可持续发展趋势之一：生物燃料汽车

生物燃料汽车是以生物燃料为能源的汽车。生物燃料又称生态燃料，泛指从植物中提取的、适用于内燃机的燃料，主要包括甲醇、乙醇、二甲醚、乙基叔丁基醚等。目前乙醇燃料已成为世界公认的环保燃料和取代化石燃料的主要资源之一，是可再生能源开发利用的重要方向。

（1）甲醇燃料汽车 甲醇燃料汽车指利用酒精类燃料作为能源的汽车。甲醇作为燃料在汽车上的应用主要有掺烧和纯甲醇替代两种。掺烧是指将甲醇以不同的比例（如M10、M15、M30等）掺入汽油中，作为发动机的燃料，一般称为甲醇汽油；纯甲醇替代指将高比例甲醇（如M85、M100）直接用作汽车燃料。

甲醇汽油通常按甲醇含量分为低醇、中醇和高醇3类。

1）低醇汽油。按欧洲规定，当甲醇含量低于3%时，甲醇可不标明；当甲醇含量超过3%时，应标明甲醇含量。由于甲醇在汽油中的溶解性与温度、含水量及基础汽油组成有关，因此要适当添加助溶剂。

2）中醇汽油。甲醇含量高，必须添加助溶剂。在我国，使用低醇与中醇汽油时，发动机完全不用改装，可与汽油通用。

3）高醇汽油。除甲醇-汽油万能车外，发动机必须改装，通过充分提高压缩比，来发挥甲醇的优点，降低甲醇消耗，与汽油不能通用。

近年从环保角度出发，甲醇车的开发热潮再度掀起。甲醇汽车是我国新能源汽车战略中的重要组成部分，属于醇醚类汽车的代表，甲醇燃料已经被确定为今后20～30年过渡性车用替代燃料。

国内已投入市场的生物燃料汽车有安凯公司的HFF6104GK39汽油/甲醇双燃料城市公交车（图2-5），上海华普汽车有限公司的海锋甲醇动力汽车（图2-6）等。但由于缺乏相关规范，掺烧甲醇比例的不规范也带来了一些负面的效果。国家应该加大投入和支持的力度，规范生产标准等问题。甲醇汽油国家标准一旦颁布，将快速推动醇醚类汽车的发展。

图2-5 HFF6104GK39汽油/甲醇双燃料城市公交车

图2-6 海锋甲醇动力汽车

（2）乙醇燃料汽车 醇类用于汽车燃料已有多年历史，石油危机后，巴西大量发展乙醇汽车，1986年达到年产100万辆，运行300万辆的峰值，此后由于石油价格疲软而衰落，1996年猛降到年产3万辆的水平。乙醇汽车是使用车用乙醇汽油作为主要燃料的汽车，故又称酒精汽车。燃料乙醇与一般的商品酒精不同，是以玉米、小麦、薯类、高粱、甘蔗、甜菜等为原料，经发酵、蒸馏、脱水后再添加变性剂变性的乙醇。车用乙醇汽油是把变性的燃料乙醇和组分汽油按一定比例混配形成的新型汽车燃料。(www.zuozong.com)

乙醇汽车的燃料应用方式有四种：

1）掺烧方式。即乙醇和汽油混合应用，不需对内燃机及汽车主要部件进行较大技术改动，是目前乙醇汽车推广应用的主要方式。

2）纯烧方式。即只将乙醇作为车用主要燃料（E85以上）。

3）变性燃料乙醇。指乙醇脱水后，再添加变性剂而生成的乙醇，变性燃料乙醇汽车也处于试验应用阶段。

4）灵活燃料。指既可使用汽油，又可使用乙醇、甲醇与汽油成比例混合的燃料，还可以用氢气，并随时可以切换。

目前除掺烧方式外，其他三种仍然处于试验阶段。按照我国2001年4月2日发布的标准，车用乙醇汽油是用90%的组分汽油与10%的燃料乙醇调和而成的。车用乙醇汽油的牌号可分为90号、93号和97号，与GB17930—2006《车用汽油》的牌号相同。

汽车使用车用乙醇汽油，油耗变化不大，动力性能也基本不变，但尾气排放有较大改善，一氧化碳排放量下降30%以上，碳氢化合物的排放量下降10%以上。

（3）二甲醚燃料汽车 二甲基醚（DME）是一种储运较方便且污染小，可用于压燃式发动机的新燃料，其主要成分是丙烷和丁烷，燃烧时几乎不产生炭烟，颗粒排放也很低。它允许使用较大的废气再循环系统（EGR），使氮氧化物排放大幅度降低。其原料广泛，可用煤、石油、天然气和生物来制取。

对柴油机来说，燃料的自燃温度和低温流动性最为重要，二甲醚的自燃温度比柴油低15℃，在缸内能迅速与空气混合，滞燃期短，有利于发动机的冷起动，而且可以减少预混合的燃烧量；DME的汽化潜热大，约是柴油的两倍，它的蒸发能降低混合气温度，进一步降低氮氧化物排放。因此，二甲醚是汽车发动机，特别是柴油发动机燃料的理想替代品。

近年来，欧、美、日、韩、俄罗斯等国家和地区十分看好二甲醚燃料汽车的市场前景和环保效益，纷纷开展二甲醚燃料发动机与汽车的研发。在欧洲，沃尔沃汽车公司研制出了以二甲醚为燃料的大客车样车用于示范；在日本，JFE、产业技术综合研究所、COOP低公害车开发会社、交通公害研究所、五十铃汽车公司和伊藤忠会社等，分别研制了多辆以二甲醚为燃料的货车样车和城市客车样车，计划在3～5年内小规模推广。

我国与国际二甲醚燃料发动机研究基本同步。2005年4月，在国家科技攻关项目支持下，上海交大与上汽集团、上海柴油机股份有限公司、上海华谊集团合作，成功开发了具有完全自主知识产权的D6114二甲醚燃料发动机和我国第一台二甲醚城市客车。

当然，二甲醚汽车也存在一些不足之处。由于DME黏度比柴油低，用于一般柴油机燃油系统时易泄漏，且会降低滑动部分的润滑作用，容易引起磨损。同时，其可压缩性随温度变化大，易导致其循环供油量波动。目前的解决方法是：加入适量的有助于增加黏度的添加剂以保证准确的单循环喷射量。此外，DME虽无腐蚀性，但会与弹性体材料发生反应，导致密封件损坏。目前尚未解决其批量合成技术及成本较高的难题。