2 乙醇汽油对发动机性能的影响

    分别使用普通汽油和三种不同掺醇比例的乙醇汽油E10（体积比为10％的乙醇和体积比为90％的普通汽油）、E30和E50，基干上述单缸发动机仿真模型进行仿真。对发动机的动力性、经济性、排放特性进行对比分析。

    2.1乙醇汽油对发动机动力性的影响
    不同节气门开度（100%、75%、50％和25%）下发动机转矩和功率的曲线对比如图3所示。


    在节气门开度一定时，使用乙醇汽油后发动机的转矩和功率比使用普通汽油时略有下降，节气门开度为25％时降幅最大，转矩为5.03%，功率为5.87%。随着节气门开度的增加，使用乙醇汽油对发动机转矩和功率的影响逐渐降低。这是因为：1）乙醇的热值为24.8，低干普通汽油的热值，在节气门开度和喷油量相同时，混合气燃烧后的放热量低于普通汽油，使发动机动力性下降；2）节气门开度增加时，燃烧效率提高，乙醇汽油燃烧后释放能量下降的问题可山燃烧效率的提高获得补偿，节气门开度较小时，此时燃烧效率的提高不足以抵消机械效率的下降，发动机动力性下降明显。
    不同的掺醇比例也会对动力性产生影响，可以看出，随着掺醉比例的增大，发动机动力性下降越明显。这是因为虽然乙醇含氧能够改善燃烧，但掺醇比例增大会使混合气变稀，燃烧效率下降，同时越高的乙醇含量会使当量热值降低越多，发动机动力性下降越明显。
    乙醇汽油的使用会导致发动机动力性有所下降，但不会影响发动机正常工作。
    2.2乙醇汽油对发动机经济性的影响
    图4是外特性下使用普通汽油和三种乙醇汽油的燃油消耗率曲线。

    图5是发动机在4 400 r/min和6 400 r/min时使用普通汽油和三种乙醇汽油的负荷特性曲线。

    使用E10、E30、E50乙醇汽油后发动机燃油消耗率较使用普通汽油时均有上升，最大增幅分别为3.25%、10.04%、15.5%。这是因为乙醇的热值低于普通汽油，为保证发动机动力输出不变需要消耗更多的燃料。
    乙醇汽油的使用会使发动机的经济性下降，且随着掺醇比例的增加，经济性下降的幅度也越大。
    2.3乙醇汽油对发动机排放的影响
    对发动机排放特性进行仿真研究，得到发动机外特性下使用不同燃料时CO、HC和NOx的排放结果，如图6所示。

    在使用乙醇汽油后，发动机的CO排放有大幅度下降，随着燃料中乙醇比例的上升，CO排放量逐渐下降。这是因为与普通汽油相比，乙醇汽油中的乙醇（C2HSOH）成分氧含量更高，可以使混合气燃烧时更加充分，从而达到改善燃烧的目的。
    与CO排放的情况类似，在使用乙醇汽油后，发动机的HC排放也有明显下降，这是因为：1）混合气的燃烧更为充分；2）燃烧温度升高使得汽缸壁温度上升，减轻了汽缸壁激冷作用，从而降低了HC排放。
    NOx排放的结果则与上述不同，使用E10、E30乙醇汽油时NO、的排放较普通汽油下降，且E10卜降明显，但使用E50乙醇汽油时NOx排放反而上升。这是囚为一方面乙醇的汽化潜热高干普通汽油，导致气缸内温度有所下降，较低的燃烧温度抑制了NOx生成。另一方面由于乙醇含氧量高于汽油，燃用乙醇汽油后，缸内富氧程度上升，将促进NOx生成。这两个原因都会影响NOx排放，而使用E50乙醇汽油时，由乙醇汽化潜热升高导致NOx减少的效果小于乙醇汽油含氧量上升导致NOx增加的效果，此时NOx排放上升。
    使用乙醇汽油能够有效降低发动机的CO、HC排放，掺醇比例较低的乙醇汽油能够降低NOx排放。

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