醇电混动专用发动机的工作原理是什么?未来醇电混动会取代燃油混动吗?

醇电混动。

这个词语对于习惯打拼音的我来说是真的别扭,一不小心就打成了“纯电混动”……

啥叫醇电,我们要先了解下这个“醇”是啥意思。

比如吉利的醇电混动,这里的“醇”指的是甲醇(CH3OH)。

甲醇汽车就是以甲醇为主要燃料,掺烧汽油或者纯甲醇的两种模式。

现在一般用M15,M30,M85,M100来代表甲醇的纯度,M85表示85%的燃料是甲醇(15%是汽油),而M100就表示纯甲醇100%作为燃料。

国家工信部把甲醇汽车定义为“符合GB/T3730.1中汽车定义,装用专门设计开发的适用车用甲醇(M85或M100)燃料或甲醇-柴(汽)油双燃料的发动机。

甲醇用于载具的研究早在百年前就已经开始了,在第一次世界大战的时候,就出现了甲醇燃料战车。但后来因为甲醇的毒性,容易伤害到人体,腐蚀金属和橡胶,后面甲醇就用在了火箭的助推剂上面。

后面随着科技发展,和石油危机的影响,甲醇作为汽车燃料又一次被提出来。

1975年,瑞典提出甲醇可以成为汽车代用燃料,并成立国家级甲醇开发公司;1976年在瑞典召开的第一次国际醇燃料会议(ISAF),推动了醇燃料的发展;德国于1979年制定了醇类燃料研究计划,组织6家汽车工厂、1000多辆燃醇汽车投入运行,并在国内主要城市建立M15加油站,形成全国供应甲醇汽油网络;1995年,美国DOE能源中心投入12700辆汽车进行甲醇汽油实验。

国内研究甲醇汽车起步较晚,2012年,工信部、发改委、科技部进行了一个1024辆甲醇汽车的大规模试点工作。后续多个省市也加入了试点,标志着政府对甲醇汽车开始了规模化扶持。

那么为什么要开发甲醇发动机……因为甲醇便宜啊……

众所周知,我们日常在加油站里面加的油,很多都是加了醇类的。

我们常见的这种打折厉害的,很多注意看标识,卖的都是乙醇汽油。

比如E92,E95标识的,基本就是汽油里面加了10%-15%的乙醇。

汽油每吨大概7000-9000元,改性乙醇每吨大概4000-5000元,改性甲醇每吨2000-3000元。

醇类汽油有一些优点,比如抗爆性强。比如甲醇的研究法辛烷值(RON)达112,马达法辛烷值(MON)为106。甲醇和汽油调和后的辛烷值也比较高。

排放尾气更清洁(含氧量高,燃烧充分,少排放碳),比如可以溶解汽油的一些副产物胶质和杂质(但如果是老车,开始使用醇类汽油,则容易造成溶解物过于粘稠而堵塞油路管道),但缺点也很明显。

  • 醇类的热值比汽油要低很多,甲醇的热值为19.60MJ/kg,汽油大概为43.50MJ/kg,甲醇的热值大概只有汽油的一小半左右。同样加50L的汽油和50L的掺醇类汽油,明显纯汽油的续航要长。

  • 醇类这种有机溶剂,吸水性好,意味着醇类汽油必须要抓紧用,因为放着不用,吸收水分,燃料里面水分过多,则会对燃油发动机造成伤害。一般我们现在加醇类汽油,如15%浓度醇类的汽油,用的普通发动机,一般都要在30天内用完。如果当地湿度大,则要在两周到三周内用完。

  • 醇类沸点低,只有78℃,在汽油还未转成气态的时候,醇类可能就会转成气态,抢占发动机的汽油输送管道,容易造成汽车动力不足,甚至夏天打不着火的情况。

  • 醇类对橡胶的溶胀性较强,对密封垫等合成橡胶破坏性大、对树脂滤芯破坏性大。

  • 醇类金属的腐蚀性较强,甲醇比汽油的导电性强,容易形成电位差的金属腐蚀。产生的氧化物,如甲酸对铝、铅、铸铁合金等金属表面有侵蚀。

  • 醇类低温性能和冷启动性能差,纯甲醇在汽油机中的燃烧的理论空燃比为6.45,比汽油的理论空燃比低得多,导致在低温条件下,甲醇发动机不易启动。

如果注意上面几点,使用较低比例的醇类混合汽油的燃料,是不需要对发动机进行过多改造的。比如早在上个世纪,德国采用的M15汽油,是可以直接加到汽油发动机内的。但是如果使用高比例的醇类汽油混合燃料,则就需要定制专门的发动机了。

而汽车甲醇发动机则是针对着上述说的缺点,进行专门优化的醇类发动机。整体原理还是和汽油发动机一致。

甲醇燃料喷入气缸,经过压缩达到一定的温度和压力后,用专用火花塞点燃,使得气体膨胀做工。把化学能转为机械能。

国内的甲醇发动机已经达到了国际的一流水准,定制的甲醇发动机解决了燃料系统材料的耐腐蚀溶胀,提高了油泵、油管、油滤、油箱的耐醇性,关键零部件及特殊润滑油的搭配,整车启动和燃烧控制,开发专用醇类发动机ECU,解决冷启动困难,添加油路增压管等等。

国内现在力推甲醇汽车的应该就是吉利独家了,2022年6月22日,吉利在山西晋中基地的甲醇重卡正式开始量产。

最后说回到醇电混动,实际这个和油电混动一样的。

只是油电混动汽车里面的加汽油,变成了醇电混动里面加M100的甲醇燃料。

原理和吉利的油电混动一样,还是让甲醇专用发动机在最佳工作区间里面养得白白胖胖的,用电机来进行单独驱动(或发动机混合联动)那一套了。

至于未来醇电混动会取代油电混动吗?

因为甲醇比汽油便宜,就如同之前的加气比加油便宜一样。如果甲醇加注点有保障的话,冲着这个“便宜”两字,一堆消费者去改发动机加甲醇或者买醇电混动的车,真的还是个趋势。

但这个趋势的前提就是没有纯电车的存在,随着纯电车的发展,续航增加,热管理进步,安全性提升,纯电车的市场渗透率肯定越来越大。

2022年5 月新能源乘用车销售42.7万辆,渗透率达26.3%。

其中纯电乘用车销量为32.7万辆,渗透率为20.1%。插混乘用车销量为10万辆,渗透率为6.2%。

我之前的一个回答就说过,在纯电车(乘用车)这股大势面前,混合动力可能就是个过渡方案。只是这个过渡可能是三五年,也可能是更长一段时间。但最终,还是纯电车(乘用车)会拥有现今燃油车的绝对统治地位。

为什么说插电式混合动力车型是过渡产品?

所以,醇电混合会有发展。但油电混动已经作为了市场混动的主流,在基建、投入、研发、供应链已经成熟的现阶段,醇电混动大概率作为一条国家能源的发展路线,是国家新能源计划的分支之一,作为国家主流路线的补充,不大可能取代现在已经成熟的油电混合,更不会对纯电车的发展有所阻拦了。

(图片来源网络,侵删!)

参考资料:

1、https://baijiahao.baidu.com/s?id=1728781220358362186&wfr=spider&for=pc

2、https://baijiahao.baidu.com/s?id=1636924293038756741&wfr=spider&for=pc

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:Will.liu

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