DME发动机非常规排放物的试验研究

用气相色谱仪和傅立叶红外光谱法检测和分析ZSl95柴油机燃用DME排气中的甲醛、甲酸甲酯、甲酸等非常规排放物.试验结果分析表明,甲醛是非常规排放物中的主要成分;甲醛、甲酸甲酯、甲酸的排放量随转速上升而略有上升,随负荷增加而不同程度地减少;此外,适当减小供油提前角,减小喷孔直径都有利于减少甲醛和甲酸甲酯、甲酸的排放量,而增加启喷压力则导致甲醛、甲酸甲酯、甲酸的排放量显著增加.     

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。     

某艇用柴油机改二甲醚发动机性能与排放特性分析

以一台4缸艇用增压柴油机为研究对象,基于STAR-CD软件,计算了该柴油机燃用二甲醚(DME)时的缸内压力、温度与NOX排放的变化情况,并与其燃用柴油时情况进行了对比。分析了在不同负荷与不同喷孔直径下燃用DME时的NOX排放特性。结果表明,该柴油机燃用DME后,动力性能降低幅度甚微,基本在2%以内,其NOX的排放比燃用柴油要低15%左右,为艇用DME发动机的开发提供了依据。     

MTBE/汽油对电喷汽油机非常规污染物排放特性的影响

采用气相色谱技术,分析研究了电喷汽油机燃用不同掺混比的甲基叔丁基醚(MTBE)/汽油混合燃料时,甲醛、乙醛、苯和未燃MTBE等非常规污染物排放特性,以及三效催化器对其净化效率的影响.研究结果表明:在不改变汽油机任何参数的情况下,随着MTBE掺混比的增大,苯排放明显降低,尤其在MTBE体积分数为20%时,约降低了50%,但排气中的甲醛、乙醛和未燃MTBE浓度却明显增加.三效催化器对于乙醛和MTBE的转化效率相对较低,而对于苯、甲醛的催化净化效率很高,其中苯的平均净化效率约为86%,催化后排气中甲醛浓度已低于检测限值.     

DMC/汽油混合燃料电喷汽油机非常规污染物的排放特性

按照一定的体积比将碳酸二甲酯（DMC）添加到90#无铅汽油中,现场配制出DMC／汽油混合燃料,采用气相色谱技术,分析研究了电喷汽油机燃用不同掺混比例DMC／汽油混合燃料的非常规排放特性以及催化器净化效率．结果表明,在不改变汽油机任何参数的情况下,汽油机燃用DMC／汽油混合燃料,在中等负荷时,催化前的苯排放有明显降低,尤其添加比例为1．2％（体积分数）时,与基础油相比降低约25％,但排气中甲醛、乙醛和未燃DMC排放升高,三效催化器对苯和乙醛的平均净化效率分别为85％和45％,而催化后排气中未检测出甲醛和未燃DMC,说明催化器对其净化效果较好。     

二甲醚HCCI发动机污染物排放的气相色谱试验研究

在对配有氢火焰离子化检测器的气相色谱仪的分离柱温、载气流速、气化室温度和检测器温度等工作条件进行优化的基础上,采用外标法,经色谱工作站绘制出甲醛和甲酸甲酯的工作标准曲线,继而对二甲醚均质压燃发动机的常规排放物、甲醛和甲酸甲酯排放进行了检测。试验结果表明,二甲醚均质压燃发动机可在较窄的工况范围内运转,其燃烧温度较低,排气温度仅在120～220℃的较低范围内变化,NOx和碳烟可达到零排放水平,随着负荷的增加,CO2排放增加,CO和HC的排放减少;甲醛和甲酸甲酯作为不完全燃烧产物存在于排气中,二者的排放量随着负荷或转速的增加而减少。     

二甲醚/氢气稀混合气的着火特性

利用激波管测量了二甲醚(DME)/氢气(H2)/氧气(O2)/氩气(Ar)稀混合气在宽广条件下的着火延迟期,并利用Chemkin软件对着火过程进行了模拟计算.实验结果表明,当混合气中H2的摩尔分数2HX80%时,着火延迟期呈现出了典型的Arrhenius温度与压力依赖性;当80%2HX98%时,着火延迟期与温度仍呈现出Arrhenius关系,但是压力越高全局活化能越高;当2HX98%时,着火延迟期与温度和压力都呈现出复杂的依赖关系.实验结果和计算结果均表明,随着H2混合比例增加,DME/H2混合气的着火延迟期呈现非线性的变化规律而且模型NUIG C4可以很好地预测出实验结果.通过自由基浓度分析和标准化H自由基消耗速率分析解释了上述现象.     

零维模型在二甲醚发动机工作过程中的应用研究

利用韦伯(WIEBE)模型、WASTON模型、Whitehouse-Way模型模拟计算二甲醚(DME)发动机的工作过程,将模拟计算示功图与试验结果对比,检验上述模型在预测二甲醚发动机燃烧规律方面的准确性。对比结果表明,在适当调整喷油正时、燃烧始角、循环供油量、循环初始压力和初始温度以及燃料热值等初始参数的基础上,上述模型的模拟计算结果与二甲醚发动机试验测定数据基本相近。说明上述各模型不仅适用于理想状态下的柴油发动机运行参数预测,亦适用于二甲醚发动机运行参数的预测。     

醇类燃料发动机非常规排放物直接进样分析测量方法的研究

利用气相色谱技术,对醇类燃料发动机主要非常规排放物的分析方法进行了研究。通过对色谱柱的种类、柱温和载气流速的优化,以及对保留时间的理论预测,得到了甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、1,3丁-二烯、苯等非常规排放物的最佳色谱分离条件。此外,以苯为内标物,分别测量了其它5种非常规排放物的相对校正因子,同时检测了相对标准偏差(n=6)及检出限,并采用优化的测量方法进行了实际样品的测量。实验结果表明,选用惠普FFAP色谱柱作为分离色谱柱,载气流速为1.0 mL/m in,柱温箱温度为40℃时,上述6种非常规排放物的分离效果最好,除甲醛和乙醛外,校正因子实际测量值与文献值基本吻合,其相对标准偏差全部小于150/0,检测限均可达到0.01×10-6;采用优化的色谱分析条件可有效地分离检测醇类燃料发动机中甲醛、乙醛、苯、甲醇、乙醇、1,3丁-二烯的排放量。     

世界二甲醚应用开发现状

二甲醚因其对人体无毒、使用安全,对环境友好,并具有良好的燃料性能,可部分替代液化气民用燃料以及替代柴油作为清洁的汽车燃料,加之其原料来源丰富,生产成本低,因此其生产与应用技术的研发受到世界各国的关注。综述了当前世界及中国二甲醚应用技术的进展情况,对我国二甲醚应用技术的研发提出建议。     

柴油机燃用二甲醚的燃烧特性

对直喷式柴油机燃用二甲醚的燃烧特性进行了研究,测量了示功图和油器针阀升程,计算了燃烧特性并与燃用柴油进行对比。结果表明,与柴油相比,发动机燃用二甲醚时的喷油延迟期延长,滞燃期缩短,最高爆发压力和最大压力升高率均低于柴油机。研究表明发动机燃用二甲醚具有良好燃烧特性。     

DME／CNG双燃料均质压燃发动机性能试验研究

研究了二甲基醚和天然气双燃料均质压燃发动机性能和排放特性.结果表明,采用高十六烷值燃料二甲基醚和高辛烷值燃料天然气,可以拓宽均质压燃的运行工况范围.均质压燃发动机在中等负荷工况,热效率比传统压燃式发动机高.小负荷工况,采用二甲醚和大比例EGR方案可以提高热效率.和传统压燃式或点燃式发动机不同,均质压燃发动机的着火始点对经济性影响不大.均质压燃发动机的NOx排放极低,比原机降低95%以上.随着二甲基醚浓度增加,NOx排放增加,HC和CO排放降低;接近爆震燃烧区域,NOx排放急剧升高,而接近稀燃极限区域,HC和CO排放急剧升高,发动机热效率降低.     

二甲醚与重油复合燃料的燃烧与排放特性试验研究

由于具有较高的十六烷值,相对简单的化学结构、无碳烟排放以及易于与运送的特点,二甲醚被公认是最有发展潜力的柴油机代用燃料之一。而重油作为海洋运输中最主要的燃料,燃油品质低劣。在此项研究中,我们通过试验,在一台直燃式柴油机上燃用二甲醚和重油混合燃料,观察并测量排放情况。结果发现:二甲醚和重油复合燃料是一种有效的清洁代用燃料,能有效降低柴油机废弃物CO、HC和烟度的排放。     

ZS195柴油机燃用二甲醚(DME)-柴油混合燃料的试验研究

二甲醚粘度低，会使高压供油系统产生泄漏及早期磨损。在二甲醚中添加低比例的柴油(简称二元燃料)，其柴油既参与燃烧，又相应提高了混合燃料的粘度。首先对二甲醚添加低比例的柴油进行优化并对柴油机供油量、供油提前角和针阀开启压力进行优化匹配，然后对ZS195柴油机燃用二元燃料进行试验研究。结果表明：在ZS195柴油机上燃用二元燃料，其功率和转矩略优于原柴油机，发动机在全负荷范围内接近无烟排放，NOχ大幅度下降。试验还表明，采用这种二元燃料可使供油系统长期稳定地工作。     

车用多缸直喷柴油机燃用二甲醚的燃烧和排放特性研究

开展了4缸直喷柴油机燃用二甲醚时的燃烧和排放特性的研究。结果表明，适当增加喷油器伸出缸盖底平面的距离，采用流通截面较大的喷油器，降低启喷压力，可以提高CA498发动机燃用二甲醚时的热效率。燃用二甲醚时，发动机缸内的最大爆发压力和压力升高率低于燃用柴油时的情况。二甲醚发动机在所有工况下均可实现无碳烟排放，NO，排放约为柴油机的50％，CO和HC排放与柴油机相当。试验结果表明二甲醚是一种高效、低排放、燃烧噪声低的柴油机新型代用燃料。     

二甲醚均质压燃燃烧过程的试验研究

在一台单缸直喷柴油机上进行了二甲醚(DME)均质压燃(HCCl)燃烧过程的试验．研究结果表明，进气中加入30％的惰性气体CO2,发动机实现HCCl运转的负荷范围从0．05MPa扩展到0．35MPa．二甲醚在HCCl模式下表现出明显的双阶段着火特性，增加惰性气体的浓度，第一阶段着火始点滞后，燃烧放热峰值降低，燃烧持续期延长．排放测试表明，HCCl模式下发动机的NOx排放接近于零，可实现无碳烟排放，但CO和HC排放较高．     

二甲醚发动机湍流燃烧模型的研究

根据二甲醚发动机燃烧过程的特点，提出一种湍流燃烧模型。该模型在传统化学动力学模型的基础上，增加了拟序火焰片湍流燃烧模型以考虑湍流对燃烧的促进作用。数值模拟表明，二甲醚在发动机中油束贯穿度比柴油短；油孔附近的油束上边缘处具有合适的燃料浓度和较高温度，最先发生自燃；在扩散燃烧时燃料与空气混合速度慢，燃烧速度慢，持续时间长。计算结果与试验观察基本相符。