基于AMEsim的柴油机二甲醚供给系统仿真研究

借助AMEsim仿真软件,建立了ZS1100柴油机机械式供油系统模型,并进行了各个运动件的动态响应特性仿真和分析,得到了柴油机燃用二甲醚供给系统的改进结果,对柴油机燃用二甲醚的供给系统的研究和开发提供了一个有效的工具。     

柴油机燃用柴油-二甲醚混合燃料的试验研究

在车用直喷式柴油机上进行了燃用柴油－二甲醚的试验研究。将燃料供给系统作了改动，增加了高压氮气瓶以消除气阻。对供油提前角、喷油压力、柴油－二甲醚比例等参数对柴油机供油及燃料 影响进行了研究。试验结果表明，燃用柴油－二甲醚混合燃料时，柴油机可在宽广的转速和负荷范围内稳定运行，最大爆发压力、压力升高率均低于原机，燃烧滞燃期缩短，预混合燃烧减少，NOx、CO及烟度排放均大大降低，HC排放在高负荷工况低于原机。     

DME发动机非常规排放物的检测与分析

用气相色谱仪和傅立叶红外光谱仪对燃用DME的ZS195柴油机的排气中的甲醛(HCHO)、甲酸甲酯(CHCOOCH3)、甲酸(HCOOH)非常规排放物进行了检测和分析。结果表明,DME发动机的尾气排放中,均检测到HCHO,HCOOCH3,HCOOH排放物,且甲醛是非常规排放物中的主要成分,甲醛、甲酸甲酯的排放量随转速上升而略有上升,随负荷增加而不同程度的减少,而甲酸排放量变化则不甚明显。     

压缩比对二甲醚燃料均质压缩燃烧的影响

在一台2135型柴油机上实现了纯DME的均质充量压缩(HCCI)燃烧方式。试验结果表明,DME的HCCI燃烧模式不但可以实现无烟燃烧,还可以有效控制发动机NOx排放,使其接近于零排放。在试验负荷范围内,CO排放随负荷增加而降低;HC排放随负荷变化不大。燃烧机理等研究表明,由于纯DME十六烷值高导致着火比较早(上止点前28°CA左右),该发动机只能在中低负荷较小范围内运行。为扩展发动机适用工况,进一步通过调节试验发动机压缩比的方法来改进和控制HCCI的燃烧。试验结果表明以上方法可以有效地控制HCCI燃烧,拓展了HCCI发动机运转范围。     

二甲醚水蒸气重整制氢试验

将铜基催化剂CNZ-1和分子筛HZSM-5按一定比例,采用机械混合法制成二甲醚水蒸气重整催化剂,分别考察了水和二甲醚流量、反应温度、催化剂用量等对二甲醚水蒸气重整制氢的影响.结果表明:常压条件下,随着二甲醚流量增大,氢气的产量先变大再变小;在250～500℃的温度范围内,随着反应温度的升高,氢气的产率增大,二甲醚转化率最高可接近100%;CO体积分数随着反应温度的升高而减小;试验条件下,加大催化剂用量对氢气的产率影响不大,但可大幅度提高二甲醚的转化率.     

二甲醚发动机燃料喷射及其对燃烧和排放影响

指出了二甲醚作为柴油机清洁替代燃料,为实现机械供油系统下达到Ⅳ阶段及更高排放标准提供了一条技术路线,二甲醚的物性使得喷射过程与柴油的有较大不同。在一台2102二甲醚发动机上研究了二甲醚燃料的喷射、燃烧和排放特性。试验结果表明:发动机转速对燃油喷射正时具有显著的影响;二甲醚的滞燃期短,供油提前角的变化主要是使整个燃烧过程发生平移;二甲醚发动机的供油提前角对NOx排放有显著影响,而对HC和CO的影响较弱。     

基于离散小波变换的二甲醚HCCI爆震试验

在一台由柴油机改造为二甲醚进气道喷射的发动机上,用离散小波变换分析正常燃烧工况、爆震工况的缸内压力,计算其在各尺度细节部分的能量特征值,研究二甲醚HCCI燃烧的爆震特性.结果表明,正常燃烧工况、爆震工况缸内压力的能量特征值分布具有明显的规律.正常燃烧工况时,细节部分D3的能量特征值最大;爆震工况时,细节部分D1的能量特征值最大.转速升高或进气道喷射燃料添加LPG对正常燃烧工况、爆震工况缸内压力能量特征值的分布无影响,爆震强度决定能量特征值的分布.爆震强度越大,D1的能量特征值越大.根据各尺度细节部分D1、D2和D3的能量特征值可检测爆震.     

生物质燃料二甲醚与化石燃料生命周期比较分析

利用生命周期评价(LCA)理论,对秸秆制备燃料二甲醚(DME)、柴油和汽油进行了生命周期能源、环境评价,并进行了综合指标比较。结果表明,二甲醚的生命周期能源消耗增加,石油消耗降低;生命周期全球变暖潜力(GWP)、光化学烟雾潜力(POCP)和气溶胶潜力(AQP)降低,酸化潜力(AP)增高。从平衡能源、环境影响方面考虑,生物质基二甲醚作为燃料推广是可行的。     

DME发动机实用化燃料系统需解决的关键技术

在对比介绍二甲醚(DME)与柴油理化特性及主要差异的基础上,指出了DME在传统柴油机上使用存在的主要问题,并以典型的100%燃用DME发动机燃料供给系统(共轨结构)为例,结合已进行的前期研究工作,提出并分析了该燃料供给系统面向实用化需要解决好的关键技术。