燃料乙醇对汽车性能有什么影响？

近年来，中国粮食生产连年丰收，在有力保障市场供应的同时，也带来了政策性库存高企等问题，引发了社会各界的高度关注。扩大生物燃料乙醇生产消费，调节粮食供求，有效处置超期超标的粮食，提高国家粮食安全水平，促进农业供给侧结构性改革，成为中国燃料乙醇产业发展的重要推动力，中国燃料乙醇的发展将进入一个新的历史阶段。

此前，国家发改委、能源局等十五部委印发的《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》要求，到2020年全国范围内将基本实现车用乙醇汽油全覆盖，这意味着从2019年起，燃料乙醇的全国推广已经进入倒计时。

本文将介绍美国在燃料乙醇对汽车性能影响方面所进行的研究。

在美国，有关汽车的问题是一个复杂的系统，不仅必须满足消费者的要求，同时也要满足严格的排放和安全标准要求。截至2011年，美国有大约2.5亿辆乘用车平均车龄已达到11年。随着排放标准和消费者需求的变化，这些车辆也需要各种各样的零配件和技术。

2007 ～ 2012年美国能源部支持的中等比例乙醇混合燃料（MLB）研究项目内容涉及广泛，大约有超过300个精密控制实验。每个研究根据具体的研究目标选择车辆。尾气排放的研究通常测试有代表性的样本车辆，评估平均尾气排放，测试其对使用汽车的影响。

MLB研究项目包括驾驶性能、尾气排放、材料兼容性和灵活乙醇燃料等内容，一般研究按照先前已经公布的流程进行。

01

耐用性和车载自诊断

耐用性和车载自诊断研究通常由汽车制造商（OMEs）和供应商完成。这些研究通常是各自进行，而不是行业组织完成。研究设计方法保密，一般是依据更加严格的现实条件，采用加速试验完成，这样可以在有限的样品数中得到更有意义的结果。没有通过制造商耐久性测试的车辆原型通常会重新设计，以减少车辆风险。在使用的车辆测试耐久性性能时有一个范围，因为存在许多因素，包括汽车制造厂、燃料以及车型的不同。没有一种测试方法可以涵盖所有的条件。

02

驾驶性能

驾驶性能是指汽车易于启动的能力、加速和空转的平稳、油门变化的响应。燃料的挥发性可以在很大程度上影响汽车的驾驶性能。

03

冷启动和暖机性能

冷启动和暖机性能是指车辆经历数小时后，在与当地温度相同条件下（通常是过夜后），发动机的启动性能。以雷德蒸气压（RVP）测量的蒸汽压和蒸馏特性必须满足要求，这样即使在寒冷的天气里，汽油也可以蒸发，发动机不出现停顿、熄火，可以轻松启动。

04

热燃料处理

热燃料处理是指当发动机被完全加热后的车辆性能。汽油易于蒸发因而部分进入燃油系统。这将导致燃料不能准确计量地注入。

之前的研究表明，汽油中加入10%的乙醇可以降低车辆冷启动和暖机性能。乙醇在汽油中的比例在10% ～ 20%之间对各项性能产生不同的影响。

驾驶性能通常是由训练有素的评级机构测定，使用专门精确规定的明细表，包括启动、加速、长距离行驶、空转。评级机构按照清单表评估每个部分，使用权重等级记录出现的问题。各个问题的权重由总权重（TWD）划分。

协调研究委员会（CRC）实施一个项目，用于20 ～ 50℃范围内，测量冷启动和暖机性能。燃料乙醇浓度分0%、15%和20%，分别进行测试。

筛选出1辆车，按照CRC操纵性能测试，测试车辆对燃料性质的敏感性，并进行了一系列燃料特殊混合测试。选择6辆车进行完整测试。车型范围在1981 ～ 2008年之间。测试结果只报给车队。一个多元回归分析表明，不考虑RVP，乙醇对TWD有显著（p ＝ 0.064）影响（有更高水平的权重）。

CRC在各种条件下进行3项流程，以评估热燃料处理性能。测试环境温度高于100℉（约37.8℃），在海平面上，测试E0、E5、E10和E20。

▼差异性对比报告

                               
登录/注册后可看大图

这项研究结果如下：

① 驾驶性能：经专业的评级机构测试，MLB在驾驶性能方面，从统计学角度看，没有明显的影响。一个包括2000 ～ 2006年型40辆车的车队，使用E20一年后，没有出现与燃油操作相关的问题。

② 蒸发排放：MLB的使用，增加了渗透和蒸发排放总量，但是与E10汽油相差不大。

③ 废气排放：相对于E0，MLB通常减少CO及烃类化合物的排放，但增加了NOx和乙醛的排放。MLB废气排放趋势类似于低浓度乙醇汽油。

④ 车载诊断：筛选研究表明，当使用MLB时，少量的车型容易受固有的故障指示灯照明错误影响。实验数据显示，如果乙醇含量足够高，MIL会照亮。E20在实验室测试的MIL照明阈值通常高于暖和温度下的阈值，但6辆敏感汽车中有3辆车使用E20时，在20 ℉（约-6.67℃）条件下，MIL指示灯亮起；1辆敏感的汽车在E15时，20 ℉（约-6.67℃）条件下指示灯亮起。

⑤ FFV/灵活燃料汽车：FFVs可以很快适应燃料乙醇含量变化，同时保持有效的排放控制。当燃料乙醇含量在E6 ～ E85时，大多数排放和蒸发排放参数不受影响。在2008/2009年调查中，许多零售灵活乙醇燃料样品不符合ASTM标准。最大的问题是乙醇混合后带来的低蒸气压。在2010/2011年的调查中，燃料进行了合规改进，特别是对于乙醇的含量。对销售乙醇汽油和灵活乙醇燃料的加油站进行了一项调查。混合燃料的乙醇含量接近于标识值，但混合泵的标签不一致，有些混乱。

⑥ 催化剂耐久性：一般车辆不基于氧含量进行燃油修正，而是调整燃料注入量。在一项特定的研究中，筛选出大约50%使用此种方法的车辆。没有燃油修正的大多数车辆，节气门上的温度要高些。在长期DOE试验中，对2000 ～ 2009年车型使用含有20%乙醇的燃料，乙醇没有影响催化剂耐久性和排放。研究中，对于测试循环中的车辆利用或不利用燃油修正，在排放老化方面并没有明显的差异。

⑦ 材料兼容性：一般金属、塑料和弹性体材料受到乙醇混合后的影响比纯汽油要大。不过，大多数材料测试表明与MLB是兼容的。然而，也发现有一种金属和三种塑料与MLB不兼容或选择有误。

⑧ 燃油系统组件：在全生命模拟中，从高销量车辆车型选出2个燃料泵模型，在MLB测试时出现故障，而E0或E10汽油正常。在燃料喷射器测试E15时，仍有一些问题会出现。在台架测试时，使用MLB一些燃油系统的材料会发生微小的变化，但没有太大的问题。测试中，减震器和燃料喷射器没有出现问题。

⑨ 发动机耐久性：在10万英里道路操作测试模拟中，测试流行的8个发动机模型，有2 个车型出现使用E15和E20出操作故障，但E0正常。

⑩ 蒸发排放控制系统的耐久性：研究进行了10个车型（2002 ～ 2010年型）为期一年的测试，所有的汽车蒸发排放都符合联邦认证标准。有2个车型随E20燃料点火时间延长，有明显的蒸发排放增加。

在过去的数年里，行业和**，各自或一起，测试MLB花费了数百万美元，对有代表性和敏感型的汽车和燃料系统组件进行实验鉴定，为2001年以来的道路行驶车型使用从E10 ～ E15提供方向。虽然MLB测试项目广泛，只有一小部分的车型改进和测试条件可以使用。研究表明，虽然大多数的2001年型以及新车型的测试可能会令人满意地利用MLB，但在使用大于10%的乙醇混合燃料时，运行过程中仍然可能会出现风险。

美国橡树岭国家实验室和加利福尼亚大学伯克利分校的实验表明，乙醇汽油可相对提高发动机性能并减少油耗量，从而降低各种物质的排放。其他学术机构也认为，乙醇汽油可提高发动机扭力输出、热力效率和燃烧效率。