前言

目前，中國多個地區全面換用乙醇汽油，目前用乙醇汽油的省份也上升到11個了，包括黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽、廣西六省全境，江蘇北部、山東、河北、湖北、廣東、內蒙古等地區，如圖1所示。

圖1 乙醇汽油使用區域

隨著全球範圍內對節能環保的日趨重視、國際上使用乙醇汽油的呼聲也越來越多，在美國的部分州使用E85燃料（85%濃度的乙醇汽油），巴西使用E100燃料（純乙醇），東南亞部分地區也使用E85燃料，至於E10燃料更是在世界範圍內被廣泛使用。乙醇汽油是一種由糧食及各種植物纖維加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。按照我國的國家標準，E10級別乙醇汽油是用90%的普通汽油與10%的燃料乙醇調和而成。其具有再生性，可以大規模生產，且乙醇燃燒只產生二氧化碳和水，對節能減排也有優勢。

作者曾有幸參與E85燃料用發動機的開發，基於某款發動機做E85燃料的適應性標定，在開發工作中也充分琢磨了乙醇燃料，下面就從設計人員的角度說說乙醇汽油的優越性以及繞不開的那些坑。

乙醇燃料的特性與影響

1、 辛烷值高，抗爆性好

一般汽油的辛烷值有92，95還有98等，純乙醇燃料對爆震的抑制更好，一般辛烷值在100以上，E10燃料也會相比普通市場販賣的92號汽油抗爆震性更好。在實際使用過程中，人基本不會感覺乙醇汽油和普通汽油對平順性的影響。爆震示意圖如圖2所示。

圖2 發動機爆震圖

2、 燃燒耐力好，熱值低，不耐用

乙醇為C2H5OH，含氧量高達34.7%，因此更容易充分燃燒，燃燒耐受性較好，在惡劣工況下，也許普通汽油已經開始發生失火了，但是乙醇燃料還能正常燃燒。另一方面，由於乙醇含有氧元素，必然單位質量燃燒釋放的能量不如汽油，普通汽油的熱值大概43000KJ/kg左右，乙醇為30000KJ/kg，市場上販賣的E10大概在41500KJ/kg，反應在實際的空燃比上，就要比汽油濃，正常汽油的空燃比為14.6：1，純乙醇汽油的空燃比為9：1左右，E10大概為14.1：1。

3、 燃燒速度快

相比於汽油，乙醇燃料的燃燒速度會更加快，給人主觀的感受就是，雖然油耗增加了，但是加速更有勁了。這是由於燃料特性，乙醇燃燒速度更快，在MBT點造成的燃燒壓力更高（Pmax），釋放出來的能量更多（如圖3），相當於發力點更集中，推動活塞做功更加直接。

圖3 乙醇和汽油在TDC點火時燃燒壓力示意圖

4、 排放少

乙醇是天然的清潔能源，車用乙醇汽油的使用可有效的降低汽車尾氣排放。國內研究表明，E10乙醇汽油(汽油中乙醇為10%)比純汽油除去甲烷HC排量下降13%，CO排量下降20%。尤其在PM、PN的抑制上，純乙醇汽油幾乎沒有PM、PN排除，E10燃料的顆粒物排放也會降低很多。但是，乙醇汽油的甲烷排放會變多，雖然發動機本體並不會形成甲烷，但是由於乙醇燃料的特性，在三元催化器中，容易生成甲烷，以前排放測試只檢測去除甲烷後的HC排放，現在新的法規要求加入甲烷，這塊的排放抑制也是一個課題。

5、 汽化潛熱大

理論空燃比下的燃料混合氣蒸發溫度大於常規汽油，這個特點有優勢有劣勢。在完全熱機狀態下，這個特點能改善進氣溫度，提高充填效率，增加進氣量，提高發動機的性能；但是在低溫啟動時，尤其是進氣管噴射的發動機上，乙醇汽油霧化難，容易啟動不良。

另外，乙醇為單一成分物質，沸點為78，在這個溫度點前後的性狀會發生巨大變化（如圖4紅色）。在這個溫度點前後燃油狀態也會突變，很有可能在沸點前，發動機需要多噴油，到達沸點後，壁面附著的燃油瞬間蒸發，造成燃燒室混合器過濃，嚴重時會導致失火。甚至，燃油溫度高於78，燃油管內可能形成氣泡堵住噴油器，造成噴射困難等等。不過目前中國市場上只有E10燃料，影響不會太大。

圖4 乙醇和汽油的蒸發指數示意圖

6、 腐蝕性

乙醇在燃燒過程中會產生乙酸，對汽車金屬特別是銅有腐蝕作用。另外乙醇是一種優良溶劑，易對汽車的密封橡膠及其他合成非金屬材料產生輕微的腐蝕，溶漲，軟化或龜裂。有關試驗表明，在汽油中乙醇的含量在0～10%時，對金屬或非金屬影響較小，但乙醇含量超過15%時，必須添加有效的腐蝕抑止劑。

7、 吸水性

乙醇具有吸水性，一般的汽油油箱中，會存在部分冷凝水沉積在底部，當添加車用乙醇汽油後，會產生融合，導致實際油耗更高。進入燃燒室的水分會被排出至尾管中，部分重新冷凝後堆積在消音器內，對金屬造成腐蝕。

乙醇燃料應對的開發要點

目前中國範圍內還在推廣E10級別乙醇燃料，這種比例的乙醇並不需要特別對應。發動機控制系統的自反饋和自學習有廣泛的適應性，通過空燃比傳感器對燃燒尾氣成分的判斷，調整實際燃燒的空燃比係數，ECU增加噴油量，吸收掉乙醇部分對其的影響。

但是如果是純乙醇燃料，發動機則必須進行專門的硬件設計。要增加酒精濃度傳感器；要根據實際情況判斷是否要提高缸體的剛度；針對多噴射的40%燃油，是否要修正噴油器噴孔直徑；是否需要對三元催化劑進行改制；直噴發動機積碳堆積是否有必要進行設計改善；燃油系統對耐腐蝕性是否要提高要求等等。在軟件標定上，由於噴射量增多40%，要判斷是否需要重新制定噴射邏輯；也需要對低溫冷啟動進行標定；對高溫下氣泡是否會堵塞噴油器進行驗證；對排放進行驗證；在低溫到高溫的過渡工況下，過渡時的空燃比補正和反饋、前饋的優化等都需要進行。

總結

對於我們這些吃瓜群眾來說，無法決定頂層的想法，只能兵來將擋，水來土掩，在充分知曉乙醇燃料的特性下，防範於未然，讓咱們的愛車安心吃上可靠"糧"。作為資深工程師，在現階段我建議能用汽油就用汽油，沒有辦法了再用乙醇汽油。

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