二甲醚-液化石油氣混合燃料

二甲醚/液化石油氣混合燃料火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒和排放性能爭(zhēng)論韓國(guó)〕〔發(fā)動(dòng)機(jī)的爭(zhēng)論團(tuán)隊(duì)，綠色生態(tài)機(jī)械爭(zhēng)論室，韓國(guó)機(jī)械與材料爭(zhēng)論所，171,Jang-Dong,Yuseong-gu,Taejon305-343,韓國(guó)〕摘要這項(xiàng)爭(zhēng)論中，電火花點(diǎn)火的發(fā)動(dòng)機(jī)工作在二甲醚和液化石油氣混合條件下被〔CO，和NOx排放DMELPG1800~3600rpm的燃燒穩(wěn)定性。NOx排放有所增加。然而，隨著混合燃料的使用，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出是削減20%DME燃料對(duì)于較寬范圍負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)穩(wěn)定的10%DME，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與純LPGCHNOx排放有所增加。然而，隨著混合燃料的使用，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出是削減相比格外的，而且制動(dòng)燃油消耗率會(huì)嚴(yán)峻惡化，由于DME的能量含量與LPG相比格外DMEDME而顯著增加。10%DME混DMELPGDME市場(chǎng)的潛力。關(guān)鍵詞二甲醚 液化石油氣混合燃料電火花點(diǎn)火代用燃料引言最近，很多爭(zhēng)論實(shí)施在可替換燃料上，由于對(duì)較低的燃油消耗率和廢氣排放DME且有很好的物理、化學(xué)及存儲(chǔ)性能。在亞洲，家庭和運(yùn)輸?shù)哪茉葱枨罂焖僭黾樱珼ME是格外有前途的。DME的毒性很低，和LPG等同，它是通過(guò)光化學(xué)反響生成臭氧的?；谒臒o(wú)毒性，適宜的可溶性以及室溫下的蒸汽壓，定量的DME可作為噴霧器的壓縮氣體實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。乍一看，當(dāng)用在柴油機(jī)上時(shí)，DME似乎是一種特別好且?guī)缀跏撬查g蒸發(fā)，而且由于在燃料中分子構(gòu)造缺少直的C-C鍵以及氧原子左右的質(zhì)量〕的存在。此外，DME與柴油相比時(shí)，NOx柴油相比時(shí)，NOx的排放被認(rèn)為是較低的。DME作為一種添加劑或點(diǎn)火增加劑DME的救濟(jì)，都已被測(cè)試作為柴油的替代品。DME的燃料特性和丁烷相像，但是DME63%，這意味著每個(gè)循環(huán)需要更大量的燃料來(lái)確保一樣的發(fā)動(dòng)機(jī)功率。當(dāng)LPG溶于DME時(shí)，混合燃料與主體液體燃料〔DME〕相比具有較高的能量含量。由于不斷增加的由于不斷增加的LPG價(jià)格，DME作為用于烹飪和取暖的替代品已經(jīng)在日本DME的質(zhì)量〕已廣50%來(lái)自L(fǎng)PGLPG–DME的共DME的技術(shù)尚未完全建立，因此DME的技術(shù)尚未完全建立，因此LPG-DME混合燃料是一DME?；鸹c(diǎn)火的發(fā)動(dòng)機(jī)工作LPG-DME混合燃料條件下是通過(guò)試驗(yàn)爭(zhēng)論的。1.DMELPG燃料的特性規(guī)格

二甲醚32

正丁烷CH4 10液體密度667579g/mol)46.0758.12空燃比9.0015.46蒸汽壓力(kPa)539210-25.0-0.5汽化潛熱(kJ/kg)467358辛烷值55-60-低熱值(MJ/kg) 28.80 45.722.V6DOHCLPG發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)格規(guī)格發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)缸徑?jīng)_程(mm)壓縮比位移(cc)最大功率(KW)最大扭矩(Nm)試驗(yàn)設(shè)備測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)

資源V6DOHCLPi86.77510.42656121.4@5400rpm245@4000rpm2.7升的火花點(diǎn)火并配備了液相噴射系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)展〔第三代LPG噴射系統(tǒng)。在這種燃油供給系統(tǒng)中，被壓縮成液相發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)展〔第三代LPG噴射系統(tǒng)。在這種燃油供給系統(tǒng)中，被壓縮成液相該發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)總結(jié)由表2供給。圖1是在連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)電渦流測(cè)功機(jī)上進(jìn)展的〔最大制動(dòng)功率=300Ps/3200rp，最大制動(dòng)力矩=700Nm。為了監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行參數(shù)〔相對(duì)負(fù)荷，進(jìn)氣質(zhì)量，冷卻液溫度，值，等等，轉(zhuǎn)變?nèi)剂媳O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，一個(gè)可編程的發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)〔EMS〕和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)〔ETASMAC2〕被應(yīng)用。熱電偶和壓電壓力傳λ計(jì)被用來(lái)準(zhǔn)確地掌握發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比。此外，廢氣〔HoribaMEXA7100〕COCO，THC，NOx的排放。最終，制動(dòng)比油耗〔BSFC〕通過(guò)氣瓶使用平衡過(guò)程中重量的變化被測(cè)量。發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試步驟DME混合比對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的影響從而進(jìn)展了一系列的測(cè)試，制動(dòng)比油耗，廢氣溫度，和燃燒穩(wěn)定性。發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速〔1200–5200rpm〕和負(fù)荷〔低負(fù)荷，節(jié)氣門(mén)全開(kāi)的條件下〕下運(yùn)行。質(zhì)量分?jǐn)?shù)從荷〔低負(fù)荷，節(jié)氣門(mén)全開(kāi)的條件下〕下運(yùn)行。質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0～30%的DME混合燃料被使用，同時(shí)測(cè)量1800～3600rpm燃料被使用，同時(shí)測(cè)量1800～3600rpm的廢氣排放。測(cè)試結(jié)果的一些不確定性是由于冷卻液溫度，油溫，進(jìn)氣溫度，環(huán)境溫度和確定性和測(cè)試結(jié)果的不確定性變化平均被掌握在3%以?xún)?nèi)。結(jié)果和爭(zhēng)論DMEDME共混物的發(fā)動(dòng)機(jī)性能0～30%DME混合燃料，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，制動(dòng)比油耗，排氣DME混合燃料〔0%，10%10%，20%和30%〕在1200–5200rpm節(jié)氣門(mén)全開(kāi)〔WOT〕的工況下。發(fā)動(dòng)機(jī)的DMEDME含量的增加時(shí)，DME10%時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)扭LPG30%DMELPG工況，發(fā)動(dòng)機(jī)20%ECU燃油映射數(shù)據(jù)是固定的，無(wú)論燃料的成分，45.72MJ/kg隨隨DME含量的增加而削減。另外，高負(fù)荷很簡(jiǎn)潔發(fā)生爆震，由于DME較高的十六烷值。十六烷值。ECU通過(guò)延緩點(diǎn)火定時(shí)來(lái)消退爆震，從而造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的削減。30%〕1200–5200rpm節(jié)氣門(mén)全開(kāi)〔WOT〕的工況下的制動(dòng)比油耗。由于DME較低的能量密度隨著DME10%或者更少時(shí)，制動(dòng)比油耗顯示出和純LPG工作時(shí)特性。對(duì)于30%DMELPG30%4DME共混物在節(jié)氣門(mén)全開(kāi)的條件下對(duì)排氣溫度的測(cè)量。由于DMEλ值比丁烷低，所以排氣氣體溫度隨DME含量的增加而增加。因此，混合燃料的λ值高于丁烷是由于而導(dǎo)致一個(gè)較低的排氣溫度。此外，由于爆震，當(dāng)使用DME混合燃料時(shí)點(diǎn)火時(shí)間被延遲，這是造成廢氣溫度上升的另一個(gè)緣由。 = f sfcg/kWhQ

MJ/kgHV

= 3600 f

HV燃油消耗率sfc:燃油消耗率Q:低熱值考慮到每個(gè)循環(huán)燃料的質(zhì)量，在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放大量的能量。在節(jié)氣門(mén)全DME5所示。對(duì)于相對(duì)較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)考慮到每個(gè)循環(huán)燃料的質(zhì)量，在燃燒過(guò)程中會(huì)釋放大量的能量。在節(jié)氣門(mén)全DME5所示。對(duì)于相對(duì)較低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)料轉(zhuǎn)換效率大大降低，由于具有較高的DME混合物的燃油消耗率高于較低的高于丁烷L(zhǎng)PG100。這個(gè)結(jié)果是由混合燃料較小的低熱值引起的，即使丁烷10%DME混合物是相當(dāng)?shù)摹２煌珼ME混合物的缸壓分析6說(shuō)明，DME1800rpm6說(shuō)明，DME1800rpm40Nm負(fù)荷條件下的燃燒DMEDME含量時(shí)，會(huì)DMEDME與點(diǎn)火定時(shí)保持不變。發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放排氣總烴〔THC排氣總烴〔THC〕測(cè)量在圖7給出。由于DME與丁烷混合，THC略有增加；THC350ppmCO排放的趨勢(shì)相全都〔8150Nm負(fù)載工況下，無(wú)論DME的含量如何發(fā)動(dòng)機(jī)都工作在化學(xué)當(dāng)量的工況。在這些工況下，當(dāng)DME工作在化學(xué)當(dāng)量的工況。在這些工況下，當(dāng)DME的含量較高時(shí)CO排放量也較150Nm扭矩時(shí)，總的空燃比是更大，并引起CO排放量的突然增加。NOxNOx排放如圖9所示。DME混合物產(chǎn)生更多的NOx排放，由于燃燒溫度跟DMEDME火溫度從而誘導(dǎo)過(guò)早開(kāi)頭燃燒。過(guò)早的開(kāi)頭燃燒會(huì)導(dǎo)致高的峰值壓力和長(zhǎng)時(shí)間NOx的形成。然而，對(duì)于30%DME火溫度從而誘導(dǎo)過(guò)早開(kāi)頭燃燒。過(guò)早的開(kāi)頭燃燒會(huì)導(dǎo)致高的峰值壓力和長(zhǎng)時(shí)間NOx的形成。然而，對(duì)于30%DME混合物，會(huì)由于爆震引起NOx排放量突然削減。DMENOx排放。當(dāng)爆震問(wèn)題。在火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，一旦發(fā)生爆震，點(diǎn)火時(shí)間延遲時(shí)，可導(dǎo)致NOx負(fù)200Nm負(fù)荷工況時(shí)荷工況時(shí)NOx排放會(huì)有一個(gè)突然的下降。燃燒穩(wěn)定性爆震是不期望的汽車(chē)點(diǎn)火狀況，常發(fā)生高負(fù)荷工況下的電火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。DME爆震是不期望的汽車(chē)點(diǎn)火狀況，常發(fā)生高負(fù)荷工況下的電火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。DME，它具有高的十六烷值，不適宜作為火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，而且會(huì)導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定的問(wèn)題。IMEP計(jì)算而來(lái)〕而言顯示了燃燒的穩(wěn)定5%IMEP_COV被認(rèn)為是打算了燃2%IMEP_COV。3.5.DME混合燃料的爆震由于DME燃料的高辛烷值，當(dāng)LPG由于DME燃料的高辛烷值，當(dāng)LPG混合DME的燃料用于火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)DME含量的變化在圖11一般來(lái)說(shuō)，爆震常常在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速和高負(fù)荷工況時(shí)觀(guān)看。對(duì)于丁烷燃料，爆震在高負(fù)荷工況且小于小于2023rpm時(shí)觀(guān)看DME爆震在高負(fù)荷工況且小于小于2023到最大負(fù)荷前的各種工況下都會(huì)發(fā)生。同時(shí)，當(dāng)DME到最大負(fù)荷前的各種工況下都會(huì)發(fā)生。同時(shí)，當(dāng)DME含量增加時(shí)，爆震發(fā)生面30%DME1/2負(fù)荷時(shí)觀(guān)看爆震。爆震會(huì)減的惡化。的惡化。20%DME20%DMEWOTλ修正ECUDME含量較高的燃料時(shí)，由于低化學(xué)計(jì)量的λλ〔k；相對(duì)空/燃比〕變得較小。圖12顯示的是在節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)依據(jù)DME含量的λ12顯示的是在節(jié)氣門(mén)全開(kāi)時(shí)依據(jù)DME含量的λ值。發(fā)動(dòng)機(jī)燃用丁烷時(shí)工作的λ0.86–0.9030%DMEλ區(qū)間0.92–0.96。狹小的空燃比會(huì)產(chǎn)生較小的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和較高的廢氣溫度，從20%DMEλ值僅僅設(shè)λ值。圖13-15說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、制動(dòng)燃油消耗率和排氣溫度在這個(gè)4%13%，排氣溫DME和LPG的摻混物卻削減整體的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩并嚴(yán)峻增加了制動(dòng)比油耗。結(jié)論LPG–DME的摻混物通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)展?fàn)幷?。性能，排放LPG–DME的摻混物通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)展?fàn)幷?。性能，排放特性〔包括CHCONOx排放，以及一個(gè)汽油機(jī)燃用DMELPG的燃燒穩(wěn)定性進(jìn)展檢測(cè)。從這項(xiàng)爭(zhēng)論中，可以得出以下結(jié)論。1.1.DMELPGDME含量的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩減小，制動(dòng)比油耗顯著增加。2.2.DME的化學(xué)計(jì)量的λDME含量的增加而增加。IMEP_COV未5%的工作條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒穩(wěn)定性都被保證，無(wú)論DME無(wú)論DME含量如何。4.隨著DME含量增加，爆震發(fā)生面積大幅度增加。5.5.20%DMEλλ值后，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和制動(dòng)燃鳴謝鳴謝對(duì)“中型液化石油氣車(chē)輛進(jìn)展”的資金和技術(shù)支持。作者要感謝KIMM對(duì)“中型液化石油氣車(chē)輛進(jìn)展”的資金和技術(shù)支持。參考文獻(xiàn)[1].MaroteauxF,DescombesG,SautonF.PerformanceandexhaustemissionsofadieselenginerunningwithDME.In:Proceedingsofthe2023ICEspringtechnicalconference,vol.1;2023.p.73–81.[2].JapanDMEforum.DMEhandbook;2023.[3].ArcoumanisC,BaeC,CrookesR,KinoshitaE.Thepotentialofdi-methylether(DME)asanalternativefuelforcompression–ignitionengines:areview.Fuel2023;87(2023):1014–30.[4].LongbaoZ,HewuW,DemingH,ZuohuaH.StudyofperformanceandcombustioncharacteristicsofaDME-fueledlight-dutydirect-injectiondieselengine.SAEpaper1999-01-3669;1999.[5].KapusP,OfnerH.DevelopmentoffuelinjectionequipmentandcombustionsystemforDIdieselsoperatedondi-methylether.SAEpaper950062;1995.[6].AnB,SatoY,LeeS,TakayanagiT.EffectsofinjectionpressureofcombustionofaheavydutydieselenginewithcommonrailDMEinjectionsystem.SAEpaper2023-01-1864;2023.[7].MurayamaT,MiyamotoN,YamadaT,KawashimaJ,ItowK.Amethodtoimprovethesolubilityandcombustioncharacteristicsofalcohol-dieselfuelblends.SAEpaper821113;1982.[8].CrookesRJ,Bob-ManuelKDH.Di-methyletherorrapeseedmethylester:apreferredalternativefueloptionforfuturedieselengineoperation.In:Proceedingsofthefifthinternationalcolloquiumonfuels;2023.p.181–7.[9].ChenZ,KonnoM,OgumaM,YanaiT.ExperimentalstudyofCInatural-gas/DMEhomogeneouschargeengine.SAEpaper2023-01-0329.SAETransJEng2023;109(3):442–51.[10].YeomK,JangJ,BaeC.HomogeneouschargecompressionignitionofLPGandgasolineusingvariablevalvetiminginanengine.Fuel2023;86(4):494–503.[11].KajitaniS,ChenCL,OgumaM,AlamM,RheeK.Directinjectiondieselengineoperatedwithpropane-DME-blendedfuel.SAEpaper982536;1998.[12].WeidouN,LijianT,DeweiF.RationalcognitionofDMEmarketinChina.In:ProceedingsofthethirdAsianDMEconference;2023.p.21–38.[13].KimB.KogasDMEbusiness.In:ProceedingsofthethirdAsianDMEconference;2023.p.197–205.[14].KangK.AheavydutyLPGleanburnengineusingLPisy