使用甲醇作為主要燃料的發動機，稱為甲醇燃料發動機。
基本介紹
- 中文名：甲醇燃料發動機
- 領域：內燃機
燃料特點,技術路線,混合燃燒,噴射系統法,套用,存在的問題,
燃料特點
發動機燃用甲醇替代燃料時的優點主要包括：
1)對原發動機的改動比較小，在滿足原發動機的動力性能的基礎上，其經濟性和排放性都能夠得到很好的改善；
2)對大氣的環境污染較小，屬於一種清潔的車用發動機的替代燃料；
3)甲醇燃料是一種液體燃料，我們在對其進行儲存和運輸的過程中可以採用石油燃料的儲存和運輸系統，因此基礎設施投入的比較少。
甲醇燃料作為車用發動機替代燃料之一的缺點主要包括：
1) 甲醇燃料本身是帶有毒性的，例如：若誤飲5～10 毫升即可使人雙目失明，大量飲用會導致人體的死亡；
2) 甲醇燃料的火焰是無色的，因而不易被發現；
3)使用甲醇為燃料的發動機的排氣中會含有未燃燒掉的醇類、甲醛(HCHO)等有害的氣體排放物；
技術路線
目前，雖然我們在目前的發動機上直接套用甲醇燃料時存在一定的困難，但是，我們通過運用一定的技術和方法也可以實現。目前，國內外已經產生了很多成功的技術和方法，這些方法值得我們借鑑。發動機套用甲醇燃料時所採用的技術路線簡單總結入下：
混合燃燒
目前，當甲醇燃料套用於壓燃式的發動機上時，可以在原有發動機的動力系統的裝置上加裝一套供醇系統(提供甲醇燃料)和一套噴醇系統(噴射甲醇燃料)來實現發動機缸內混合氣的混合燃燒方式。當我們採用甲醇燃料與柴油燃料混合燃燒的這種方法時，我們不需要對原發動機進行較大的改動就可以獲得比較滿意的效果。但是，當發動機採用這種混合燃燒的方法時，甲醇燃料的替代率一般比較低，甲醇燃料的替代率過高會導致發動機的冷啟動性能變差，產生工作粗暴現象，實際套用時甲醇燃料的替代率一般應保持在30%以內。
噴射系統法
採用雙燃料噴射系統法時，此時 需要被替代的發動機要有兩套獨立的噴油泵和噴油器系統，其中一套系統用來噴射柴油燃料，另一套系統用來噴射甲醇燃料，這樣保證甲醇燃料在缸內能夠進行混合霧化燃燒。這種方法對甲醇燃料本身的性質要求比較低，甲醇燃料的替代率比較高，其缺點是採用這種方法對原發動機的改動比較大，改動成本比較高，該方法一般套用於缸徑比較大的發動機上。另外，使用這種方法時，該發動機的性能主要會受到引燃油束的噴射角度、噴射定時以及引燃油量的數量的影響。
套用
在高壓縮比發動機上套用純甲醇燃料(M100)時主要包括以下幾種方法：
① 使用十六烷值增高劑
由於甲醇燃料的十六烷值含量比較低(僅達到 3 左右)，而甲醇燃料本身的自燃溫度卻很高(達到 465ºC)，因此在高壓縮比發動機上使用時要求發動機的壓縮比一般要達到很高時才能使其壓燃(達到25以上)，因此當甲醇燃料採用壓燃式的燃燒方式時，我們可以通過添加一些十六烷值增高劑(比如硝酸鹽等化合物)的方法來改善甲醇燃料本身的著火性能。
②熱面助燃(電熱塞)方法
雖然甲醇燃料本身的自燃溫度比較高，難以對其進行壓燃燃燒，但是其燃料本身的自燃傾向比較高。我們可以在缸內設定一個電熱塞，電熱塞附近的混合氣的溫度高，反應速率就比較高，這樣就形成一個反應薄層，如圖1中所示。圖中qr代表熱量釋放率；qe 代表混合氣的散熱率；；Tw代表熾熱體本身的溫度；T N代表臨界熱面溫度。反應層內的放熱取決於熱面溫度、混合氣的溫度、壓力、濃度以及氣流速度等因素。熱面的溫度大小除了受這些因素影響外，還與發動機的工作狀態及其燃燒室形狀有關。因此，熱面(電熱塞)助燃甲醇發動機的可靠著火及穩定的運轉取決於反應的熱釋放率及向周圍的散熱。
圖 1 熱面處的反應層、熱流及溫度分布圖
圖 1 熱面處的反應層、熱流及溫度分布圖存在的問題
目前，在發動機上直接套用甲醇替代燃料時會存在以下幾個問題：
(1) 甲醇燃料本身的自燃性能比較差
(2)甲醇燃料本身存在溶蝕和脹大的作用
當我們在車用發動機上直接燃用甲醇替代燃料時，如果我們不對原發動機的結構進行改造，而直接使用原發動機的燃油噴射系統，這時往往就會造成發動機噴射系統的堵塞，甚至會導致卡死等現象的產生，從而會導致整個發動機的可靠性以及耐久性變差。。
(3)甲醇發動機的冷卻起動比較困難
甲醇燃料的汽化潛熱值比較大，其值達到了1109 k J/kg，比汽油(310 k J/kg)和柴油(270 k J/kg)燃料的汽化潛熱值的3倍還要多，其理論汽化降溫為-122℃，因此，為了能夠使甲醇燃料能夠得以汽化，在使用甲醇燃料時往往需要我們對其採取一些特殊的技術措施，否則在套用時會對發動機的正常燃燒以及運轉工作產生一定的影響。
