万,2000元即可。
2,具备通用性,利于其他车企进行甲醇汽车的研发制造。
3,改车简单。容易实施
4,双燃料,原车油箱不改动,新增耐醇的甲醇油箱和油路系统,确保长期的稳定安全可靠。
综合对比:
1,进气道喷汽油,不符合安全要求,难被市场接受,不利于推广普及,必然淘汰
2,双轨双喷系统,太复杂,成本高,适应性窄,不利于造车,也不利于改车,必然淘汰
3,当前看来,仅有单轨单喷系统符合市场需求。。
普及的原理:
1经济性第一:决定了能否进入市场
2长期的稳定安全可靠:决定了能否打开市场
3通用性:决定了占有市场大小。
目前看来,唯一符合这三个要求的,仅有单轨单喷方案。不过该方案专利证书刚刚下来,还没有被众多车企和社会所认识,假以时日,经过市场验证,确实被认可,甲醇汽车的春天,才真正来临
我是江苏徐州张亚东,欢迎关注,了解更多的关于甲醇汽车的信息,下一期说说,甲醇汽车的油耗与腐蚀性的解决