在現(xiàn)代文明的今天，汽車已經(jīng)成為人類不可缺少的交通運輸工具。自從1886年第一輛汽車誕生以來，它給人們的生活和工作帶來了極大的便利，也已經(jīng)發(fā)展成為近現(xiàn)代物質(zhì)文明的支柱之一。但是，我們也看到，在汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展、汽車產(chǎn)量和保有量不斷增加的同時，汽車也帶來了大氣污染，即汽車尾氣污染。為了降低汽車排放污染、凈化空氣，各汽車生產(chǎn)廠商為了減少汽車排放污染，研制出了各種汽油的代用燃料。福特在代用燃料技術方面具有全球領先地位。福特汽車的尾氣排放水平已從1965年的平均每英里10.6克降到目前的每英里0.25克，減少了98%。其中需要特別展示就是福特汽車公司生產(chǎn)的靈活燃料汽車(FFV，flexible fuel vehicle)。靈活燃料汽車是指汽車只有一個燃料箱，用汽油和醇類燃料的任意混合物作燃料的汽車。
日前，來自福特汽車公司研究和創(chuàng)新中心的一個研究小組對汽油和乙醇燃料的混合比例的大小對汽車排放有何影響做了詳盡的研究。其中實驗利用底盤功率計分別測量同一車輛搭配E0、E10、E20、E30、E40、E55和E80(E10乙醇汽油是由90%的普通汽油與10%的燃料乙醇調(diào)和而成，其他乙醇汽油牌號以此類推)不同配比乙醇汽油所產(chǎn)生的汽車尾氣排放數(shù)據(jù)，實驗中所采用的車輛為來自福特的2006款水星大伯爵靈活燃料汽車。實驗中對不同配比的乙醇汽油均進行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計，其中包括目前最流行的E10乙醇汽油、未來擁有極大應用空間的E20-E40乙醇汽油以及最新出現(xiàn)的高配比E55、E80乙醇汽油。
橫坐標為乙醇含量，縱坐標為尾氣排量
此次福特對不同牌號的乙醇汽油均進行了實驗，其中與以往實驗相比，此次實驗所采樣的乙醇汽油種類是以往的兩倍，因此，通過此次實驗得到的相關數(shù)據(jù)比以往更加詳細具體。同時，實驗中還分別對發(fā)動機廢氣排放和汽車尾氣管廢氣排放、廢氣排放工作溫度以及根據(jù)乙醇濃度設定的發(fā)動機控制策略進行了相關實驗測試。通過分析這些數(shù)據(jù)可以區(qū)分出乙醇汽油化學性質(zhì)和汽車標定特性對車輛尾氣排放的影響。其中乙醇汽油化學性質(zhì)和汽車標定特性是影響車輛尾氣排放最主要的兩大影響機制。
該研究小組成員Hubbard表示：”未來靈活燃料趨勢是什么，是低配比的E0-E15乙醇汽油還是最新出現(xiàn)的高配比E85乙醇汽油，又或者是中度配比的E20-E40乙醇汽油。這個問題需要考慮的因素很多，其中靈活燃料的特性、煉油行業(yè)對靈活燃料的影響、車輛對靈活燃料的兼容性能、加油站等基礎設施的兼容性能以及新燃料的過渡時間等都將影響到未來靈活燃料的發(fā)展趨勢。其中一個重要的考慮因素就是乙醇與汽油的配比度對車輛尾氣中氮氧化物(NOx)、揮發(fā)性有機化合物(VOC，volatile organic compounds)、一氧化碳(CO)以及顆粒物質(zhì)(PM，particulate matter)含量的影響。
不同配比的乙醇汽油化學特性決定了燃料的基本特性，而燃料基本特性將直接決定燃料燃燒后尾氣的成分。其中更高配比的乙醇汽油將使得發(fā)動機燃燒室中氧含量增加，體積應變能(也稱為有效熱值，NHV，net heating value)降低，汽化熱值(HoV，heat of vaporization)提高以及一些其他因素的改變，至于以上變化對車輛尾氣排放是具有正面的還是負面的影響，這將取決于發(fā)動機的設計結構、硬件設施以及控制策略等。采用高配比的乙醇汽油不僅可以直接影響車輛尾氣排放，而且還可以使得燃油燃燒更加充分，并提升發(fā)動機在爆震限制高負載工況和部分負載十工況(工況法是評價車輛或發(fā)動機排放狀況的最為科學的實驗方法，被各國廣為采用。并且，各國都遵循同一規(guī)律：輕型車測試整車的排氣污染物排放量，重型車測試發(fā)動機的排氣污染物排放量。不同的是，各國采用的試驗工況因國情而異。十工況是由怠速、加速、等速、減速等共計10種不同車速和負荷組成一個試驗循環(huán)的一種試驗工況)下的整體性能表現(xiàn)。針對中度配比乙醇汽油的相關設計校準優(yōu)化是目前靈活燃料汽車的主要研究方向。最初靈活燃料汽車設計目的是使汽車能夠采用E0、E10以及E85的靈活燃料并達到標準要求，所以最初的靈活燃料汽車均通過了E0、E85靈活燃料排放測試。
為了更好地理解不同配比的乙醇汽油對汽車尾氣排放的不同影響，我們成立了專門的研究小組，我們對福特自主品牌2006款水星大伯爵靈活燃料汽車進行了相關實驗，實驗中我們采用了底盤功率計對發(fā)動機廢氣排放和汽車尾氣管廢氣排放均進行了相關測試記錄。通過分析以上實驗得到的數(shù)據(jù)，我們可以得到不同配比的乙醇汽油在其化學性質(zhì)和汽車標定特性方面各自對汽車尾氣排放的理論影響曲線?！?/p>
一般來說，高配比的乙醇汽油相應汽車尾氣中乙醇、乙醛、甲醛、氨和甲烷的含量會增加，氮氧化物(NOx)和非甲烷有機氣體(NMOG，Non-Methane Organic Gases)含量會降低，一氧化碳、乙烯和一氧化二氮(N2O)的含量則基本保持不變。
中度配比的乙醇汽油(E20-E40)對應的尾氣中非甲烷有機氣體(NMOG)和四氫大麻酚(THC，tetrahydrocannabinol)含量最低，與E0和E80配比的乙醇汽油相比要低25%-35%；尾氣中氮氧化物(NOx)的含量在E30-E40配比的乙醇汽油時達到最低，與E0配比的乙醇汽油相比降低約50%，而E55和E80更高配比的乙醇汽油相應尾氣中氮氧化物(NOx)的含量反而又增加了。
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