一、甲醇行業(yè)發(fā)展概述
美國(guó)甲醇研究會(huì)根據(jù)甲醇的物理化學(xué)特性，仔細(xì)分析了大規(guī)模使用甲醇時(shí)，對(duì)周圍環(huán)境例如地表水、地下水和空氣等的影響。根據(jù)美國(guó)環(huán)保局1994年毒物排放清單（toxics release inventory，TRI）年報(bào)中指出，1992年工業(yè)化學(xué)品向環(huán)境的排放量，甲醇已名列第三。這些甲醇主要來(lái)源于膠黏劑制造廠、汽油辛烷值增強(qiáng)劑甲基叔丁醚（MTBE）生產(chǎn)、造紙行業(yè)和其他化工產(chǎn)業(yè)?？諝庵械募状家装l(fā)生光氧化過(guò)程，半衰期為3~30天。水中的甲醇通過(guò)揮發(fā)進(jìn)入空氣中，減小了甲醇的濃度，且發(fā)生生物降解，土壤中的甲醇也易于發(fā)生生物降解。
總體來(lái)說(shuō)，燃料甲醇發(fā)生火災(zāi)的安全性是要比燃料汽油好，正由于燃料甲醇的這種火災(zāi)安全的特點(diǎn)，在運(yùn)輸、存儲(chǔ)、添加以及使用過(guò)程中，由于火災(zāi)造成的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失等要比燃料汽油小得多。
20世紀(jì)70年代初發(fā)生的石油危機(jī)嚴(yán)重影響了很多國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，從此掀起了對(duì)能源現(xiàn)狀、前景及替代燃料研究、開(kāi)發(fā)的熱潮。
我國(guó)的煤炭資源相當(dāng)豐富，而且相對(duì)集中，煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展較快，煤制甲醇產(chǎn)能富余。因此早在“七五”期間我國(guó)原國(guó)家科委就組織以中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所為首的甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)攻關(guān)協(xié)調(diào)組，將國(guó)產(chǎn)492汽油機(jī)改為M90甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究工作。后來(lái)我國(guó)與德國(guó)合作，對(duì)德國(guó)大眾公司的桑塔納甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)及整車進(jìn)行了全面的試驗(yàn)研究，并對(duì)大眾公司的多種燃料汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了性能測(cè)試。1994年又與美國(guó)福特公司合作，共同開(kāi)發(fā)小排量1.3L靈活燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及汽車。
目前在我國(guó)部分甲醇產(chǎn)能較大的地區(qū)，如山西、陜西等地已經(jīng)初具產(chǎn)業(yè)化條件，主要應(yīng)用方式是與汽油摻混使用，如摻15%甲醇的M15等。國(guó)家于2009年發(fā)布了M85的甲醇燃料標(biāo)準(zhǔn)，目前每年實(shí)際應(yīng)用于摻混的甲醇燃料量超過(guò)300萬(wàn)噸。
近些年國(guó)內(nèi)部分汽車企業(yè)紛紛投入了甲醇汽車的研發(fā)。
1）上海華普汽車有限公司于2005年底立項(xiàng)開(kāi)展甲醇燃料轎車的研發(fā)工作，選擇海尚MA、海域380等3種車型和JL479M1.5升發(fā)動(dòng)機(jī)，以M100甲醇作為燃料，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)、電噴系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、電器系統(tǒng)等進(jìn)行了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，于2006年10月完成了M100甲醇轎車功能樣車試制工作。2007年10月，完成了甲醇燃料轎車工裝樣車的研發(fā)工作。2008年，上海華普汽車對(duì)甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)及整車分別進(jìn)行了高寒高原高溫地區(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化耐久、整車道路可靠性和排放試驗(yàn)，試驗(yàn)足跡遍布我國(guó)東北、西北、西南等各省區(qū)，累計(jì)試驗(yàn)里程近100萬(wàn)公里?！叭摺痹囼?yàn)標(biāo)定結(jié)果是：在氣溫分別40°C、海拔4000米以上的條件下，甲醇燃料汽車?yán)鋺B(tài)起動(dòng)正常，動(dòng)力性能及駕駛性能良好。發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化耐久試驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果是：燃燒、潤(rùn)滑狀況極佳，經(jīng)精密測(cè)量分析，各關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件的摩擦、磨損均在正常范圍。整車道路可靠性試驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果是：性能優(yōu)越、動(dòng)力性好，最高車速160km/h，一檔起步加速至100km/h所需時(shí)間為15.8s（汽油為16.2s），替代比1.6以下，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)顯著。排放試驗(yàn)標(biāo)定結(jié)果是：常規(guī)排放為國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)限值的30%以下。甲醛排放0.8mg/km，相當(dāng)于美國(guó)加州排放標(biāo)準(zhǔn)的1/10。
到目前為止，上海華普汽車已研發(fā)出1.5升JL479QAJ和1.8升JL481QJ兩種發(fā)動(dòng)機(jī)，可搭配SMA7152MF和SMA7182MF兩種車型，是國(guó)內(nèi)唯一一家按照新車開(kāi)發(fā)流程和現(xiàn)行汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行甲醇燃料汽車規(guī)范化開(kāi)發(fā)的汽車企業(yè)，也是最早完成產(chǎn)業(yè)化，具備小批量生產(chǎn)能力的汽車企業(yè)。
2）奇瑞汽車有限公司于2005年10月開(kāi)始啟動(dòng)甲醇汽車項(xiàng)目，選擇1.6升SQR480發(fā)動(dòng)機(jī)和旗云牌轎車進(jìn)行整車使用M100、M85、M15和純汽油多比例甲醇車開(kāi)發(fā)，完成了燃料系統(tǒng)材料耐醇性、整車?yán)淦饎?dòng)、燃油泵耐久性等的考核工作，完成了發(fā)動(dòng)機(jī)耐醇零部件、專用潤(rùn)滑油、冷卻系統(tǒng)、曲軸箱系統(tǒng)、壓縮比的定型等開(kāi)發(fā)工作。并于2007年3月，將13輛甲醇燃料車送山西太原進(jìn)行試運(yùn)行，同年6月經(jīng)專家組評(píng)議認(rèn)為：奇瑞甲醇車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、冷起動(dòng)、駕駛性等方面達(dá)到并優(yōu)于原汽油車。
2008年5月奇瑞公司為了滿足國(guó)家排放法規(guī)的要求（國(guó)三+OBD），啟動(dòng)了SQR477甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目，由于具備了甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，477發(fā)動(dòng)機(jī)很快完成了開(kāi)發(fā)，7月發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)凍結(jié)并生產(chǎn)3臺(tái)樣機(jī)，10月順利完成2輪50小時(shí)超速試驗(yàn)、1輪500小時(shí)額定功率試驗(yàn)；477發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能均優(yōu)于原機(jī)。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)表明，常規(guī)排放：使用M85-M100甲醇車與原汽油車相比，平均CO降低26%，HC降低43%，NOX降低47%；使用M15甲醇車和原汽油車相比，平均CO降低23%，HC降低28.5%，NOX降低10%。非常規(guī)排放：催化前甲醇機(jī)甲醛排放量是汽油機(jī)的2倍多，催化后甲醛排放甲醇機(jī)小于汽油機(jī)。甲醇機(jī)動(dòng)力性：M85-M100可提高10—15%，M15兩機(jī)相當(dāng)。
截至目前，奇瑞公司在甲醇項(xiàng)目上已投入近3000萬(wàn)的資金，開(kāi)發(fā)兩款發(fā)動(dòng)機(jī)及新旗云甲醇車，逐步拓寬其他車型；將形成年產(chǎn)甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)5萬(wàn)臺(tái)和年產(chǎn)整車3萬(wàn)輛的生產(chǎn)能力。
3）一汽靖燁發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司2008年開(kāi)始在CA6101B6汽油發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上研制開(kāi)發(fā)了CA68H-ME3(100)甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，并于2008年8月成功搭載在一汽解放汽車有限公司CA3160自卸車上。同年6月啟動(dòng)了在一汽錫柴6DF2-24柴油發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上研制開(kāi)發(fā)CA6SF-24M大馬力甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目，該項(xiàng)目將原柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)進(jìn)行了適當(dāng)改裝，同時(shí)增加了一套點(diǎn)火裝置，使用火花塞點(diǎn)燃甲醇進(jìn)行工作，2009年10月，在原悍威84自卸車的基礎(chǔ)上搭配該型甲醇機(jī)，開(kāi)發(fā)、試制CA3313PZMB1T4EJ自卸車，并于2010年3月完成整車試制工作，整備后發(fā)運(yùn)至山西煤礦進(jìn)行道路試驗(yàn)。同時(shí)，一汽靖燁發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司于2009年在CA4102汽油發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上，又開(kāi)發(fā)了一款CA4SH-ME3甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，至此，一汽靖燁發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司具備了3款甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)，分別適合輕、中、重型客車和卡車使用。
我國(guó)開(kāi)展甲醇汽車研發(fā)和應(yīng)用取得了大量的技術(shù)成果和寶貴經(jīng)驗(yàn)，形成了一定的規(guī)模?！笆晃濉币詠?lái)，甲醇作為車用替代燃料逐步發(fā)展，《車用甲醇汽油（M85）》和《車用燃料甲醇》兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施，甲醇汽車開(kāi)發(fā)、試驗(yàn)等活動(dòng)取得積極成果。2012年有國(guó)家工業(yè)和信息化部開(kāi)展甲醇汽車試點(diǎn)。陜西、山西、甘肅、貴州和上海的十個(gè)城市參加試點(diǎn)工作。共有32款列入工信部管理公告的車輛，類型包括乘用車、廂式車、重卡車。在國(guó)家層面全面、系統(tǒng)對(duì)甲醇汽車的性能、對(duì)人員和環(huán)境的影響等進(jìn)行考核。
4）甲醇燃料的相關(guān)政策
工業(yè)和信息化部在對(duì)相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行充分研究和評(píng)估后認(rèn)為，組織開(kāi)展甲醇汽車試點(diǎn)運(yùn)行的條件已經(jīng)基本具備。因此，2012年2月工業(yè)和信息化部針對(duì)甲醇汽車特點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，頒布了《關(guān)于開(kāi)展甲醇汽車試點(diǎn)工作的通知》，積極穩(wěn)妥地推進(jìn)高比例甲醇汽車試點(diǎn)工作，希望通過(guò)試點(diǎn)評(píng)估驗(yàn)證甲醇汽車的技術(shù)和安全性，促進(jìn)甲醇汽車產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。同樣，國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《意見(jiàn)》中也要求積極開(kāi)展汽油/甲醇雙燃料點(diǎn)燃式內(nèi)燃機(jī)、柴油/甲醇雙燃料壓燃式內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用試點(diǎn)工作?？梢?jiàn)不論是國(guó)家還是企業(yè)都在積極推動(dòng)甲醇替代燃料的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，在我國(guó)目前的能源形勢(shì)下，甲醇等替代燃料將會(huì)迎來(lái)一個(gè)快速發(fā)展期。
表1 2000年以來(lái)國(guó)家級(jí)省市甲醇汽車及燃料重點(diǎn)政策
二、我國(guó)甲醇汽車技術(shù)進(jìn)展
1、甲醇在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用方式
甲醇在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用，按照發(fā)動(dòng)機(jī)的類型主要分為兩個(gè)大的方向，即在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用和在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。由于甲醇的性質(zhì)易于在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上使用，因此在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用甲醇開(kāi)始的時(shí)間較早，而且技術(shù)路線相對(duì)統(tǒng)一和成熟。而由于甲醇的十六烷值很低，使其在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用困難重重，技術(shù)路線也各有差異。
甲醇在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用有多種實(shí)現(xiàn)方式。
1）甲醇汽油摻混燃燒方式
甲醇與汽油摻混就是將甲醇與汽油按照一定的比例混合，并通過(guò)助溶劑的作用，形成穩(wěn)定的不分層的混合燃料，而后在各加油站供應(yīng)。通常選用的助溶劑有醇類、苯、酯類、乙醚、丙酮、甲基叔丁基醚及雜醇等。體積分?jǐn)?shù)為10%以下的低比例甲醇汽油可與汽油一樣使用，發(fā)動(dòng)機(jī)不用作任何改動(dòng)，不僅不會(huì)影響汽油機(jī)的動(dòng)力性，還可以改善汽油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，并降低排放。當(dāng)汽車燃用甲醇體積分?jǐn)?shù)約為10%-20%的中比例甲醇汽油，如M15時(shí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火提前角和噴油量基本不需調(diào)整。燃用高比例甲醇汽油，如M85時(shí)，必須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，如噴油量、改進(jìn)燃燒室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、大幅度提高壓縮比，以能充分發(fā)揮甲醇燃料的優(yōu)良特性，使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、熱效率(燃料經(jīng)濟(jì)性)和排放性都比原汽油機(jī)有大幅度改善。采用甲醇汽油運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于帶有三效催化轉(zhuǎn)化器，所以排放品質(zhì)與汽油燃料沒(méi)有差別。
采用甲醇汽油摻混燃燒方法，汽車只需要一個(gè)油箱，而且還可以方便地利用現(xiàn)有供油設(shè)備建立分配供應(yīng)系統(tǒng)，投資相對(duì)較少。該方法的主要缺點(diǎn)是甲醇的摻燒比例不能改變，在儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中需要注意甲醇汽油分層問(wèn)題，對(duì)于燃用高比例甲醇汽油的車輛還存在冷起動(dòng)的問(wèn)題，另外，發(fā)動(dòng)機(jī)采用甲醇汽油作燃料時(shí)，所有涉醇部件務(wù)必選用耐甲醇腐蝕的材料。
2）純甲醇點(diǎn)燃應(yīng)用的方式
純甲醇燃燒是指發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)以純甲醇作為其唯一燃料的應(yīng)用方式，這種方式熱效率和排放都優(yōu)于原汽油機(jī)，而且能夠避免甲醇汽油的分層問(wèn)題。使用純甲醇燃燒方式，應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行必要的改動(dòng)，主要包括：（1）提高壓縮比，以充分發(fā)揮甲醇辛烷值高的優(yōu)勢(shì)，壓縮比提高后，宜采用冷型火花塞；（2）加大輸油泵的供油能力，以避免氣阻；（3）加大燃料箱，以保證必要的續(xù)航里程；（4）改善有關(guān)零件的抗腐蝕性和抗溶脹性等；（5）用附加供油系統(tǒng)或加強(qiáng)預(yù)熱等措施，改善冷起動(dòng)性能。
目前為了解決純甲醇燃燒冷起動(dòng)問(wèn)題，已經(jīng)投入使用的方式為發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)采用汽油，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)以后切換至純甲醇燃燒方式運(yùn)行。但是需要在車上另外安裝一個(gè)用于存放冷起動(dòng)用汽油的副油箱，布置稍顯復(fù)雜。
國(guó)內(nèi)的吉利汽車公司已經(jīng)正式出產(chǎn)此種燃燒方式的乘用車，并參加工信部試點(diǎn)，是試點(diǎn)的主力車型。目前此種車型大量生產(chǎn)并裝備于出租車，在貴州省和陜西省大量應(yīng)用。于2016年出口到冰島國(guó)進(jìn)行試驗(yàn)運(yùn)行。
3）改質(zhì)甲醇燃燒應(yīng)用方式
甲醇改質(zhì)是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的余熱將甲醇裂解成為H2和CO，然后再輸往發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒。甲醇的改質(zhì)需要借助催化劑的作用，吸收排氣的余熱來(lái)進(jìn)行，有效回收了一部分排氣熱量，有利于熱效率的提高；甲醇改質(zhì)氣的混合氣形成質(zhì)量好，燃燒完全度高，CO和HC排放少，由于采用稀混合氣，燃燒溫度低，NOX的排放濃度也較低。
因發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度隨工況而變化，甲醇改質(zhì)氣的成分又隨發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度而變化，因此工況不同，所提供的甲醇改質(zhì)氣的成分也就不同，對(duì)于復(fù)雜多變的道路工況而言，瞬態(tài)控制具有一定的難度。另外，甲醇的改質(zhì)受到催化劑的諸多限制，而且成本較高，因此，還沒(méi)有出現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用的范例。
2、甲醇在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用
壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率高，燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，推廣壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)燃用甲醇燃料，在節(jié)約柴油和降低大氣污染上具有現(xiàn)實(shí)意義。一方面，汽車數(shù)量的增加，對(duì)柴油的需求量也逐年增加，而煉油廠產(chǎn)出的柴油與汽油的比例受原油本身組成和工藝流程的約束不可能大幅度增加。2008年以來(lái)我國(guó)頻頻出現(xiàn)了柴油供應(yīng)緊缺的現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)“柴油荒”；另一方面，大量試驗(yàn)表明，在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中摻燒甲醇燃料，能大幅降低排氣中的碳煙，同時(shí)NOX的排放也能得到降低。
據(jù)美國(guó)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)小客車與輕型車是以火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)為主，公路上車輛只有約3%是用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，但1997年NOX總排量的25%以上是來(lái)自壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排出的碳煙微粒是火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的100~200倍，約占碳煙微粒的45%。
因此，在高熱效率的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上使用清潔高效的醇燃料，不但可以減少柴油的消耗，緩解石油供應(yīng)的緊張，減少CO2排放，而且還可以改善壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的排放，發(fā)揮醇類清潔燃料的優(yōu)點(diǎn)。但是，醇類燃料的理化性質(zhì)與柴油相比，十六烷值低（不到柴油的十六分之一）、自燃溫度高、汽化潛熱大、粘度低、潤(rùn)滑性差、難與柴油相溶，不能簡(jiǎn)單地使用現(xiàn)有的供油設(shè)備直接在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上摻燒或使用純醇燃料。在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中使用摻燒醇類燃料或直接使用純醇燃料比在火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中難度大，技術(shù)也相對(duì)復(fù)雜。因此，甲醇盡管作為燃料已經(jīng)較為廣泛地應(yīng)用在點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上，但在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)尚未見(jiàn)到有商業(yè)使用的報(bào)道。
由于醇類燃料在理化性質(zhì)上與汽油及柴油有差異，要在壓燃式內(nèi)燃機(jī)中燃用甲醇燃料，就要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)作些變動(dòng)或?qū)θ剂瞎?yīng)系統(tǒng)自身做較大改變。但是，由于用作商用車的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)量大面廣，而且耗油量多，嘗試在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中摻燒甲醇的研究工作一直在進(jìn)行中。集中起來(lái)，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上使用甲醇燃料主要包括下文提到的幾種方式。
1）乳化法
柴油摻醇燃料可采用乳化的方法配置。乳化燃料的歷史較長(zhǎng)：20世紀(jì)40年代出現(xiàn)；20世紀(jì)60年代開(kāi)始對(duì)柴油-水乳化燃料進(jìn)行廣泛研究；20世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始研究柴油-甲醇-水乳化燃料。甲醇-柴油乳化燃料是通過(guò)添加乳化劑的方式在機(jī)械力的作用下使甲醇以分散相的形式分散在柴油中，形成一種多相體系的油包水型溶液。
甲醇和柴油是兩個(gè)不相溶的相，混合在一起產(chǎn)生兩相的表面張力，加入具有親水和親油兩重性質(zhì)的乳化劑，吸附在界面上降低了表面張力，并在機(jī)械力的作用下提高了甲醇的穩(wěn)定性，因此為了提高甲醇柴油的穩(wěn)定性，必須選擇合適的乳化劑（表面活性劑）和乳化設(shè)備。另外，乳化柴油燃料都使發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率有所提高，同時(shí)降低了微粒排放，但也引發(fā)功率下降和缸套生銹腐蝕等問(wèn)題。
2）助燃法
甲醇十六烷值低，不能在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中直接壓燃著火，如果在甲醇中加入適量的十六烷值改進(jìn)劑，使甲醇的十六烷值達(dá)到與柴油相當(dāng)?shù)臄?shù)值，則可以使甲醇在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中直接燃燒。但是，由于著火助燃劑添加后的著火時(shí)刻難以控制，僅在研究中采用。
借助某些措施來(lái)輔助醇燃料著火燃燒，主要有火花助燃法、熱面助燃法和電熱塞助燃法。但是，缸蓋上不僅要安裝噴嘴，還要預(yù)留出火花塞等的位置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；火花塞、電熱塞、熱面受醇的激冷作用，壽命短，可靠性差；低負(fù)荷會(huì)有失火現(xiàn)象發(fā)生，HC、CO 排放差。甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比高，因此最大爆發(fā)壓力比原來(lái)的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)高，同時(shí)未燃用甲醇及甲醛的排放也比較高，特別是冷起動(dòng)及暖機(jī)階段，因此需要采用電加熱的催化器以降低甲醛的排放。盡管采用高壓縮比，但在低負(fù)荷及部分負(fù)荷時(shí)，缸內(nèi)甲醇混合氣的溫度仍較低，使滯燃期延長(zhǎng)，燃燒過(guò)程結(jié)束過(guò)晚，使比能耗比較高。
因此在起動(dòng)及暖機(jī)階段，如果采用電熱塞或者排氣再循環(huán)使進(jìn)入缸內(nèi)空氣溫度升高，則需要向甲醇提供較多的熱量使其汽化，以縮短滯燃期，降低比油耗。甲醇直接壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比的范圍為16:1~ 20:1，較高的壓縮比有利于甲醇的汽化，但也造成爆發(fā)壓力高，會(huì)使甲醇“早燃”或“爆燃”。
3）柴油引燃法
通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)或供油系統(tǒng)向壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)輸入部分醇燃料，在氣缸內(nèi)形成部分預(yù)混可燃?xì)怏w。然后用噴嘴噴入柴油引燃醇燃料混合氣。引燃法可以分為：缸內(nèi)雙噴射法和進(jìn)氣管噴射法等。
缸內(nèi)雙噴射法在氣缸上安裝兩只高壓噴嘴，一只噴柴油、一只噴醇，柴油引燃醇。它的優(yōu)點(diǎn)是可以使用含水的甲醇。缺點(diǎn)是改動(dòng)氣缸蓋較為復(fù)雜，成本高。氣缸蓋上安裝兩只高壓噴嘴，還要安裝電熱塞，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。高壓供給醇的系統(tǒng)偶件磨損嚴(yán)重。該種方法的甲醇替代率以體積計(jì)可以達(dá)到90%以上，能使用粗甲醇，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的PM排放大幅下降，NOX排放也能改善，但THC和CO排放比原壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)增加，而動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性保持不變。
雙燃料法，又稱反應(yīng)受控壓縮點(diǎn)火(RCCI)法。甲醇以低壓從進(jìn)氣管噴進(jìn)，氣化后進(jìn)入氣缸，和隨后噴進(jìn)的柴油一起燃燒。國(guó)內(nèi)外對(duì)此都有研究。2004年天津大學(xué)提出柴油/甲醇組合燃燒的概念。該技術(shù)核心是：在同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上，按照發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)性能需要而采用不同的燃燒模式。具體實(shí)施是：在起動(dòng)、暖車及小負(fù)荷工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以純柴油工作實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散燃燒，而在中高負(fù)荷時(shí)，在壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管噴射部分醇燃料，與進(jìn)氣形成均質(zhì)混合氣進(jìn)入氣缸，由柴油引燃實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)均質(zhì)混合氣燃燒，以此實(shí)現(xiàn)高效清潔燃燒。
這種甲醇/柴油的雙燃燒方式，與以往不同的是，甲醇噴到進(jìn)氣道時(shí)是通過(guò)壓力霧化，其噴射量和噴射時(shí)刻完全受電控系統(tǒng)所控制。甲醇在進(jìn)氣壓縮過(guò)程形成比較均勻的預(yù)混混合氣，在上止點(diǎn)前噴入適量柴油對(duì)進(jìn)入氣缸的甲醇進(jìn)行引燃，這實(shí)際上組成了預(yù)混壓燃甲醇/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
由電控系統(tǒng)管理的甲醇/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，在通過(guò)了動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放特性的臺(tái)架試驗(yàn)和整車路況試驗(yàn)后，表明該系統(tǒng)完全可以應(yīng)用到壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上，具有良好的應(yīng)用前景。發(fā)動(dòng)機(jī)中高負(fù)荷的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性與燃用純柴油相比，得到了不同程度的改善。壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的顆粒和碳煙大幅下降，而且NOX的排放也有所改善。通過(guò)氧化后處理，可大幅降低因摻燒甲醇導(dǎo)致的HC、CO和PM的增加量，使雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的這些排放達(dá)到燃燒純柴油的水平。該技術(shù)裝備的重型卡車參加工信部組織的甲醇汽車試點(diǎn)，與2017年7月通過(guò)工信部組織的專家驗(yàn)收。獲得高度評(píng)價(jià)。
3、國(guó)內(nèi)外技術(shù)差距比較分析
1）甲醇動(dòng)力國(guó)內(nèi)外應(yīng)用技術(shù)比較
我國(guó)甲醇汽車目前采用的技術(shù)路線主要是兩種。一是進(jìn)氣道噴進(jìn)汽油，由火花塞點(diǎn)燃起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，待發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)溫度達(dá)到甲醇蒸發(fā)溫度后，由進(jìn)氣道噴進(jìn)甲醇，再由火花塞點(diǎn)燃甲醇混合氣工作。另一種是柴油直接壓燃起動(dòng)，待發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)溫度達(dá)到甲醇蒸發(fā)溫度后，由進(jìn)氣道噴進(jìn)甲醇，氣化后進(jìn)入氣缸由隨后噴進(jìn)的柴油一起燃燒。上述兩種方式，分別應(yīng)用于乘用車和重型商用車。前者應(yīng)用于點(diǎn)燃式乘用車和商用車，后者用于壓燃式商用車。
國(guó)際上僅見(jiàn)德國(guó)的曼（MAN）公司和瓦錫蘭公司采用柴油引燃甲醇的雙燃料方式。2018年斯堪尼亞（Scania）出品甲醇商用車。我國(guó)甲醇汽車技術(shù)無(wú)論是應(yīng)用規(guī)模還是類型都居于世界前列，領(lǐng)先于國(guó)際水平。
2）甲醇在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用技術(shù)
根據(jù)甲醇汽車試點(diǎn)的結(jié)果和目前運(yùn)行結(jié)果比較，甲醇汽車的百公里消耗甲醇為15升左右，與同類機(jī)型的汽油車相比，經(jīng)濟(jì)性大約提高20-30%。以西安運(yùn)行的出租車燃料費(fèi)用比較，當(dāng)?shù)氐募状紴?.9元/升（有當(dāng)?shù)卣a(bǔ)貼），甲醇出租車的公里費(fèi)用約為0.32元，汽油為0.54元。貴陽(yáng)市甲醇價(jià)格2.9元/升，燃料費(fèi)用支出要高西安水平，但與當(dāng)?shù)仄拖啾龋€是節(jié)約20-30%。由吉利公司出品的甲醇重卡需要消耗甲醇105-120升/100公里。
重卡采用天津大學(xué)甲醇/柴油雙燃料技術(shù)，在實(shí)際應(yīng)用中，甲醇對(duì)柴油的可以平均達(dá)到50%以上。替換一升柴油所需要的甲醇平均僅為1.5升，燃料效率可以提高的20%以上。
甲醇系含氧燃料，汽化潛熱分別是汽油的2.5倍和4.3倍。在日光下燃燒時(shí)不可見(jiàn)，暗處可見(jiàn)淡藍(lán)色火焰。如果燃燒不完全，會(huì)有少量醛類物質(zhì)產(chǎn)生。由于甲醇的清潔特性，1973年美國(guó)麻省理工大學(xué)大學(xué)湯姆斯.瑞德教授在《科學(xué)》上撰文，建議在汽油中加入適量的甲醇以減輕汽油機(jī)怠速時(shí)未燃碳?xì)浜鸵谎趸嫉呐欧?。上世紀(jì)90年代，美國(guó)在加州開(kāi)展甲醇汽車示范時(shí)曾就甲醛排放制定限值要求。隨后，針對(duì)排放的升級(jí)又對(duì)排放限值做了調(diào)整。至2012年之后，該法案中關(guān)于甲醛的限值便沒(méi)有再做變化。美國(guó)加州關(guān)于甲醛的排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)圖2.1。
圖2.1 2005及后續(xù)型式點(diǎn)燃式重載發(fā)動(dòng)機(jī)排放限值
該標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)各類重型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)提出相應(yīng)的甲醛要求，其中對(duì)于甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)自2005年-2007年甲醛排放限值0.05g/bhp/hr（見(jiàn)上述標(biāo)準(zhǔn)中注解D），其他點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)甲醛排放限值，同時(shí)段為分別對(duì)應(yīng)超低排放（ULEV）超超低排放（SULEV）分別為0.05 g/bhp.hr 和0.025 g/bhp.hr ，2008年以后為0.01 g/bhp.hr。我國(guó)對(duì)重型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)除了甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)外，其他任何燃料發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)甲醛排放沒(méi)有設(shè)置限值要求。
美國(guó)加州對(duì)甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的甲醛排放限值要求1993-1995年規(guī)定為0.1 g/bhp.hr，1996年以后規(guī)定甲醛排放限值統(tǒng)一為0.05 g/bhp.hr，見(jiàn)圖2.2。
圖2.2 1993年以后點(diǎn)燃式甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)甲醛排放限值
基于以上限值為參考依據(jù)，考慮到技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)工信部2012年甲醇汽車試點(diǎn)中確定甲醇燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的甲醛排放限值為乘用車為10mg/km，重型商用車為50mg/kWh，比美國(guó)相應(yīng)限值低了1.35倍。
關(guān)于壓燃式的柴油甲醇二元燃料燃燒方式的甲醛排放，由于全球并無(wú)此類同樣的燃燒類型，試點(diǎn)時(shí)制定甲醛排放限值時(shí)一是根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)的結(jié)果，二是參照美國(guó)加州對(duì)于超低排放柴油機(jī)的要求。采納了的數(shù)值25mg/kWh，比美國(guó)加州要求的限值0.025g/bhp.hr要嚴(yán)1.35倍。
目前工信部等8部委頒發(fā)的聯(lián)節(jié)字61號(hào)文件要求滿足國(guó)VI排放的甲醇車的甲醛排放試行限值為乘用車2.5mg/km，商用車為20mg/kWh。
三、甲醇汽車生產(chǎn)和應(yīng)用現(xiàn)狀
目前，我國(guó)甲醇汽車處于初始發(fā)展階段，乘用車以吉利公司的產(chǎn)品為主，主要在陜西和貴州推廣應(yīng)用。應(yīng)用的車型主要是兩地的出租車，各自現(xiàn)運(yùn)行的車輛近7000臺(tái)，兩省2019年底預(yù)計(jì)將達(dá)到1萬(wàn)臺(tái)。
點(diǎn)燃式的甲醇燃料商用車2019年4月剛由吉利汽車公司推出。壓燃式甲醇商用車采用甲醇/柴油二元燃料技術(shù)，在參加完甲醇汽車試點(diǎn)后，目前處于生產(chǎn)準(zhǔn)備階段。主要的商用車生產(chǎn)企業(yè)，陜重汽、華菱和東風(fēng)商用車都表達(dá)了生產(chǎn)的計(jì)劃。
據(jù)了解，經(jīng)過(guò)多年的科研、試驗(yàn)、試運(yùn)行，我國(guó)甲醇汽車已日漸成熟，并且在試運(yùn)行地區(qū)形成產(chǎn)業(yè)鏈。而今甲醇汽車將借力政策“東風(fēng)”迎來(lái)發(fā)展大時(shí)代。
工信部將按照因地制宜、積極穩(wěn)妥、安全可控的原則，重點(diǎn)引導(dǎo)和支持陜西、貴州、山西、甘肅等通過(guò)驗(yàn)收的甲醇汽車試點(diǎn)地區(qū)，加快建立市場(chǎng)化推廣應(yīng)用機(jī)制。
為全面系統(tǒng)地評(píng)估甲醇汽車適用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、環(huán)保性等，自2012年起，工信部先后在晉中、長(zhǎng)治、上海、西安、寶雞、榆林、漢中、蘭州、平?jīng)?、貴陽(yáng)等10個(gè)城市開(kāi)展甲醇汽車試點(diǎn)工作。幾年來(lái)，甲醇汽車試點(diǎn)工作取得了積極成效。
關(guān)于重型甲醇汽車市場(chǎng)化，工信部將積極支持重型甲醇汽車推廣應(yīng)用，加快推動(dòng)在《道路機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品公告》管理中，對(duì)包括重型車在內(nèi)的甲醇車輛放開(kāi)區(qū)域限制；鼓勵(lì)和支持地方政府及相關(guān)企業(yè)，重點(diǎn)在國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)如高鐵、港口、機(jī)場(chǎng)等領(lǐng)域，以及資源類開(kāi)采如露天礦產(chǎn)、鹽田等領(lǐng)域，優(yōu)先選擇使用重型甲醇商用車，加大推廣應(yīng)用力度；支持企業(yè)提升甲醇汽車制造能力，重點(diǎn)推廣應(yīng)用甲醇/柴油二元燃燒技術(shù)，開(kāi)發(fā)甲醇商用車等多種車型產(chǎn)品，以滿足市場(chǎng)需求；加快制定甲醇/柴油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)條件、重型甲醇汽車燃料消耗量及污染物排放限值及測(cè)量方法等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，完善標(biāo)準(zhǔn)化支撐。
甲醇汽車的核心零部件主要有甲醇噴射管理、供醇、尾氣后處理等系統(tǒng)組成。
1、控制系統(tǒng)
無(wú)論是點(diǎn)燃式還是壓燃式，針對(duì)甲醇特性都是需要借助于汽油或柴油先行啟動(dòng)，然后必須等發(fā)動(dòng)機(jī)溫度達(dá)到甲醇蒸發(fā)要求之上才能噴進(jìn)甲醇工作，因此，甲醇的控制系統(tǒng)相對(duì)于目前的汽油或柴油車都是全新開(kāi)發(fā)的。甲醇在進(jìn)氣道噴射，與空氣混合進(jìn)入氣缸，在控制方面，不改變?cè)瓩C(jī)ECU的噴射策略，需要增加一個(gè)獨(dú)立控制甲醇噴嘴的ECU，或者將甲醇的控制ECU與原機(jī)ECU合并成為一個(gè)系統(tǒng)管理。未來(lái)重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展是：?jiǎn)我籈CU和精細(xì)化雙主式ECU控制系統(tǒng)。
甲醇是極性分子，具有導(dǎo)電特性。在使用中會(huì)由于導(dǎo)電以及甲醇的腐蝕性會(huì)對(duì)供醇提出特殊要求。需要專門開(kāi)發(fā)相應(yīng)的甲醇泵、甲醇噴嘴、供醇管路、甲醇過(guò)濾裝置。目前國(guó)內(nèi)汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)需要針對(duì)性進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以滿足甲醇汽車的要求。
2、尾氣處理系統(tǒng)
甲醇含氧，燃燒速度快，燃燒無(wú)煙無(wú)焰，并且在商用車上又替代部分柴油，所以甲醇用在商用車上不僅具有高的熱效率，而且排放更清潔。采用柴油/甲醇組合燃燒技術(shù)的商用車僅需耦合簡(jiǎn)單的后處理裝置氧化催化器（DOC）就可滿足國(guó)V排放標(biāo)準(zhǔn)。但是隨著國(guó)VI排放法規(guī)的發(fā)布，對(duì)柴油車的尾氣排放要求更加苛刻，僅靠簡(jiǎn)單的后處理裝置已經(jīng)不能滿足即將實(shí)施的國(guó)VI排放法規(guī)，為了滿足國(guó)VI的發(fā)展要求，甲醇商用車結(jié)合自身燃燒產(chǎn)生的碳煙和NOx低的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展一條屬于甲醇商用車的國(guó)VI排放路線，即是甲醇+EGR +DOC+DPF路線。目前天津大學(xué)正與華菱星馬進(jìn)行合作開(kāi)發(fā)。未來(lái)重點(diǎn)技術(shù)發(fā)展是：不加裝SCR的甲醇+EGR+DOC+DPF的國(guó)VI排放路線。
四、甲醇汽車行業(yè)發(fā)展與建議
甲醇作為新興燃料進(jìn)入燃料的市場(chǎng)尚屬新生事物。對(duì)于甲醇汽車未來(lái)廣泛的使用還存在一些很大的挑戰(zhàn)。
1、加注站建設(shè)歸口不明
2012年工業(yè)與信息化部頒布了文件《關(guān)于開(kāi)展甲醇汽車試點(diǎn)工作的通知》（工信部節(jié)[42]號(hào)），在陜西、山西和上?！岸∫皇小眴?dòng)了甲醇汽車試點(diǎn)，2014年貴州和甘肅又加入到試點(diǎn)工作中。試點(diǎn)意見(jiàn)要求在限定區(qū)域、限定燃料、限定車輛開(kāi)展工作。從甲醇的安全性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、適應(yīng)性和可靠性以及使用中對(duì)環(huán)境和人體健康等方面全面進(jìn)行考核。2013年，國(guó)務(wù)院發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)內(nèi)燃機(jī)工業(yè)節(jié)能減排的意見(jiàn)》，該意見(jiàn)從響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排戰(zhàn)略出發(fā)，為減少汽車單位能耗和污染物排放量，重點(diǎn)加快內(nèi)燃機(jī)替代燃料多樣化發(fā)展，將甲醇燃料及發(fā)動(dòng)機(jī)被列為重要的替代燃料之一。2019年8部委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于在部分地區(qū)開(kāi)展甲醇汽車應(yīng)用的指導(dǎo)意見(jiàn)》。以上政策的出臺(tái)從國(guó)家層面上響應(yīng)了甲醇汽車試點(diǎn)工程，確立了甲醇車和甲醇燃料作為國(guó)家能源多元化的一部分。文件的出臺(tái)促進(jìn)了眾多發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)展開(kāi)了此類研究，為甲醇汽車及產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展提供了重要的政策支持。
但是，甲醇在應(yīng)用中還是存在很大的困難。首先是甲醇加注站建設(shè)難以落實(shí)。我國(guó)液體燃料供應(yīng)與管理歸口商務(wù)部，氣體燃料如天然氣歸口國(guó)家能源局。甲醇屬于新型液體燃料，管理歸屬不明。造成加注站建設(shè)十分困難。目前規(guī)模應(yīng)用的陜西和貴州兩省都是直接由地方政府部署。沒(méi)有明確的只能部門對(duì)口管理，給甲醇汽車推廣應(yīng)用帶來(lái)極大的困擾，形成了既在市場(chǎng)很大，條件很具備，往往無(wú)法開(kāi)始的尷尬局面。
從整個(gè)產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策的支持面與支持力度來(lái)看，工信部2012年開(kāi)始的甲醇汽車試點(diǎn)，完全依靠市場(chǎng)化運(yùn)行。雖然，甲醇沒(méi)有國(guó)家在財(cái)政上的支持依靠市場(chǎng)也得到發(fā)展，但是由于國(guó)家對(duì)甲醇汽車的發(fā)展缺少財(cái)稅支持相關(guān)政策，一定程度上制約了我國(guó)甲醇汽車的發(fā)展。從地方政策來(lái)看，在一些資源豐富的地區(qū)，如山西省、陜西省，不僅參加試點(diǎn)的規(guī)模較大，參加試點(diǎn)的積極性也很高。省政府在財(cái)稅政策、資金補(bǔ)貼、牌照發(fā)放、燃料加注、土地出讓、政府優(yōu)先采購(gòu)等方面都給予了大力支持，為地方省市甲醇汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了重要的資源要素保障。
2、在用車的支持政策
根據(jù)前期甲醇汽車運(yùn)行情況看，多地都曾在一定程度出臺(tái)一些政策支持甲醇汽車的發(fā)展，比如甲醇汽油和在用車改成運(yùn)行甲醇燃料等。尤其是甲醇柴油二元燃料燃燒技術(shù)不僅對(duì)于新生產(chǎn)的甲醇汽車賦予了低排放的特性，對(duì)于現(xiàn)有車輛的排放升級(jí)改造也具有很好的效果。如果能夠從政策對(duì)于甲醇燃料升級(jí)在用車排放升級(jí)給予一定政策支持，對(duì)于推動(dòng)打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)將會(huì)提供可行的技術(shù)路線。
3、甲醇相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)需要加快
產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于規(guī)范甲醇汽車及甲醇燃料產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)尤其重要，是產(chǎn)業(yè)化的通行證。從國(guó)家層面的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，2009年，《車用燃料甲醇》、《車用甲醇汽油(M85)》兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于甲醇燃料產(chǎn)業(yè)化推廣意義重大，明確了相關(guān)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表3），2015年工信部印發(fā)《車用甲醇燃料加注站建設(shè)規(guī)范》、《車用甲醇燃料作業(yè)安全規(guī)范》，進(jìn)一步規(guī)范了甲醇燃料加注站的標(biāo)準(zhǔn)化運(yùn)營(yíng)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的通行標(biāo)準(zhǔn)也將為吸引社會(huì)投資提供機(jī)會(huì)，配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模化、網(wǎng)絡(luò)化推廣在制度層面已不存在制約。
但是，對(duì)于全面推進(jìn)甲醇燃料生產(chǎn)應(yīng)用，由于目前甲醇汽車、甲醇燃料等相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)仍然不健全，影響了甲醇作為替代燃料的發(fā)展。其它涉及甲醇汽車產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還包括甲醇汽車、甲醇燃料國(guó)家級(jí)檢驗(yàn)檢測(cè)，這也有待進(jìn)一步向?qū)I(yè)化方向發(fā)展。
目前甲醇汽車的技術(shù)條件、甲醇燃料的計(jì)量方法等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)層面正在積極推動(dòng)，但是總體來(lái)看，甲醇汽車相關(guān)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系還不健全，需要積極推動(dòng)以加快進(jìn)程。
4、甲醇相關(guān)零部件企業(yè)發(fā)展
甲醇的特性要求，需要專門開(kāi)發(fā)相應(yīng)的甲醇泵、甲醇噴嘴、供醇管路、甲醇過(guò)濾裝置。目前國(guó)內(nèi)汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)需要針對(duì)性進(jìn)行開(kāi)發(fā)，以滿足甲醇汽車的要求。目前甲醇汽車的相關(guān)部件基本借助于現(xiàn)有汽油或柴油的部件，存在壽命短、可靠性差等缺陷。另外，甲醇汽車現(xiàn)在都是采用汽油或柴油輔助啟動(dòng)的技術(shù)方案，兩種燃料控制的電控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)也是重要環(huán)節(jié)。此外，甲醇的尾氣處理中，由于排氣溫度低并且燃燒不完全可能帶來(lái)的一定甲醛排放，都需要開(kāi)發(fā)專有的后處理系統(tǒng)以滿足超低排放的需求。
5、甲醇特性的認(rèn)知教育和人才培養(yǎng)
雖然甲醇在應(yīng)用中是安全的，但是由于若干年前曾經(jīng)發(fā)生過(guò)個(gè)別地區(qū)當(dāng)成工業(yè)酒精而誤飲中毒的事件，因此，一些人提到甲醇便談虎色變。工信部在5年的試點(diǎn)中，專門在甲醇汽車試點(diǎn)十個(gè)城市區(qū)域范圍，對(duì)全體涉醇人員、環(huán)境等全面進(jìn)行觀察和檢測(cè)。涉醇人員的體檢表明，試點(diǎn)過(guò)程中未出現(xiàn)影響人體健康的案例，涉醇場(chǎng)所環(huán)境監(jiān)測(cè)空氣中甲醇濃度均低于我國(guó)職業(yè)接觸規(guī)定的限值。
另外，甲醇與乙醇、汽油都屬于易燃易爆危險(xiǎn)化學(xué)品，但是甲醇的熱值低于乙醇、汽油，揮發(fā)性低于汽油，容易溶解于水，在消防安全方面的危害性也低于汽油。因此，要加強(qiáng)對(duì)大眾進(jìn)行甲醇是安全燃料的宣傳是，不能拿飲料的標(biāo)準(zhǔn)衡量甲醇。對(duì)大眾進(jìn)行科學(xué)普及是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，需要加強(qiáng)此方面工作。
另外，甲醇汽車是新生產(chǎn)業(yè)，專有人才的教育和培養(yǎng)需要引起各級(jí)教育部門和生產(chǎn)企業(yè)的充分重視，這不僅對(duì)甲醇汽車產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展很重要，而且對(duì)于甲醇汽車今后的可持續(xù)發(fā)展關(guān)系極大。
五、甲醇汽車未來(lái)的展望
為了治理空氣污染，打好藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，采用甲醇就很有優(yōu)勢(shì)。與汽油和柴油相比，甲醇完全燃燒時(shí)需要的理論空氣量只有其一半還不到，因此，氮氧化物NOx生成量會(huì)比汽油和柴油少得多。第二，甲醇燃燒速度快，燃燒時(shí)無(wú)煙無(wú)焰，一般不會(huì)產(chǎn)生炭煙顆粒。對(duì)于柴油重型商用車，使用甲醇作為燃料，在清潔排放方面會(huì)有很大的優(yōu)勢(shì)。
打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的重要方面是商用柴油車，吉利汽車發(fā)力開(kāi)發(fā)純甲醇的商用車發(fā)動(dòng)機(jī)，目前已經(jīng)正式生產(chǎn)下線。另外根據(jù)天津大學(xué)提出的甲醇/柴油二元燃料燃燒技術(shù)，在重型柴油車上得到很好的應(yīng)用。對(duì)于我們保有量超過(guò)4000萬(wàn)臺(tái)的柴油動(dòng)力，這些動(dòng)力承擔(dān)了75%以上的陸路運(yùn)輸量，100%的工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械，不但要考慮未來(lái)新車滿足國(guó)六的排放標(biāo)準(zhǔn)，做好存量車的清潔化更加重要。不首先治理好存量車的排放清潔化，打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)就是難以落到實(shí)處。
當(dāng)然，甲醇汽車的推廣應(yīng)用也不會(huì)一帆風(fēng)順，還會(huì)遇到這樣那樣的困難和挑戰(zhàn)。在未來(lái)甲醇推廣應(yīng)用中還會(huì)遇到這樣那樣的困難，作為一種新興燃料不僅要解決大家的認(rèn)知，還需要加強(qiáng)各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，解決一些共性的技術(shù)問(wèn)題，還需要加強(qiáng)國(guó)際交流。
總之，甲醇汽車的應(yīng)用推廣是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及的方面很多，甲醇發(fā)展必須堅(jiān)持市場(chǎng)為導(dǎo)向，企業(yè)為主體的指導(dǎo)思想，堅(jiān)持因地制宜的方針。不光是有車就行的，還需要加注站、甲醇供應(yīng)和輸運(yùn)等多方面協(xié)同。關(guān)系到安全、消防、便利等方方面面，需要得到政府層面的支持和協(xié)調(diào)。但是，對(duì)于我國(guó)這樣的甲醇生產(chǎn)大國(guó)，應(yīng)用甲醇不僅有利于改善發(fā)動(dòng)機(jī)排放，而且也有利于我國(guó)的資源綜合利用，最大程度地利用好自有資源，緩解能源安全壓力，促進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展，甲醇一定將發(fā)揮其重要的作用。
天津大學(xué) 姚安仁
來(lái)源：節(jié)能與新能源汽車年鑒
微信公眾號(hào)
陜公安備61080202000314號(hào)