二甲醚-液化石油气混合燃料..docVIP

二甲醚/液化石油气混合燃料 火花点火发动机的燃烧和排放性能研究 （发动机的研究团队，绿色生态机械研究室，韩国机械与材料研究所，171, Jang-Dong, Yuseong-gu, Taejon 305-343, 韩国） 摘要 这项研究中，电火花点火的发动机工作在二甲醚和液化石油气混合条件下被以实验的方式研究。在个别项目，性能，排放特性（包括碳氢化合物，CO，和NOx排放），以及汽油机在DME和LPG燃料掺混燃烧工作在1800~3600rpm时的燃烧稳定性。 结果表明通过混合20%的DME燃料对于较宽范围负荷的发动机达到稳定的工况是可能的。而且，我们证明，达到10%的DME，发动机输出功率与纯LPG是可相比的。废气排放检测表明，在较低发动机转速下，使用混合燃料时，CH和NOx排放有所增加。然而，随着混合燃料的使用，发动机的功率输出是减少的，而且制动燃油消耗率会严重恶化，因为DME的能量含量与LPG相比非常低。此外，由于DME较高的十六烷值，爆震会随DME而显著增加。 考虑到发动机功率输出和废气排放的结果，通过混合上升到10%的DME混合燃料可用来和LPG相替换，并且DME掺混LPG燃料预期有扩大DME市场的潜力。 关键词 二甲醚 液化石油气 混合燃料 电火花点火 代用燃料 引言 最近，许多研究实施在可替换燃料上，由于对较低的燃油消耗率和废气排放要求的增加。DME混合燃料产品的潜力被证实，而且作为一种燃料是有前途的。作为一种能源，DME在21世纪吸引了非常大的注意，出于它是多元化能源，而且有很好的物理、化学及存储性能。在亚洲，家庭和运输的能源需求迅速增加，作为一种可替代燃料，使用DME是非常有前途的。 DME的毒性很低，和LPG等同，它是通过光化学反应生成臭氧的。基于它的无毒性，合适的可溶性以及室温下的蒸汽压，定量的DME可作为喷雾器的压缩气体实现商业化生产。乍一看，当用在柴油机上时，DME似乎是一种特别好的、有效的可替代燃料，并且几乎是无烟燃烧。不仅是因为它有较低的自燃温度且几乎是瞬间蒸发，而且由于在燃料中分子结构缺少直的C-C键以及氧原子（35%左右的质量）的存在。此外，一个设计适当的燃料供给系统，当DME与柴油相比时，NOx的排放被认为是较低的。DME作为一种添加剂或点火增强剂甚至能够用于各种燃料在传统的柴油燃烧中，双燃料工况和均质压燃工况中。丙烷，氢气和天然气以及DME的援助，都已被测试作为柴油的替代品。 DME的燃料特性和丁烷相似，但是DME的低热值只有丁烷的63%，这意味着每个循环需要更大量的燃料来确保相同的发动机功率。当LPG溶于DME时，混合燃料与主体液体燃料（DME）相比具有较高的能量含量。 由于不断增加的LPG价格，DME作为用于烹饪和取暖的替代品已经在日本和中国被广泛测试。另外，LPG–DME混合物（高达30%的DME的质量）已广泛应用在中国家庭。在韩国，2005年的LPG消耗量是790万吨，几乎50%来自汽车。现有的LPG的车辆和气瓶充装站可以很容易地修改处理LPG–DME的共混物，同时，假设在LPG中使用20%的DME，需求预计将在韩国仅约186万吨。然而，在柴油机中应用DME的技术尚未完全建立，因此LPG-DME混合燃料是一个非常可靠的方式对于在燃料市场上大规模使用DME。火花点火的发动机工作在LPG-DME混合燃料条件下是通过实验研究的。 表格1.DME和LPG燃料的特性 规格 二甲醚 正丁烷 化学结构 液体密度 667 579 分子量(g/mol) 46.07 58.12 空燃比 9.00 15.46 蒸汽压力(kPa) 539 210 沸点(℃) -25.0 -0.5 汽化潜热(kJ/kg) 467 358 辛烷值 55-60 - 低热值 (MJ/kg) 28.80 45.72 表格2.V6 DOHC的LPG发动机规格 规格 资源 发动机型号 V6 DOHC LPi 缸径冲程(mm) 86.775 压缩比 10.4 位移 (cc) 2656 最大功率(KW) 121.4@5400 rpm 最大扭矩(N m) 245@4000 rpm 实验设备 2.1.测试发动机 所有的发动机台架试验是在一个2.7升的火花点火并配备了液相喷射系统的发动机上进行（第三代LPG喷射系统）。在这种燃油供给系统中，被压缩成液相的LPG通过进气口注入。该系统能够产生的功率相当于一个小排量汽油发动机。该发动机的特点总结由表2提供。图1是本研究中使用的实验装置示意图。试验是在连接到发动机的一个电涡流测功机上进行的（最大制动功率=300 Ps / 3200 rpm，最大制动力矩=700 Nm）。为了监测发动机的运