文/程远超

灵活燃料汽车应用进展报告

文/程远超

灵活燃料汽车概念

灵活燃料汽车（FFV）是一种“替代燃料汽车”，其内燃机能够使用一种以上燃料运行。通常是汽油与乙醇混合的燃料，两种燃料被储存在同一箱体中。现代灵活燃料汽车能够根据其燃料成分传感器探测到的实际混配比例来自动调整燃料喷射和火花定时器，所以其燃烧室可以燃烧任何比例的混合燃料。灵活燃料汽车是区别于双燃料汽车的，双燃料汽车的两种燃料被储存在不同的箱体中，而且在同一时间点引擎只使用一种燃料，例如：CNG，LPG，或氢。

灵活燃料汽车发展历史

第一款商业化灵活燃料汽车是1908到1927年期间的福特Model T.它装有可调喷射器，可以使用汽油或乙醇，或者两者的混合物。其他的汽车制造商也提供燃料乙醇引擎。后来便宜的石油使汽油成为主导燃料,直到1973年石油危机给灵活燃料汽车带来了新的发展契机。巴西发展了400万辆纯乙醇（E100）汽车，但是后来受国际糖价上涨的冲击而迅速减少。1990年代末，巴西工程师开始着重研究、开发灵活燃料技术，巴西大众汽车公司于2003年3月最先将可以使用任一比例汽油和乙醇的混合燃料的第一款灵活燃料汽车——高尔（GOL）1.6完全灵活燃料汽车（如图1）投入巴西市场。该车进入市场两个月后，通用雪佛兰也将灵活燃料车Corsa 1.8 Flexpower投入巴西市场。到2011年，共有12家汽车制造商生产灵活燃料汽车：大众、通用雪佛兰、菲亚特、标致、福特、雷诺、雪铁龙、本田、丰田、三菱、日产和起亚。

美国为了应对石油危机和大气污染问题，也进行了灵活燃料汽车的开发。加利福尼亚州引领了可持续替代燃料的探索，最初专注于甲醇车的开发，1981年福特公司生产的40辆专门烧甲醇的M100应加州要求开始运行。巴西的纯乙醇汽车生产使用经验被转化到甲醇汽车开发上。1983年501辆M100被送到加州，81辆被送到新西兰、瑞典、挪威、英国和加拿大。1996年的“福特金牛”是第一款可以烧E85或M85与汽油混合物的灵活燃料汽车。20世纪90年代末，开发重点转移到E85-FFV上，因为使用乙醇对农业更有利。

瑞典也测试了E85和M85灵活燃料汽车，最终因为农业政策而将重点放在了E85-FFV上。另外，支持乙醇是因为它是生物质燃料，对解决气候变化和温室气体排放有益。

在20世纪90年代末发现汽油增氧剂MTBE（甲基叔丁基醚）污染地下水之后，美国的玉米乙醇生产得到了极大的激励。因为乙醇是一种环境友好型的增氧剂。之后美国在2005年超过巴西成为世界最大的乙醇生产国，这一转变也使E85灵活燃料车的生产和销售自2002年以来急剧增加。

巴西灵活燃料汽车一般带有适用两种燃料的油箱和乙醇发动机各一。早期纯乙醇车上第二辅助汽油箱用于在低温情况下起动乙醇发动机，这一设计在巴西首代灵活燃料汽车上保留下来，主要使用范围是温度经常降到15℃（59°F）的中、南部地区。第二辅助油箱直到2009年才在灵活燃料汽车上消失。

2009年3月，巴西大众汽车公司投入波罗（Polo）E-Flex车型，这是全球第一款无须第二辅助油箱即可低温冷起的灵活燃料汽车。该车使用博世公司开发的灵活燃料起动系统。在起动过程中加热乙醇燃料这一重要技术创新使灵活燃料汽车可在-5℃的环境中（巴西境内能遇到的最低温度）常规冷起动。与上—款灵活燃料汽车相比，2009年的新一代灵活燃料发动机可以进一步降低燃油消耗量和尾气排放约10%～15%。

巴西灵活燃料技术的创新关键点是不需要额外的专用传感器。该传感器主要用于监控乙醇汽油的混合比例情况。灵活燃料发动机被设计成高压缩比的主要优势在于可以用含高比例乙醇的混合燃料并最大化乙醇的高含氧量，以获得更低的排放和改进燃油效率。表1列举了巴西不同代灵活燃料发动机的改进评估情况。

从1993年起，巴西禁止销售纯汽油燃料，强制使用含20%～25%以上乙醇的汽油-乙醇混合燃料。因此，所有巴西汽车制造商都优化了灵活燃料汽车，以适用E20-E25燃料。所有巴西灵活燃料汽车可以使用含有20%～100%乙醇的汽油-乙醇混合燃料（E100）运行。只有雷诺Clio Hi-Flex和菲亚特Siena Tetrafuel两个车型装有适用纯汽油燃料（E0）的灵活燃料发动机，其他灵活燃料汽车均不能正常使用纯汽油燃料（E0）。

灵活燃料汽车推广应用情况

福特、通用、丰田、大众等汽车公司于20世纪80年代中后期相继开发了甲醇灵活燃料汽车，并面向市场销售。福特、通用、雷诺、标致、菲亚特、大众、本田等汽车公司在巴西市场纷纷推出了各自的乙醇灵活燃料汽车，巴西是目前世界上应用乙醇灵活燃料最多的国家之一，此外，美国、瑞典等国家正在力推乙醇灵活燃料。

2004年巴西灵活燃料汽车占新车销量的22%，2005年提高到73%，2008年7月达87.6%，2009年8月则升至94%。从2003年～2010年3月起，灵活燃料轻型商用车和乘用车总产量累计达1 000万辆，2011年12月，灵活燃料轻型商用车和乘用车总产量达到1480万辆，占巴西机动车总产量的21%，占所有注册轻型车的31.8%。

巴西政府在全国范围内进行配套基础设施建设以推广E25灵活燃料，2006年是乙醇灵活燃料汽车市场推广的一个里程碑：巴西已建成33 000个加油站，每个加油站至少配置一个乙醇泵，确保了灵活燃料汽车的成功应用。2008年，巴西超过50%的燃油消费量被甘蔗乙醇替代。

汽油-乙醇灵活燃料汽车具有清洁环保的优势，而且性能与传统车辆相近，在巴西政府关于生物燃料的政策法规支持下，灵活燃料汽车得到快速发展。2009年在巴西全境，注册的灵活燃料汽车有65%是使用乙醇燃料的，乙醇主产地的税率较低，价格比汽油便宜得多，使用乙醇燃料的比例很高，例如圣保罗洲的使用率高达93%。在节能与环保的时代发展趋势下，该类汽车有望在全球其他国家获得市场推广。

目前，世界市场上最常见的市售灵活燃料汽车是乙醇灵活燃料汽车，截至2013年10月，全球大约生产并销售了3 900万辆汽车、摩托车和轻型货车。主要集中在四个市场：巴西（2 300万辆）、美国（1 500万辆）、加拿大（60万辆）和欧洲，瑞典（22.94万辆）居首。巴西的灵活燃料交通工具包括2009年至2013年10月生产的300万辆灵活燃料摩托车。

巴西消费者可以根据乙醇和E20-25的市场价格来决定两者的混合比例，一般而言，只有在乙醇价格比汽油低30%的情况下，使用含较高比例的乙醇的汽油-乙醇混合燃料是比较划算的。这是因为乙醇燃料经济性比汽油要高34%左右。巴西灵活燃料汽车可减少5%～10%的燃料消耗，并降低20%的CO2排放。其与传统汽油机性能方面的比较见表1。

图1 巴西第一款灵活燃料车-大众GOL1.6

表1 不同代巴西灵活燃料发动机的性能对比（百分比体现于传统汽油机相比性能方面的变化情况）

基于国内能源以及国际替代燃料发展现状与趋势，中国在21世纪初也开始了灵活燃料汽车的开发与推广，并且取得较好的成果，后来因为粮食乙醇受到危及粮食安全的质疑而不得不转向海外市场。搭载乙醇燃料发动机的江淮轿车自2011年3月18日在巴西上市，累计销量突破5万台，奇瑞汽车有限公司开展了灵活燃料汽车的研发工作，并且取得了阶段性成果，下表为奇瑞灵活燃料汽车配置表。

表2 奇瑞灵活燃料汽车配置表

江苏汇动汽车电子公司成功开发出灵活燃料发动机控制系统控制软件，江淮汽车自主正向设计开发的1.5L E100乙醇灵活燃料发动机获“‘中国心’2013年度十佳发动机”称号，是面向巴西特殊乙醇燃料市场开发的系列产品之一。此款发动机是满足用户使用任意比例乙醇燃料（E22-E100）的灵活燃料发动机，采用了电加热型喷油器、PWM闭环控制模块、冷型火花塞等先进技术，成功实现乙醇燃料自动识别切换及100%乙醇低温冷启动性，极大提高了用户的使用安全性及便利性，排放达到巴西L6标准。

未来展望

目前，灵活燃料汽车（FFV）的生产技术已经非常成熟，市场推广也相当成功，中国的燃料乙醇生产与推广也积累了充分的经验。在化石能源日益短缺和环保压力与日俱增的今天，生产和推广乙醇灵活燃料汽车是我国优化能源结构、改善大气质量的必然选择。