甲醇汽油燃料对小型农用发动机性能的影响

（ Ｍ ２ ０ ） 和３ ０ ％（ Ｍ ３ ０ ） ３ 种 比例 的甲醇汽油混合燃料 。
３ 结 果 与 分析
收稿 习期 ： ２ ０ １ ２—０ ５— ２ ８ 基金项 目： 北京市教育委员会课题 （ 编号 ： ４ ５ ０—８ １ ０ ７ ３ ） 。 作者简介 ： 曾 科（ １ ９ ８ ６ 一） ， 男， 湖北 随州人 ， 硕 士研究生 ， 主要从事 农用发动机代用燃料研究 。Ｅ—ｍ ａ ｉ ｌ ： ｚ ｋ ｂ ｊ ｆ ｕ ＠ｇ ｒ ｎ ａ ｉ ｌ ． ｃ ｏ ｎ。 ｒ
的动 力 性 。
２ 试 验 设 备 及 方 案
和９ ３号汽油 ， 通过速度 特性 对 比测试发 动机 的功率 、 扭矩 和
尾气排放等数据 ， 通过负荷特 性对 比试验测 试发动机 的比油 耗等数据 ， 从 而对该单缸 四冲程汽油机燃用 甲醇汽油 的动力
性、 经济性和排放特性进 行分析和研究 。试 验使用 的仪器包
曾 科 ，姚 立红 ，刘 凯 ，龙 萍
（ 北京林业大学工学 院， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
摘要 ： 在一 台农用单缸 四冲程汽油机上研究了汽油与不 同添加 比例 甲醇相混 合的燃料 对汽油机 动力性 、 经济性
和排放性能的影响。结果 表明 ， 在不改变汽油机结构 的情况 下 ， 燃料 中随着 甲醇 比例的增加 ， 汽油机 的动力 性有所下 降， 汽油机 的比油耗 明显 降低 ， 尾气 中 Ｃ Ｏ和 ＨＣ的含量均有一定程度上 的下降 。总体上看 ， Ｍ３ ０的综合性能最优。
３ ． １ 发 动 机 的 动 力性
图１ 和 图 ２是该单缸 四冲程发动机燃用不 同燃料的外特 性曲线 。由图 １ 和 图 ２可知该 发动机使 用 Ｍ３ ０燃 料 比使 用
通信作者 ： 姚立红 ， 博 士， 副教授 ， 硕士生 导师 ， 主要从 事森林工 程装
备及其 自动化教学 与研究 。Ｅ—ｍａ ｉ ｌ ： ｙ ａ ｏ ｌ ｉ ｈ ｏ ｎ ｇ ＠ｂ ｊ 矗 Ｉ ． ｅ ｄ ｕ ． ｅ ｌ ｌ 。
不 出现 分 层 。
找合适 的替代燃料、 改善尾气净 化系统和采用 新型的燃烧模 式是降低汽油机油耗量和污染物排 放量 的主要技术 措施 。
小型农用发动机结构简单 ， 应该重点考虑 寻找合适替代燃 料 的方法来解决油耗高、 排放差的问题 。 甲醇是一种可再生的发动机替代燃料。我国煤炭存储 量 较大 ， 甲醇可 由煤清洁转化而来 ， 因此 甲醇作 为替代燃料在我 国发展空 间巨 大 。近年 来 ， 国内外 对 甲醇 汽油 混合 燃 料 （ 以下简称 甲醇汽油 ） 在发 动机上 的使用性 能、 燃烧 特性 、 燃 油经济性 以及排放特性等多方 面进行 了深入的分析 ， 但油机 性能
见表 ２ 。试验时未对发动机结构 和参数 做任何调整 。试验分 别在单缸四冲程发动机上燃用 不同比例 的甲醇汽油混合燃料
的影 响 ， 分 别 配 置 了 甲醇 体 积 分 数 为 ｌ ０ ％（ Ｍ１ ０ ） 、 ２ ０ ％
关键词 ：甲醇 汽油 ； 有效 热效率 ； 农用发动机 ； 比油耗 ； 尾气 ； 动力性能
中图分类号 ： ￥ ２ １ ８ ． ５ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ２— １ ３ ０ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １— ０ ３ ６ ４— ０ ３
小型农用发动机多指单缸 四冲程 汽油机 ， 此类发动机 主 要应 用在农林 行业 的小 型机械上 。此 类发 动机具 有生产 量
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３ ６ ４－ ・ — —
江苏农 业科学
２ ０ １ ３年第 ４ １ 卷第 １ 期
曾 科， 姚立红， 刘 凯， 等．甲醇汽油燃料对小型农用发 动机性 能的影响［ Ｊ ］ ．江苏农业科 学， ２ ０ １ ３ ， ４ １ （ １ ） ： ３ ６ ４— ３ ６ ７
甲醇 汽油 燃 料对 小 型农 用 发 动 机性 能 的影 响
表１ 甲醇 和汽 油燃 料 特 性 参 数
甲醇的质量低 热值很 低 ， 仅 为汽油 的 ４ ４ ． ７ ％， 但二者 在
理论混合气热值上相差不大 ， 且 甲醇 燃烧所需空气量 仅为汽 油的 ４ ３ ． ５ ％， 汽化潜热值 为汽油 的 ３ ． ６倍 ， 因此 在不改 变原 发动机结构的情况下 ， 使用 甲醇汽油燃 料可 以保证原 发动机
括Ｃ Ａ Ｃ １ ６ Ｇ型交 流电力 测 功机 、 Ｆ Ｃ ２ ２ １ ０型智 能油 耗仪 以及
Ａ Ｖ Ｌ Ｄ ｉ ｇ ａ ｓ ４ ０ ０ ０ Ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ 型尾 气 分 析 仪 。 试 验材 料 为纯 甲醇 和 ９ ３号 汽 油 。 其 中 纯 甲 醇 浓 度 ≥
试验在一台农用单缸 四冲程汽油机上进行 ， 其 主要参数
遍 的单缸四冲程汽油机进行 台架试验 ， 着重分析 了发 动机在
不 同负 荷 条件 下 ， 甲醇汽 油 比例 的 变 化对 发 动 机 性 能 的 影 响 ，
为 甲醇汽油的推广使用提供了依据 。 １ 甲醇和汽油燃料的特点 甲醇和汽油的燃料特性参数见表 １ 。甲醇是结构最为简 单 的饱 和一 元 醇 ， 含 氧量 达 到 了 ５ ０ ％。 甲醇 的分 子 式 为 Ｃ Ｈ Ｏ Ｈ， 分子间含有一个羟基 ， 属于极性化合 物 ， 在物理性质 上与汽油相 比有一定 的差异 ， 二者难 以互溶 。因此在制备混 合燃料时 ， 需要添加适 当的助溶剂 。本试验所采 用的助溶剂 能保证两种燃料完全互溶 ， 且形成 的混合燃料 物理性质稳定 ，
多数研究都是采用车用大型 发动机来进行 ， 且常 常局 限于单
一
混合 比例的甲醇汽油 。本研究 通过对在农业上使用较为普
大、 分布广泛 以及 操作方便的优点 ， 但 缺点也十分明显 ， 即油
耗量 大、 尾气污染严重 。随着 能源短缺 问题 的加剧和排放 法 规的 日益严格 ， 农用发 动机的发展受 到一定程度 的制 约。寻