柴油機(jī)燃用甲醇柴油的研究現(xiàn)狀

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1、柴油機(jī)燃用甲醇柴油的研究現(xiàn)狀摘要：本文對(duì)柴油機(jī)燃用甲醇的技術(shù)采取的幾種主要方法做了詳細(xì)的敘述，其中包括乳化法、雙噴射法、助燃法和壓燃法，并指出甲醇在使用中存在的一些問題。關(guān)鍵詞：甲醇-柴油燃用技術(shù)柴油機(jī)中圖分類號(hào)：TK428.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（b）-0204-01隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油后備資源不足的問題已充分顯現(xiàn)，石油類燃料的大量消耗及其造成的大氣污染是運(yùn)輸動(dòng)力急需解決的問題，解決辦法是用代用燃料部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃料，開發(fā)煤制燃料是解決此問題的一條重要途徑。甲醇替代柴油應(yīng)成為替代燃料發(fā)展的重點(diǎn)，從甲醇的特點(diǎn)和現(xiàn)階段柴油機(jī)燃用甲醇柴油的研究可以看

2、出甲醇在作為以后的替代環(huán)保型燃料上已經(jīng)具有相當(dāng)大的物性優(yōu)勢(shì)和科學(xué)研究進(jìn)展上的優(yōu)勢(shì)。1甲醇的特點(diǎn)6在現(xiàn)有替代能源中，與柴油相比，同時(shí)具有資源廣泛性、易獲得性、方便輸運(yùn)性、費(fèi)用可接受性的唯有甲醇。甲醇資源豐富，價(jià)格適宜，且具有良好的燃料性能。使用甲醇代替柴油有利于能源多元化，有利于節(jié)能減排，促進(jìn)燃料能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高發(fā)動(dòng)機(jī)高原動(dòng)力。與汽油柴油相比甲醇具有和汽油柴油相近的物理性質(zhì)但也有自身的理化性質(zhì)的優(yōu)越性。甲醇的沸點(diǎn)比柴油低，混合氣形成較快，且比較均勻，有利于完全燃燒。除此之外，由于甲醇汽化潛熱較大，形成混合氣時(shí)會(huì)降低進(jìn)氣溫度，從而提高充氣系數(shù)，在一定程度上可改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒，提高熱效

3、率，降低進(jìn)氣溫度也可以抑制NOX和碳煙的形成。甲醇在作為替代燃料的同時(shí)還有自身的不足之處，例如：甲醇作為柴油機(jī)代用燃料的最大困難是其十六烷值太低，自燃溫度高，難以靠壓燃方式著火。甲醇的潤(rùn)滑性較差，易導(dǎo)致燃料供給系統(tǒng)磨損，對(duì)氣缸等燃耗容器的使用壽命有所削減。2柴油機(jī)燃用甲醇燃料的研究現(xiàn)狀之燃用技術(shù)現(xiàn)階段研究顯示對(duì)柴油機(jī)燃用甲醇的技術(shù)主要采取如下幾種方法。2.1乳化法2.1.1普通乳化乳化法是將柴油與甲醇燃料進(jìn)行均勻乳化混合，然后以與純柴油一樣的噴入方式噴入柴油機(jī)進(jìn)行燃燒，這種普通乳化制備方法需要在制備過程中添加助溶劑并使用超聲波振動(dòng)。不需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，也無需添加任何輔助裝置

4、。但所需的乳化劑較昂貴會(huì)因此增加成本。6乳化液穩(wěn)定性方面：溫度和助溶劑對(duì)甲醇柴油混合燃料的穩(wěn)定性有很大影響，通過對(duì)混合燃料進(jìn)行臨界互溶溫度測(cè)試[1]，可以得出摻混甲醇比例、助溶劑比例與臨界互溶溫度之間的關(guān)系，最終發(fā)現(xiàn)在甲醇柴油混合燃料中加入一定的助溶劑可以制備穩(wěn)定的替代燃料。燃油的粘度影響方面：燃油的粘度會(huì)對(duì)供油系統(tǒng)的潤(rùn)滑和燃油的霧化效果產(chǎn)生影響。吳東垠和仝麗娟等人采用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)分別測(cè)量了當(dāng)乳化劑和分散相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化時(shí)，乳化劑和分散相的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均對(duì)乳化液黏度有影響，但是乳化劑含量對(duì)乳化液黏度的影響要小于分散相含量的影響。2.1.2微乳化應(yīng)用微乳化理論可以制備均勻穩(wěn)定的甲醇柴油混合

5、燃料，方法是向甲醇柴油中添加表面活性劑（如油酸）[2]，或是向甲醇柴油中添加微乳化劑（異丁醇、大豆油等），微乳化不同于普通乳化，這種方法不需要添加助溶劑也不需要使用超聲波振動(dòng)。微乳化液穩(wěn)定性方面：微乳化甲醇柴油的穩(wěn)定性受組分和溫度的影響較大。宋印東、袁銀男等人研究了微乳化甲醇柴油混合燃料的穩(wěn)定性，測(cè)定了不同組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)微乳化甲醇柴油的分層時(shí)間和分層溫度的影響[3]，研究得出各組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到相應(yīng)比例后可使甲醇柴油穩(wěn)定保存一年，油酸、乙酸乙酯、異丁醇分層溫度（70℃左右）比含水甲醇柴油更高（50℃）。6甲醇含量對(duì)燃燒和排放特性的影響方面：在甲醇和柴油混合制備乳化液過程中，甲醇含量對(duì)

6、混合液特性起重要作用，同時(shí)，甲醇含量對(duì)混合燃料的燃燒特性也具有較大影響，劉亞哲在使用高壓共軌增壓發(fā)動(dòng)機(jī)研究甲醇柴油混合燃料的燃燒和排放特性時(shí)[4]，發(fā)現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下增加混合燃料中甲醇的含量后，發(fā)動(dòng)機(jī)的最高燃燒壓力、最高燃燒放熱率和最高燃燒溫度都會(huì)逐漸升高。2.2雙噴射法此方法可以通過噴射甲醇降低燃燒室和壁面的溫度，大幅降低NOX排放，兩個(gè)噴嘴都是缸內(nèi)直噴，可以各自控制調(diào)節(jié)噴射量，方便準(zhǔn)確。但是缸內(nèi)雙噴射法也有很大缺陷，因?yàn)樾枰獙?duì)柴油機(jī)進(jìn)行改造，在其內(nèi)部同時(shí)安裝兩套噴嘴使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且工作壓力大，易使系統(tǒng)部件磨損嚴(yán)重，壽命較短。首先，關(guān)注進(jìn)氣道噴射甲醇對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能及排放的影

7、響。研究進(jìn)氣道噴甲醇對(duì)增壓中冷柴油機(jī)性能的影響[5]，研究表明用甲醇代替柴油，在低負(fù)荷時(shí)可以降低缸內(nèi)最高爆發(fā)壓力，隨著負(fù)荷的增大，燃燒壓力峰值升高但升幅很小。在排放方面，極大降低了NOX的排放，降幅高達(dá)72%，但是HC、CO排放增加。6其次，引燃油量的變化也會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能及排放產(chǎn)生較大影響。鄒洪波，王利軍，劉圣華研究了引燃油量對(duì)柴油引燃甲醇雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排放的影響[6]，方法是在TY1100型直噴柴油機(jī)上使用不同比例的引燃柴油，結(jié)果表明，引燃柴油比例為28.9%