低比例二甲醚—柴油混合燃料互溶性及燃烧特性研究.pdf

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1、10内燃机与配件2011年第l2期低比例二甲醚一柴油混合燃料互溶性及燃烧特性研究StudyontheMisciblePropertiesandCombustionCharacteristicofLowProportionDimethyIEther(DME)／BlendDiesel杨敬(太原理工大学)[摘要]研究了二甲醚一柴油混合燃料的互溶性，并在直喷式柴油机上进行了低比例二甲醚和高比例柴油混合燃料的试验研究，对原柴油机低压供油系统进行了技术改造，其他参数未做改变。结果表明：不同比例二甲醚与柴油，易于互溶且不

2、易分层，当环境温度达到70ClC，高压釜内部压力保持在2MPa，即可保证二甲醚保持液态，与柴油互溶良好。由于混合燃料含氧量增加，燃烧完全，燃油经济性有所改善且提高了原柴油机的动力性。燃用低比例混合燃料No的排放比燃用柴油为高，碳烟排放随着二甲醚添加比例的增加而下降。[关键词]二甲醚柴油机混合燃料互溶性Keywords：DMEDieselengineBlendedfuelMiscibilityperformance1概述与柴油是互溶还是分层?在一定压力和温度下两种二甲醚fDME)是近年来国外开发的一种极有液体

3、的互溶性如何?混合后体积如何变化?这些问题发展前途的清洁柴油机代用燃料。它的低热值和十对发动机的动力性和尾气排放都有直接影响。理论六烷值都较高，且能实现全负荷范围内的无碳烟运上来说，二甲醚是氢键受体，又有一定的偶极矩，可以溶解醇及卤代烃等，同时，它又有C—H键存在，故行，NOX排放也可以显著减少。发动机作少量的改也能溶解烃类等非极性化合物。柴油主要由C12一动，其动力性就可达到原柴油机的水平，是一种理C20烷烃构成。不溶于水而溶于有机溶剂．即柴油与想的适合压燃式发动机上的代用燃料『I_3】。本文进行了D5～

4、D20二甲醚一柴油混合燃料二甲醚可以实现互溶。由于二甲醚燃料常温、常压(D5、D10、D20燃料分别表示混合燃料中二甲醚的下为气态，为了观察二甲醚与柴油在不同比例、不质量分数为5％、10％、20％)的互溶性的研究，并对同压力、不同温度下时各自的体积及两者混合后体积的变化还有两种燃料的混合情况，采用了高压D5一D20混合燃料及柴油进行了动力性、经济性、排釜。高压釜前后为耐高压的钢化玻璃，内部依靠氮放的对比试验研究。气加压，同时高压釜与温度传感器和压力传感器相2混合燃料的互溶性研究连，可实时观测高压釜内的温度和

5、压力，利用烘箱二甲醚的粘度低，柴油的粘度是二甲醚液体粘可加热高压釜内的不同比例二甲醚和柴油两种混度的15倍左右．柴油本身是燃料，将一定比例的二合燃料，烘箱内温度由PID控制仪控制。甲醚和柴油混合，有利于提高燃料的粘度，也有利试验中先将柴油使用注射器注入高压釜内。再于二甲醚的燃烧．对维持发动机的正常运行有一定将二甲醚缓慢加入高压釜内，然后依靠氮气加压，的促进作用。但是若想在柴油机中燃用二甲醚柴油使高压釜内压力达到2MPa．此时两种液体分层明混合燃料，二甲醚与柴油必须混合均匀，最好互溶。如果二甲醚、柴油分层，则

6、对燃烧的均匀性和发动显，界限清楚，柴油在下部，二甲醚液体在上部。室机工作过程的稳定性有明显影响。所以二甲醚液体温下，将高压釜内部压力加压至2MPa，稍许摇动杨敬：低比例二甲醚一柴油混合燃料互溶性及燃烧特性研究后．可观察到二甲醚与柴油混合均匀说明两种燃料可以互溶，但静态下互溶较为缓慢，在外力作用下(摇动)可加快两种燃料的互溶。图1为高压釜中的混合燃料在烘箱中加热(可加热至60℃、7O℃、80℃)。高压釜内溶液的液面随温度的升高而明显升高，溶液中无气泡产生，且两种燃料依然混合均匀。即二甲醚与柴油混合燃料发动机的

7、低压油路内压碍o力t>2MPa时，当发动机长时间工作后，靠近发动机4．加压泵5l过滤器储油杯6．高压油泵7．聩油器机体的低压油路内的混合燃料受热，温度较高，混图2二甲醚供油系统结构示意图合燃料依然混合均匀，且二甲醚燃料依然保持液4结果分析态，从而防止气阻的产生。试验比较了柴油机燃用柴油和D5、D10、D20燃料的发动机动力性能、燃油消耗率和排放性能。350300250200l50i000U图1混合燃料加热至70℃的状态800i000i200l400l600lSO02000air．nlin一由互溶性试验可知．

8、在发动机台架试验中，(a)发动机外特性油耗对比如果灌装二甲醚、柴油两种燃料结束时，直接进∞行台架试验，是不恰当的，这样会先期燃烧的是40柴油。而后为二甲醚，而不是混合均匀的二元燃料．会给试验结果带来不准确，所以在开始台架g50实验前，应适当摇动燃料罐。同样在车用柴油机Zzo上燃用二甲醚和柴油两种混合燃料时，往油箱中加注燃料时，首先应使两种燃料混合均匀后再加l0入车辆的油罐中。03发动机试验装置SO0l000120