低比例二甲醚—柴油混合燃料互溶性及燃燒特性研究.pdf

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1、10內(nèi)燃機(jī)與配件2011年第l2期低比例二甲醚一柴油混合燃料互溶性及燃燒特性研究StudyontheMisciblePropertiesandCombustionCharacteristicofLowProportionDimethyIEther(DME)／BlendDiesel楊敬(太原理工大學(xué))[摘要]研究了二甲醚一柴油混合燃料的互溶性，并在直噴式柴油機(jī)上進(jìn)行了低比例二甲醚和高比例柴油混合燃料的試驗(yàn)研究，對(duì)原柴油機(jī)低壓供油系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，其他參數(shù)未做改變。結(jié)果表明：不同比例二甲醚與柴油，易于互溶且不

2、易分層，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到70ClC，高壓釜內(nèi)部壓力保持在2MPa，即可保證二甲醚保持液態(tài)，與柴油互溶良好。由于混合燃料含氧量增加，燃燒完全，燃油經(jīng)濟(jì)性有所改善且提高了原柴油機(jī)的動(dòng)力性。燃用低比例混合燃料No的排放比燃用柴油為高，碳煙排放隨著二甲醚添加比例的增加而下降。[關(guān)鍵詞]二甲醚柴油機(jī)混合燃料互溶性Keywords：DMEDieselengineBlendedfuelMiscibilityperformance1概述與柴油是互溶還是分層?在一定壓力和溫度下兩種二甲醚fDME)是近年來(lái)國(guó)外開(kāi)發(fā)的一種極有液體

3、的互溶性如何?混合后體積如何變化?這些問(wèn)題發(fā)展前途的清潔柴油機(jī)代用燃料。它的低熱值和十對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和尾氣排放都有直接影響。理論六烷值都較高，且能實(shí)現(xiàn)全負(fù)荷范圍內(nèi)的無(wú)碳煙運(yùn)上來(lái)說(shuō)，二甲醚是氫鍵受體，又有一定的偶極矩，可以溶解醇及鹵代烴等，同時(shí)，它又有C—H鍵存在，故行，NOX排放也可以顯著減少。發(fā)動(dòng)機(jī)作少量的改也能溶解烴類等非極性化合物。柴油主要由C12一動(dòng)，其動(dòng)力性就可達(dá)到原柴油機(jī)的水平，是一種理C20烷烴構(gòu)成。不溶于水而溶于有機(jī)溶劑．即柴油與想的適合壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上的代用燃料『I_3】。本文進(jìn)行了D5～

4、D20二甲醚一柴油混合燃料二甲醚可以實(shí)現(xiàn)互溶。由于二甲醚燃料常溫、常壓(D5、D10、D20燃料分別表示混合燃料中二甲醚的下為氣態(tài)，為了觀察二甲醚與柴油在不同比例、不質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％、10％、20％)的互溶性的研究，并對(duì)同壓力、不同溫度下時(shí)各自的體積及兩者混合后體積的變化還有兩種燃料的混合情況，采用了高壓D5一D20混合燃料及柴油進(jìn)行了動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排釜。高壓釜前后為耐高壓的鋼化玻璃，內(nèi)部依靠氮放的對(duì)比試驗(yàn)研究。氣加壓，同時(shí)高壓釜與溫度傳感器和壓力傳感器相2混合燃料的互溶性研究連，可實(shí)時(shí)觀測(cè)高壓釜內(nèi)的溫度和

5、壓力，利用烘箱二甲醚的粘度低，柴油的粘度是二甲醚液體粘可加熱高壓釜內(nèi)的不同比例二甲醚和柴油兩種混度的15倍左右．柴油本身是燃料，將一定比例的二合燃料，烘箱內(nèi)溫度由PID控制儀控制。甲醚和柴油混合，有利于提高燃料的粘度，也有利試驗(yàn)中先將柴油使用注射器注入高壓釜內(nèi)。再于二甲醚的燃燒．對(duì)維持發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行有一定將二甲醚緩慢加入高壓釜內(nèi)，然后依靠氮?dú)饧訅海拇龠M(jìn)作用。但是若想在柴油機(jī)中燃用二甲醚柴油使高壓釜內(nèi)壓力達(dá)到2MPa．此時(shí)兩種液體分層明混合燃料，二甲醚與柴油必須混合均勻，最好互溶。如果二甲醚、柴油分層，則

6、對(duì)燃燒的均勻性和發(fā)動(dòng)顯，界限清楚，柴油在下部，二甲醚液體在上部。室機(jī)工作過(guò)程的穩(wěn)定性有明顯影響。所以二甲醚液體溫下，將高壓釜內(nèi)部壓力加壓至2MPa，稍許搖動(dòng)楊敬：低比例二甲醚一柴油混合燃料互溶性及燃燒特性研究后．可觀察到二甲醚與柴油混合均勻說(shuō)明兩種燃料可以互溶，但靜態(tài)下互溶較為緩慢，在外力作用下(搖動(dòng))可加快兩種燃料的互溶。圖1為高壓釜中的混合燃料在烘箱中加熱(可加熱至60℃、7O℃、80℃)。高壓釜內(nèi)溶液的液面隨溫度的升高而明顯升高，溶液中無(wú)氣泡產(chǎn)生，且兩種燃料依然混合均勻。即二甲醚與柴油混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的

7、低壓油路內(nèi)壓礙o力t>2MPa時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作后，靠近發(fā)動(dòng)機(jī)4．加壓泵5l過(guò)濾器儲(chǔ)油杯6．高壓油泵7．聵油器機(jī)體的低壓油路內(nèi)的混合燃料受熱，溫度較高，混圖2二甲醚供油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖合燃料依然混合均勻，且二甲醚燃料依然保持液4結(jié)果分析態(tài)，從而防止氣阻的產(chǎn)生。試驗(yàn)比較了柴油機(jī)燃用柴油和D5、D10、D20燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能、燃油消耗率和排放性能。350300250200l50i000U圖1混合燃料加熱至70℃的狀態(tài)800i000i200l400l600lSO02000air．nlin一由互溶性試驗(yàn)可知．

8、在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)中，(a)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性油耗對(duì)比如果灌裝二甲醚、柴油兩種燃料結(jié)束時(shí)，直接進(jìn)∞行臺(tái)架試驗(yàn)，是不恰當(dāng)?shù)?，這樣會(huì)先期燃燒的是40柴油。而后為二甲醚，而不是混合均勻的二元燃料．會(huì)給試驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)不準(zhǔn)確，所以在開(kāi)始臺(tái)架g50實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)適當(dāng)搖動(dòng)燃料罐。同樣在車(chē)用柴油機(jī)Zzo上燃用二甲醚和柴油兩種混合燃料時(shí)，往油箱中加注燃料時(shí)，首先應(yīng)使兩種燃料混合均勻后再加l0入車(chē)輛的油罐中。03發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)裝置SO0l000120