二甲醚(DME)发动机排放性研究

本文根据二甲醚(DME)的物理化学特性对其碳烟及NOx排放性进行分析,叙述了DME的NOx排放控制策略。分析结果表明:DME没有C-C键且燃料中氧含量较高,使DME发动机可以实现无烟燃烧;由于DME滞燃期短、汽化潜热大且理论空燃比低,使DME发动机的NOx排放较低;降低DME发动机NOx排放最有效的方法包括排气再循环(EGR)技术和电控喷射。目前冷EGR技术可靠性、实用性较好。     

基于详细化学反应机理的增压二甲醚发动机燃烧与NO_x排放数值研究

使用KIVA-3V对增压柴油机和二甲醚发动机标定功率点的缸内燃烧过程与NOx排放进行了数值模拟研究.研究结果表明:计算所得的气缸压力和放热率曲线与实测值吻合较好.对缸内燃烧的温度分布计算表明:柴油燃烧滞燃期为2.5 °CA左右,二甲醚为1.5 °CA.柴油燃料着火始于喷雾前端两侧,在燃烧初期,其高温区分布在喷雾前端一侧,且在燃烧室内气流作用下沿垂直于喷雾方向扩散;二甲醚的着火点位于喷嘴附近,随喷雾的进行,其燃烧高温区从喷嘴附近一直延伸到喷雾前端,呈现狭长的高温带.在扩散燃烧后期,与柴油相比,二甲醚燃烧温度分布较均匀,且最高温度比柴油低.选用的9步NOx生成机理可较好地预测发动机实际运行中NOx排放水平.     

二甲醚发动机性能模拟研究

模拟了以6135Z柴油机为原型的二甲醚发动机的缸内工作过程,分析在柴油机上直接燃烧二甲醚时动力性、济性下降的原因,并以恢复原机性能为目标进行优化,把优化后的二甲醚发动机与原柴油机性能进行对比．指出提高供油提前角,增大压缩比,提高供油量等都可以提高二甲醚发动机的性能。     

二甲醚发动机非常规排放物及超细颗粒物排放特征研究

综述了二甲醚发动机在非常规排放物和超细颗粒物排放方面的研究进展。重点阐述了二甲醚发动机的甲醛、甲酸甲酯和甲酸等非常规排放物的测试方法、生成机理、排放特征和影响因素。深入地研究了二甲醚发动机的超细微粒排放。     

二甲醚与柴油混合燃料发动机排放性能实验

通过在D6114ZLQB柴油机上进行D30混合燃料与晰柴油的性能对比实验,研究了D30混合燃料对柴油机性能的影响,并通过优化发动机供油系统参数,寻求燃用D30混合燃料的最佳排放。实验结果表明,原机供油系统经优化后燃用D30混合燃料,发动机的动力性与原柴油机相当,燃油经济性有所改善,PM排放大幅度下降,NOx在整个负荷范围内得到有效控制。     

二甲醚发动机的供油、燃烧与排放

文章介绍了国内外关于二甲醚发动机供油、燃烧及排放方面的研究成果。     

废气再循环对增压二甲醚发动机排放与性能的影响

以增压中冷二甲醚发动机为对象,研究废气再循环(EGR)对发动机动力性、经济性和排放特性的影响。试验结果表明:在宽广的负荷范围内采用EGR可大幅度降低二甲醚发动机的排放;发动机EGR率为4.8%～7.5%时,ESC循环试验中的CO、HC和NOx排放均可满足国-Ⅳ排放标准的限值;采用5.5%～8.7%EGR率后,发动机动力性能稍有下降,但下降的幅度较小,发动机在低转速下动力性能受EGR的影响大于在中、高转速时受到的影响;EGR率为5.5%～8.7%时,发动机中、低负荷下的燃料消耗率基本不变,高负荷工况下燃料消耗率升高1.0%～3.8%。     

废气再循环对增压二甲醚发动机性能和排放影响的试验研究

以一台增压二甲醚发动机为研究对象,研究废气再循环(EGR)对二甲醚发动机性能和排放的影响.试验结果表明,EGR率增大,进气量减少.低负荷下,适当的EGR量会使发动机的油耗率降低.在中高负荷下,EGR的加入会导致油耗率增大,经济性恶化.随着EGR率的增加,发动机Nox排放大幅度下降,高负荷时下降幅度更大.EGR率增大,HC排放上升.EGR率在一定范围内时,EGR率对CO排放影响不大,但当EGR率超过一定范围时,EGR率增加会引起CO排放急剧加大.EGR率对二甲醚发动机的碳烟排放影响不大,碳烟排放测试值保持为零.在二甲醚发动机上采用废气再循环,没有碳烟增大的压力,确定各工况下的最佳EGR率时,只需在Nox排放和燃油经济性以及CO之间进行折中.低负荷时可以采用大的EGR率,高负荷时EGR率不宜过大.     

准均质压燃二甲醚发动机的性能与排放特性研究

在单缸二甲醚发动机上开展了从进气管导入不同量二甲醚对发动机性能与排放特性影响的试验研究。结果表明:采用准均质充量压缩工作模式时发动机可在较宽广的转速和负荷下运行;热效率提高;排气温度略有降低;NO_x排放下降了30%～50%,但HC和CO排放有所上升。随着进气管中引入的二甲醚量的增加,NO_x、HC和CO排放都随之增加。采用预混准均质压燃工作模式是进一步提高二甲醚发动机的热效率并降低NO_x排放的有效措施之一。     

甲醇／二甲醚双燃料发动机的排放研究

采用甲醇和二甲醚(DME)双燃料实现均质压燃(HCCI)和复合燃烧,研究了这两种燃烧方式的排放特性.结果表明,HCCI有着极低的NOx排放,而复合燃烧在HC排放上占有优势.采用大的DME比例可以降低HC和CO排放,但NOx排放升高.HCCI燃烧的NOx和CO排放与缸内温度有着明显的对应关系;HC排放不仅与缸内温度有关,还与燃烧室几何参数有关.根据不同工况选取适当的甲醇喷射时刻,可以取得复合燃烧输出功和NOx排放间的平衡.     

二甲醚均质充量压燃发动机排放特性的试验研究

试验研究了压缩比为10．7的二甲醚均质充量压缩点燃燃烧发动机的排放特性。试验结果表明，采用DME HCCI燃烧方式可以有效控制发动机的氮氧化合物排放，使其接近于零，实现无烟燃烧。在一定的负荷范围内，发动机的碳氢和一氧化碳排放与柴油机相当；低负荷时混合气过稀，则碳氢和一氧化碳排放偏高，而高负荷混合气过浓时，又有可能导致敲缸。发动机稳定运转的条件是一定的空燃比必须对应一定的发动机转速和负荷。     

二甲醚柴油各组分含量数值模拟研究

为了实现发动杌的清洁、高效燃烧,二甲基醚作为压燃式发动机的代用燃料已经引起了国内外的广泛关注.本文在KIVA源程序中向燃料库添加液态DME的各种物性参数数据模块等以建立二甲醚燃料库,针对二甲醚燃料建立了油束模型和燃烧模型,并把这些数学模型耦合入KIVA后形成子程序并建立了二甲醚燃烧数值仿真计算平台.利用建立的平台计算了燃烧二甲醚柴油时的各组分含量.数值模拟表明:仿真结果与试验结果相同,所建立的二甲醚燃烧过程数值模拟平台具有一定的实用性.结果表明:燃用二甲醚的发动机与燃用柴油比较,缸内组分CO、CO2量较少.     

喷射参数对二甲醚发动机NO_x排放的影响

以6105型压燃式二甲醚发动机为对象,研究了喷射系统的喷射压力、喷孔直径和供油提前角对二甲醚发动机外特性NOx排放的影响。试验结果表明:在外特性的整个转速范围内,NOx排放随发动机转速的升高而降低;在发动机转速较低时,NOx排放随喷射压力的升高而降低,高速时则反之;在发动机低速工况下,喷孔直径较小的喷油器NOx排放低,高速时大孔径的喷油器NOx排放低;喷油器针阀开启压力较高时,通过推迟供油提前角来控制NOx排放的效果较好,喷油器针阀开启压力较低时该效果不明显。     

基于GT-POWER的二甲醚柴油机性能研究

利用VB编程算出了二甲醚的物性参数,利用MATLAB算出了GT-POWER中各方程的待定系数,利用GT-POWER建立了柴油机燃用二甲醚的仿真模型。在原机标定转速下,进行了变压缩比、供油提前角对二甲醚发动机性能影响的研究,将仿真数据和实验数据进行了对比。结果表明：二甲醚的物性参数及方程中的待定系数计算正确,ZS1100柴油机燃用二甲醚的最佳压缩比为20,供油提前角对二甲醚发动机性能的影响与柴油相似。     

柴油机燃用柴油醇的性能与排放特性的研究

研究了两种15％柴油醇在柴油机上的性能与排放特性。在ZS1100柴油机上，使用两种15％的柴油醇(加与不加十六烷值改进剂)，在保持发动机动力性不变的条件下，测试了发动机在主要工况下的油耗、排气温度、烟度和一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、总碳氢(THC)等有害气体排放物，且与原机进行了比较。分析结果发现：在柴油中加入一定比例的乙醇，发动机的比油耗增加，但有效热效率可以提高1％～2％；发动机的烟度在各种工况下都能够显著降低；CO在低负荷下增加，在高负荷下减少；而NOx在低负荷下降低，却在大负荷下增加；THC在各种工况下都增加。在柴油醇中加入十六烷值改进剂后，发动机的经济性和热效率没有明显变化，但是CO和NOx在各种工况下都低于不加十六烷值的混合燃料，THC却进一步升高。     

变压缩比二甲醚均质充量压燃发动机排放特性的研究

在TY1100柴油机上试验研究了8．0、10．7、14．0三种压缩比￡对二甲醚均质压燃发动机排放特性的影响。研究结果表明：三种压缩比均可以有效控制发动机NOx排放,使其接近于零,并实现无烟燃烧;发动机的低排放区与混合气过量空气系数密切相关,不同ε有不同的最佳运行范围,在此范围内,CO均能达到0．29,6的低排放,HC则在ε=10．7附近时较高。     

含氧清洁燃料二甲醚燃烧特性的数学模拟

以含氧清洁燃料DME燃烧的化学反应机理为基础,建立了DME着火过程的数学模型,并且利用CHEMKIN计算程序软件包对其进行了自燃着火过程的模拟计算,预测结果与实验结果吻合较好,然后与以零维燃烧模型为基础的工作过程模拟相耦合,分析在柴油机上燃用DME的燃烧过程的特点。     

不同比例润滑添加剂对车用二甲醚发动机性能的影响

采用不同比例R100润滑添加剂对二甲醚发动机进行了性能影响的试验研究.结果表明:二甲醚与R100可互溶,二甲醚中加入一定量的R100润滑添加剂后,油泵柱塞和出油阀表面的磨损情况有较明显改善,发动机可在宽广的转速和负荷范围内稳定运行.随着燃料中R100润滑添加剂含量的增加,二甲醚发动机的动力性和有效热效率略有提高, 但NOx排放逐渐恶化. R100润滑添加剂含量低于一定比例时,二甲醚发动机仍可实现无烟燃烧,但超过一定比例时产生碳烟,且随着R100润滑添加剂加入比例的增大碳烟排放逐渐增多.