內容概述:乙醇汽油概念解析,熱值與普通汽油的差值,推廣乙醇汽油的原因,乙醇汽油與積碳的關係。(內容約2850字,閱讀需要10分鐘)「乙醇汽油」的普及為很多汽車用戶帶來了焦慮,原因似乎為「醇類物質」似乎總會有些溶脹或腐蝕特性,同時網絡也流傳著「乙醇汽油不耐燒」或「容易油水分離」等說法。那麼這些說法到底是事實存在的問題,還是被刻意誇大其詞了呢?
在解析問題之前首先要了解一則冷知識:黑吉遼東北三省,安徽、河南、江蘇、河北、湖北、廣東、廣西等區域均使用乙醇汽油,其中部分省份已經使用超過10年!這些區域的汽車並沒有想像中的大量出現問題哦。
01什麼是乙醇汽油
眾所周知普通無鉛汽油是最理想選項,因為鉛含量<0.013g/L(克/升)的標準不僅能減少排放物對空氣品質的破壞,同時也能減少氧化鉛對汽車氧傳感器和催化器的損傷。所以無鉛汽油是最適合汽車的選項,乙醇汽油有什麼不同呢?
標準答案:90%無鉛汽油+10%無水乙醇=E10乙醇汽油。這裡的【E】指的是ethanol gasoline,釋義並不是一般理解的「ECO」環保概念,而是乙醇汽油的直譯!國內以10%的標準用無水乙醇混合無鉛汽油,所以汽油的本質(主體)並沒有變化。
「無水乙醇」也稱燃料乙醇,概念為體積濃度>99.5%,是一種具備非常高辛烷值的燃料。普通汽油可分為89/92/95/98/101五個標準,區分的基礎是燃料中異辛烷的比例。
異辛烷理論辛烷值為100,正庚烷理論值為零,燃油含有多少比例的正庚烷,比如含有92%,那麼燃油的標號就會是【92#】。在添加10%的燃料乙醇之後,理論上辛烷值只有可能持平或更高;持平是兩者之間的比例進行了調整,更高的可能性是因為無水乙醇辛烷值達到111,這就是E10汽油的特點。
02熱值差異
基礎數據:普通無鉛汽油辛烷值為44000kj/kg(千焦每公斤),燃料乙醇熱值約為汽油的60.9%。【熱值】又稱之為卡值或發熱量,指單位質量或體積的燃料完全燃燒後釋放的熱量,可以將之理解為燃料的「能量密度」。熱值越高等於能量密度越大,同樣一公斤的高密度燃料燃燒釋放的總能量自然越高,通過發動機轉化成為的「扭矩功率」想當然會更大。所以燃料的熱值是越高越好,但是燃料乙醇確實在熱值方面遜色一些。
(44000×60.9%=26796kj/kg),這就是燃料乙醇的熱值。以10%的比例替代無鉛汽油,那麼整體熱值就是(44000-4400+2679.6)=42279.6kj/kg,是100%無鉛汽油熱值的96.09%。
也就是說E10乙醇汽油的整體熱值,相比100%無鉛汽油下降約3.09%。那麼使用這種汽油在燃燒做功時就會相應比例的減少發動機扭矩的標準,因為扭矩是依靠燃燒燃油產生熱能(內能),通過熱能推動活塞連杆曲軸運轉輸出的「動力概念」。
乙醇汽油的缺點:汽車耗油量會略微增長!因為汽車想要體驗合理的車速與加速感受,需要的是發動機輸出足夠大的馬力,而馬力的計算公式為(轉速×扭矩÷9549×1.36=PS)。
從公式可以得出這樣的結論:由於轉速和扭矩是相乘的關係,兩者有一項高就能實現大扭矩。乙醇汽油熱值的下降造成了扭矩的下滑,所以整體馬力就會降低一點點;想要提升馬力到原有(100%無鉛汽油)標準,唯一的方式就是提高轉速。而轉速高等於提升了進氣量與噴油量,所以車輛的油耗也自然會有所增長。
說明:動力儲備越低·排量越小的汽車,其扭矩儲備也會越低。在小基數的標準上降低一定比例會有比較明顯的感受,所以拉升轉速的程度也會略大一些;說白了就是小排量汽車的耗油量增長比較明顯,可能會達到5%左右(10L/100km升級到10.5L)。
反之大排量汽車的動力儲備本就有冗餘,足夠大的扭矩決定了在正常駕駛時不會因扭矩的細微變化感覺到明顯差異。所以在駕駛中就不會刻意提升轉速,耗油量的增長普遍在≤3%的範圍內。
03推行意義
乙醇汽油會細微增加耗油量,難道不會增加排放嗎?(如何實現減排)知識點:燃料乙醇燃燒的產物主要是二氧化碳和水,無鉛汽油的產物是二氧化物、水、碳氫化合物、氮氧化物、一氧化碳與顆粒物等上百種有害物質。所以乙醇肯定是清潔燃料,但是因熱值過低所以並不適合直接替代燃油。
但是以10%的比例添加也等於減少了「10%燃油消耗之排放」,而增加的耗油量即使按照綜合5%為標準,這部分消耗中已經是(10%乙醇+90%汽油)的混合燃料排放物。說白了替代消耗的10%減排部分,減去5%左右油耗提升的排放,得出的結果仍然是【正值】*(仍舊實現了減排)。
部分省區公布的數據還是很令人震撼的,比如安徽在使用E10乙醇汽油的十年內,減少的排放量約等於400萬臺汽車的排放物總量。
這就是為什麼要推廣乙醇汽油的原因,即使它會增加一些耗油量。其實作為汽車用戶似乎會認為這不公平,憑什麼要將減排的「任務」交給我們。但換個角度思考問題就不會這麼想了,全國十幾億人口,個人名下登記的汽車將將超過2.2億,剩下不開車的人們憑什麼來幫助我們「消化尾氣」呢?所以通過燃油減排會增加了一點成本(百公裡幾元錢),但當做義務也就可以接受了。
04乙醇汽油與積碳
1:積碳的形成與是否燃燒乙醇無關!要知道積碳形成的原因是因為燃油「燃燒不充分」導致,形成的膠質物和游離碳顆粒,與燃燒產生的水蒸氣和空氣中的雜質混合後形成;而燃料乙醇即使不充分燃燒也只會產生微量甲酸,它並不具備形成積碳的基礎。
「不充分燃燒」會出現在每一次冷啟動汽車之後的「熱車階段」,也就是指水溫從低溫到中線的階段。原因在於低溫機體與防凍冷卻液會過量吸收燃燒產生的熱能(影響動力),ECU控制單元只有主動加濃噴油並提高轉速以補償動力,而在加濃過程中就會出現空燃比失調(助燃氧氣不足)導致燃燒不充分。這是產生積碳的原理,與乙醇汽油仍然沒有關係。
2:乙醇汽油會不會腐蝕發動機呢?其實沒有這種說法,即使不充分燃燒狀態下會產生乙酸。因為E10汽油會有防蝕劑,別說這種比例的添加不會損傷機體的金屬材料,甚至對於工程塑料的油箱也合成橡膠(丁晴標準為主)也不會產生溶脹。這是提前十餘年使用乙醇汽油區域的車主們,經過長期驗證得出的結論,當然也是有數據支持的。
3:乙醇汽油會不會油水分離?這種問題同樣不用擔心!
E10汽油含水量約0.8%,相分離溫度為﹣28℃(攝氏度)E15汽油含水量約0.5%,相分離溫度為﹣34℃國標的E10乙醇汽油至少要到接近零下30%才會出現「油水分離」,相信絕大多數汽車用戶的用車地不會有這麼低的溫度。而在寒冷區域使用的汽油會針對性調整,所以黑吉遼的汽車們也沒有出現問題。
歐洲美洲普通使用E10/15/20三個標準的乙醇汽油,其中15%標準的相分離溫度雖然會低一些,但熱值的下降程度只會更大;至於美洲多使用的20%標準就不用贅述了,總而言之乙醇汽油不用擔心分離、腐蝕與積碳的問題。
總結:E10乙醇汽油存在熱值下降會升高油耗的缺點,但是綜合考量也確實有必要承擔一些減排的義務。除此以外沒有其他什麼需要擔心,網傳的很多問題大多數是「流言」。
編輯:天和Auto-汽車科學島
責編:天和MCN
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