柴油机燃用二甲醚的现状及发展趋势的研究

主要介绍了作为柴油机的代用燃料三甲醚（DME）的物化特性,论述了柴油机燃用DME实现无烟化,超低排放的机理,阐述了柴油机燃用DME的研究现状及研究方向。     

二甲醚燃烧研究的现状及其发展方向

介绍了二甲醚(DME)的物理特性和发动机性能研究概况,指出DME是一种理想的柴油机代用燃料。总结了近年来DME在定容燃烧室和发动机缸内的滞燃期、自燃着火过程和燃烧过程的研究现状;叙述了燃烧过程的理论研究和化学反应动力学的研究状况,从理论上探讨了DME的燃烧过程及其实现超低排放的机理。指出了DME发动机燃烧研究的进一步发展方向。     

二甲醚燃料的发展前景

因为二甲醚(DME)燃料在燃烧过程中不会产生硫化物、碳烟及其他有害物质,同时还具有高十六烷值的优势,因此,人们期待DME成为清洁的新燃料和未来柴油机的代用燃料。DME可以从煤、生物质等多种原料中制取。使用DME燃料的发动机具有优异的环保性能,同时能为解决能源安全保障问题作出贡献。DME燃料已从研发阶段迈向实用化和普及阶段,正展示出其良好的应用前景。     

二甲醚

二甲醚（DME）燃料开始引起卡车制造企业的重视。沃尔沃卡车公司和日产公司都在开发使用柴油代用燃料的重型卡车发动机。 采用DME做代用燃料的最大的理由是它具有最高的能量效率，并且二氧化碳和微粒的排放最低。     

柴油机代用燃料排放性能比对试验方案的选择

柴油机在燃用不同燃料时,其动力性能、排放性能、经济性能有很大区别。为研究代用燃料对柴油机排放性能的影响,必须设计出合理的对比试验方案。文中通过对样机燃用不同燃料的实际试验,研究分析各类试验方案的合理性,从而确定柴油机代用燃料排放性能对比试验的方案。     

二甲醚发动机活塞温度的测量研究

用硬度塞法分别测量了相同工况下二甲醚(DME)发动机和柴油机的活塞温度分布,测量结果表明,90%标定负荷工况时,DME发动机活塞顶部和火力岸处表面温度为255℃～290℃,比同工况下柴油机要低20℃～40℃,燃用这两种燃料的活塞温度分布情况及其变化趋势则基本相同。采用零维燃烧模型对DME发动机与柴油机的燃烧放热规律和缸内温度变化历程进行了预测分析,计算结果表明,在相同工况下DME发动机的热负荷低于柴油机,这是导致DME发动机活塞温度较柴油机低的根本原因。     

二甲醚作为柴油机燃料的研究

经日、美及欧洲一些国家研究发现，用二甲西边替代柴油，可使柴油机具有良好的性能和超低的排放水平。从环保的角度来看，二甲西边是柴油机的理想代用燃料。本文对比分析了二甲醚与其他代用燃料的理化参数，介绍了国内外对二甲醚燃料研究的现状，提出了在发动机上应用二甲醚的主要研究方向。     

改善二甲基醚供油系统的新技术

大量研究表明二甲基醚(DME)是压燃式发动机的一种理想清洁代用燃料。由于液态DME具有高压缩性和低润滑性,对供油系统的改造仍是目前开发DME发动机的关键。介绍了一些改善DME供油系统的新技术,双流体热力学泵、可变排量和共轨压力的供油泵及一种新颖的燃油喷射系统;同时也介绍了DME供油系统润滑和密封技术的新进展。     

煤化燃油在E150型柴油机上的试验研究

以煤化燃油作为代用燃料，采用混合法和双喷射法Ｅ１５０型柴油机上进行了试验研究。试验结果表明，煤化煤油的最高代用率分别是５０％和９０％，发动机工作正常，运转稳定。     

柴油发动机的代用燃料

代用燃料主要有酒精类、水乳化、气体类等适用于柴油机发动机，就各种主要代用燃料的工作过程，特点等方面进行了分析介绍。     

二甲醚发动机的燃烧与排放研究

在一台2135直喷柴油机上，对燃油供给系统进行了适当的改造，测试了燃用二甲醚发动机的燃料喷射时刻、气缸压力和有害排放，计算分析了放热规律及滞燃期变化规律。研究结果表明，在供油提前角相同的情况下，二甲醚的喷射延迟比柴油长而滞燃期比柴油短，着火时刻落后于柴油；二甲醚的最大放热速率小，而燃烧持续期短；二甲醚发动机接近无烟排放，N0x排放浓度显著低于柴油机。     

二甲醚／柴油混合燃料在压燃式发动机上的应用

为探索二甲醚/柴油混合燃料作为柴油机替代燃料的应用性能,对D20二甲醚/柴油混合燃料的喷雾特性进行了试验研究;同时,开展了直喷式柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料动力性能、经济性能及排放性能研究。结果表明:在同样的环境背压下,D20混合燃料的油束与柴油相比较,贯穿度有所缩短,喷雾锥角有所增大;柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时,通过适当调整循环油量,发动机的动力性可以超过原柴油机,最低当量比油耗下降4.5%,烟度指标下降70%以上,NOx排放降低30%~50%;二甲醚/柴油混合燃料是一种能实现高比功率、低排放的石油替代燃料。     

二甲醚—柴油混合燃料应用研究

分析了二甲醚物理化学特性,并在增压中冷多缸柴油机上进行了低比例二甲醚与高比例柴油混合燃烧试验研究。结果表明,通过优化供油系统参数,在柴油机上掺烧D30(二甲醚柴油质量分数比3∶7),动力性与原柴油机相当,燃油经济性有所改善,PM排放大幅度下降,NOx在整个负荷范围内得到控制。     

柴油机新技术应用于二甲醚发动机性能试验研究

将柴油机增压技术、废气再循环技术、共轨式燃料喷射技术应用于二甲醚(DME)发动机，探讨了在各种技术条件下发动机的排放性能、动力性和经济性。结果表明，共轨式燃料系统有利于解决DME燃料的可压缩性和泄漏问题；进气增压技术有利于改善燃烧，降低排放和能量消耗率；废气再循环技术可以有效地降低No2排放；进气增压和适度的废气再循环率相结合，可以同时降低排放和改善能量消耗率，有利于达到超低排放的要求。     

二甲醇(DME)发动机共轨燃料系统的试验研究

针对二甲醚燃料饱和蒸气压高、黏度低、易与空气形成混合气等特性,开发了低压共轨燃油系统。主要进行了系统的总体设计、电子控制单元(ECU)的软硬件开发和在油泵台架上的试验。试验结果表明,在新开发系统的驱动下,喷油器启合及时,喷射有力,雾化效果好;并获取供油量的MAP图,实现了对喷油量和喷油定时的外触发、外同步的反馈控制。     

柴油机燃用醇醚-柴油混合燃料的燃烧特性与排放的试验研究

在增压中冷4100柴油机上进行了D40(含40%质量分数二甲醚的二甲醚柴油混合燃料)、M15(含15%体积分数甲醇的甲醇柴油混合燃料)和柴油3种燃料燃烧特性与污染物排放的试验研究。结果表明,D40发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均低于柴油机,燃烧持续期与柴油机相当;M15发动机的最高燃烧压力和峰值放热率均高于柴油机,燃烧持续期较短;D40发动机的NOx排放和烟度均明显低于柴油机,可较好地解决NOx和碳烟排放之间此消彼长的问题;M15发动机可以降低碳烟排放,但NOx的排放明显上升。两种混合燃料发动机的HC排放在全转速范围均高于柴油机,而CO排放在低转速时低于柴油机,高转速时高于柴油机。     

Influence of nozzle hole diameter and orifice diameter on dme spray to get the similar heat value with diesel spray using the constant volume chamber

Low heating value (LHV) of di-methyl ether (DME) is lower than that of diesel. To get the similar heat value with diesel from the diesel engine operation, single injection quantity of DME should be increased. This investigation was tried to increase the injection quantity of DME by the modified diesel injector and investigated the penetration length and spray angle of DME spray. DME was injected by using three-type modified diesel injectors those nozzle-hole diameters (Injector 1: 1.66 mm, Injector 2 and 3: 0.25 mm) and orifice diameters were different (Injector 1 and 2: 0.6 mm, Injector 3: 1 mm). Spray characteristics of DME was investigated with a various ambient pressures (2.5, 5.0 MPa) in the constant volume chamber and a fuel was injected by varied injection pressure from 35 to 70 MPa by interval of 5 MPa using a DME common rail fuel injection system. The result shows that DME injection quantity by Injector 3 was 1.69 ~ 2.02 times larger than that of diesel injection quantity by Injector 1. In this case, DME spray got the similar heat value compared with diesel spray. The penetration speed of DME spray by Injector 3 was the fastest, thus when the spray development was end, the penetration length of DME spray by Injector 3 was the longest compared with the other cases. In case of the spray angle, Injector 2 and 3 had the similar spray angle and these were larger than that of diesel and DME sprays by Injector 1. As the result, Injector 3 was the solution for how to solve the low heating value of DME.     

二甲醚汽车的研究现状及发展前景

二甲醚（DME）具有良好的燃烧性能,可以替代柴油用作清洁的汽车燃料。二甲醚汽车凭借其超低排放的优势,将得到更广泛的应用。文章介绍了二甲醚的物理化学性质、来源以及二甲醚在汽车发动机上的应用。同时指出二甲醚的蒸发压力过高、热值较低、粘度过低等一系列问题以及改进方法和发展方向。指出二甲醚作为替代燃料应用于汽车领域具有很大的优势,应该得到国家相关部门的技术及资金支持。