前言

目前，中国多个地区全面换用乙醇汽油，目前用乙醇汽油的省份也上升到11个了，包括黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽、广西六省全境，江苏北部、山东、河北、湖北、广东、内蒙古等地区，如图1所示。

图1 乙醇汽油使用区域

随着全球范围内对节能环保的日趋重视、国际上使用乙醇汽油的呼声也越来越多，在美国的部分州使用E85燃料（85%浓度的乙醇汽油），巴西使用E100燃料（纯乙醇），东南亚部分地区也使用E85燃料，至于E10燃料更是在世界范围内被广泛使用。乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维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。按照我国的国家标准，E10级别乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。其具有再生性，可以大规模生产，且乙醇燃烧只产生二氧化碳和水，对节能减排也有优势。

作者曾有幸参与E85燃料用发动机的开发，基于某款发动机做E85燃料的适应性标定，在开发工作中也充分琢磨了乙醇燃料，下面就从设计人员的角度说说乙醇汽油的优越性以及绕不开的那些坑。

乙醇燃料的特性与影响

1、 辛烷值高，抗爆性好

一般汽油的辛烷值有92，95还有98等，纯乙醇燃料对爆震的抑制更好，一般辛烷值在100以上，E10燃料也会相比普通市场贩卖的92号汽油抗爆震性更好。在实际使用过程中，人基本不会感觉乙醇汽油和普通汽油对平顺性的影响。爆震示意图如图2所示。

图2 发动机爆震图

2、 燃烧耐力好，热值低，不耐用

乙醇为C2H5OH，含氧量高达34.7%，因此更容易充分燃烧，燃烧耐受性较好，在恶劣工况下，也许普通汽油已经开始发生失火了，但是乙醇燃料还能正常燃烧。另一方面，由于乙醇含有氧元素，必然单位质量燃烧释放的能量不如汽油，普通汽油的热值大概43000KJ/kg左右，乙醇为30000KJ/kg，市场上贩卖的E10大概在41500KJ/kg，反应在实际的空燃比上，就要比汽油浓，正常汽油的空燃比为14.6：1，纯乙醇汽油的空燃比为9：1左右，E10大概为14.1：1。

3、 燃烧速度快

相比于汽油，乙醇燃料的燃烧速度会更加快，给人主观的感受就是，虽然油耗增加了，但是加速更有劲了。这是由于燃料特性，乙醇燃烧速度更快，在MBT点造成的燃烧压力更高（Pmax），释放出来的能量更多（如图3），相当于发力点更集中，推动活塞做功更加直接。

图3 乙醇和汽油在TDC点火时燃烧压力示意图

4、 排放少

乙醇是天然的清洁能源，车用乙醇汽油的使用可有效的降低汽车尾气排放。国内研究表明，E10乙醇汽油(汽油中乙醇为10%)比纯汽油除去甲烷HC排量下降13%，CO排量下降20%。尤其在PM、PN的抑制上，纯乙醇汽油几乎没有PM、PN排除，E10燃料的颗粒物排放也会降低很多。但是，乙醇汽油的甲烷排放会变多，虽然发动机本体并不会形成甲烷，但是由于乙醇燃料的特性，在三元催化器中，容易生成甲烷，以前排放测试只检测去除甲烷后的HC排放，现在新的法规要求加入甲烷，这块的排放抑制也是一个课题。

5、 汽化潜热大

理论空燃比下的燃料混合气蒸发温度大于常规汽油，这个特点有优势有劣势。在完全热机状态下，这个特点能改善进气温度，提高充填效率，增加进气量，提高发动机的性能；但是在低温启动时，尤其是进气管喷射的发动机上，乙醇汽油雾化难，容易启动不良。

另外，乙醇为单一成分物质，沸点为78，在这个温度点前后的性状会发生巨大变化（如图4红色）。在这个温度点前后燃油状态也会突变，很有可能在沸点前，发动机需要多喷油，到达沸点后，壁面附着的燃油瞬间蒸发，造成燃烧室混合器过浓，严重时会导致失火。甚至，燃油温度高于78，燃油管内可能形成气泡堵住喷油器，造成喷射困难等等。不过目前中国市场上只有E10燃料，影响不会太大。

图4 乙醇和汽油的蒸发指数示意图

6、 腐蚀性

乙醇在燃烧过程中会产生乙酸，对汽车金属特别是铜有腐蚀作用。另外乙醇是一种优良溶剂，易对汽车的密封橡胶及其他合成非金属材料产生轻微的腐蚀，溶涨，软化或龟裂。有关试验表明，在汽油中乙醇的含量在0～10%时，对金属或非金属影响较小，但乙醇含量超过15%时，必须添加有效的腐蚀抑止剂。

7、 吸水性

乙醇具有吸水性，一般的汽油油箱中，会存在部分冷凝水沉积在底部，当添加车用乙醇汽油后，会产生融合，导致实际油耗更高。进入燃烧室的水分会被排出至尾管中，部分重新冷凝后堆积在消音器内，对金属造成腐蚀。

乙醇燃料应对的开发要点

目前中国范围内还在推广E10级别乙醇燃料，这种比例的乙醇并不需要特别对应。发动机控制系统的自反馈和自学习有广泛的适应性，通过空燃比传感器对燃烧尾气成分的判断，调整实际燃烧的空燃比系数，ECU增加喷油量，吸收掉乙醇部分对其的影响。

但是如果是纯乙醇燃料，发动机则必须进行专门的硬件设计。要增加酒精浓度传感器；要根据实际情况判断是否要提高缸体的刚度；针对多喷射的40%燃油，是否要修正喷油器喷孔直径；是否需要对三元催化剂进行改制；直喷发动机积碳堆积是否有必要进行设计改善；燃油系统对耐腐蚀性是否要提高要求等等。在软件标定上，由于喷射量增多40%，要判断是否需要重新制定喷射逻辑；也需要对低温冷启动进行标定；对高温下气泡是否会堵塞喷油器进行验证；对排放进行验证；在低温到高温的过渡工况下，过渡时的空燃比补正和反馈、前馈的优化等都需要进行。

总结

对于我们这些吃瓜群众来说，无法决定顶层的想法，只能兵来将挡，水来土掩，在充分知晓乙醇燃料的特性下，防范于未然，让咱们的爱车安心吃上可靠"粮"。作为资深工程师，在现阶段我建议能用汽油就用汽油，没有办法了再用乙醇汽油。

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