二甲醚在柴油機(jī)上的應(yīng)用與研究【畢業(yè)論文】(編輯修改稿)
2025-07-20 14:48 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 就是完成燃料的貯存、濾清和輸送工作，按柴油機(jī)各種不同工況的要求，定時、定量、定壓將霧化質(zhì)量良好的柴油以一定的噴油規(guī)律噴入燃燒室，并使其與空氣混合燃燒，最后排出的系統(tǒng)。 柴油機(jī)燃油系統(tǒng)的要求一般來說，柴油機(jī)燃油系統(tǒng)有如下幾點要求 [4]1供油量1．與工況相適應(yīng)；2．保證循環(huán)供油量穩(wěn)定；3．多缸機(jī)各缸供油量均勻；4． 隨 負(fù) 荷 變 化 自 動 調(diào) 節(jié) 。 2供油時間1．按照發(fā)動機(jī)的工作順序在恰當(dāng)?shù)臅r刻供油；2．噴油延續(xù)時間再最有利范圍內(nèi)；3．多缸機(jī)各缸供油時間基本一致。3供油質(zhì)量噴入的油束應(yīng)該與燃燒室配合良好；噴射干脆，避免后滴。4噴油規(guī)律噴射過程中，每單位時間或單位噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角的噴油量隨時間或噴油泵凸輪軸轉(zhuǎn)角而變化。要求與混合氣形成燃燒過程中配合良好以便獲得合適的燃燒速率，壓力增加率和最大爆發(fā)壓力。 二甲醚的理化性質(zhì)二甲醚的性質(zhì) [3]：二甲醚是一種無色、具有輕微醚香味的氣體，具有惰性、無腐蝕性。還具有優(yōu)良的混溶性，能夠與大多數(shù)極性和非極性的有機(jī)溶劑混溶。二甲醚易溶于汽油、四氯化碳、丙酮、氯苯和乙酸甲酯等多種有機(jī)溶劑，加入少量助劑后就可以和水以任意比互溶。其燃燒時火焰略帶亮光。二甲醚在常溫、常壓下為無色、無味無臭氣體，在壓力下為液體，性能與液化石油氣（LPG）相似，不同溫度下的蒸汽壓見下表。不同溫度下二甲醚的氣壓見表1表1 不同溫度下二甲醚的蒸汽壓溫度（ ℃ ） 10 0 10 20 30 40蒸 氣 壓 （ Mpa） 二 甲 醚 應(yīng) 用 在 柴 油 機(jī) 上 的 優(yōu) 缺 點對應(yīng)于柴油機(jī)來說，燃料的自燃溫度和低溫流動性（凝點）最為重要。燃料的自燃性用十六烷值衡量，十六烷值高的燃料，其自然溫度低，滯燃期短，有利于發(fā)動機(jī)的冷啟動，適用于高速柴油機(jī)使用。但十六烷值高，燃料在燃燒過程當(dāng)中容易裂化，造成排氣冒黑煙，燃料消耗量增大。相比于其他的柴油機(jī)代用燃料，二甲醚有著自己的優(yōu)缺點。我們可以通過下面的表2 [6]來分析二甲醚應(yīng)用在柴油機(jī)上的優(yōu)缺點。4表2 二甲醚同其它燃料的特性比較 【3】 特性 二甲醚 柴油 丙烷 丁烷 甲醇分子式 CH2OCH2 C3H8 C4H10 CH2OH分子量 190360 沸點/℃ 180360 42 65蒸汽壓/KPa,20℃ __ 液態(tài)密度/ 1 液態(tài)粘度/10 4pa﹒s1 0768低熱值/MJ﹒kg 1 爆炸極限%，空氣中 著火溫度/℃ 235 250 470 365 450十六烷值 5560 4055 __ __ 5理論空燃比/kg﹒kg 1 汽化潛熱/kJ﹒ kg1,20℃ 410 250 370 358 1110碳含量% 86 氧含量% 0 0 0 50氫含量% 13 14 5 二 甲 醚 應(yīng) 用 在 柴 油 機(jī) 上 的 優(yōu) 點通過上面的表格，我們可以看出，二甲醚作為柴油機(jī)的替代燃料有如下的優(yōu)點 [11]1．二甲醚分子結(jié)構(gòu)中只有CH 和CO 鍵，沒有CC鍵，此外它是含氧燃料（% ），有利于減少燃燒生成的碳煙和微粒，同時它可以使用更大的廢氣再循環(huán)（EGR），降低NO X排放。2．二甲醚的十六烷值比柴油的高，更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它代用燃料，所以在柴油機(jī)上燃用二甲醚不需要助燃措施。另外，高十六烷值還縮短了著火滯燃期，減少了預(yù)混合燃燒量，降低了NO X排放，又可以減少內(nèi)燃機(jī)工作的粗暴性，明顯降低噪聲。3．二甲醚汽化潛熱幾乎是柴油的兩倍，由于蒸發(fā)降低了缸內(nèi)混合氣溫度，有利于抑制NO X的形成。4．二甲醚的沸點（24℃）低，噴入氣缸后的霧化速度比柴油快的多。燃燒品質(zhì)也好的多。5．%，為了達(dá)到與柴油機(jī)的相當(dāng)動力水平，必須增大每循環(huán)供油量。但是二甲醚在化學(xué)當(dāng)量混合比的熱值卻要比柴油機(jī)高5%。因此，只要增大二甲醚循環(huán)供油量，在同一臺發(fā)動機(jī)上使用二甲醚時發(fā)出的功率可以超過使用純柴油機(jī)時發(fā)出的功率，二甲醚發(fā)動機(jī)的升功率不僅不會比柴油機(jī)低，反而會升高。6．二甲醚的來源豐富，可以節(jié)約石油資源，在一定程度上具有再生性。57．二甲醚對金屬無腐蝕性，所以對燃料系統(tǒng)的材料沒有特殊要求。 二 甲 醚 應(yīng) 用 在 柴 油 機(jī) 上 的 缺 點二甲醚作為柴油機(jī)代用燃料有著實際應(yīng)用的巨大潛力。可是，二甲醚的一些性質(zhì)對發(fā)動機(jī)性能有不利影響。它在理化性質(zhì)生和柴油機(jī)的差異，又決定了現(xiàn)有的柴油機(jī)設(shè)備不得不重新改進(jìn)以適用燃用二甲醚的需要。二甲醚應(yīng)用在柴油機(jī)上的缺點主要有如下幾點 [5]：，生產(chǎn)成本也較高，所以短期內(nèi)普及完全以二甲醚為燃料的發(fā)動機(jī)是不經(jīng)濟(jì)、不現(xiàn)實的。，但是壓力一高，二甲醚就容易產(chǎn)生氣穴，對燃料的穩(wěn)定噴射就會產(chǎn)生很大影響。%，為了達(dá)到原來的動力水平，就必須增加二甲醚的循環(huán)供油量。雖然前面我們說過，二甲醚的熱值低并不影響發(fā)動機(jī)的功率，但問題關(guān)鍵在于，使用二甲醚就必須增加燃料的供給量。因此，在柴油機(jī)上燃用二甲醚，就必須對攻擊系統(tǒng)進(jìn)行改造，以滿足功率要求。，容易造成泄漏，并且潤滑能力差，這樣的話就會使柴油機(jī)中的精密偶件產(chǎn)生很大磨損。，雖然對金屬沒有腐蝕性，但是當(dāng)它同燃料噴射系統(tǒng)的塑料或彈性部件接觸時，就會產(chǎn)生一系列問題。，二甲醚的著火極限為3%17%，范圍廣，著火點低，易燃易爆。 二 甲 醚 在 柴 油 機(jī) 上 應(yīng) 用 的 可 行 性 理 論 分 析 國內(nèi)外在柴油機(jī)使用二甲醚方面進(jìn)行了大量的試驗研究工作，主要偏重于系統(tǒng)變動及參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化；燃燒過程的分析與改進(jìn)及排放特性的分析研究。這里我僅通過部分結(jié)果來分析二甲醚應(yīng)用在柴油機(jī)上的可行性。：二甲醚發(fā)動機(jī)的排氣基本無煙，功率及扭矩不會像柴油機(jī)那樣會受排氣煙度的限制。只要增加每工作循環(huán)的供油量，且零部件強(qiáng)度允許，功率及扭矩能比原柴油機(jī)高。：%，其成產(chǎn)成本要比燃料級的 DME高，燃料級的DME通常含有一些水及甲醇，國外對使用燃料級DME進(jìn)行過一些試驗研究。%的DME 及含甲醇及水各 4wt%的燃料級DME的試驗表明，兩種燃料的指示效率基本一樣。在低負(fù)荷時，使用燃料級DME的HC及CO的排放比純DME的要高些。兩種燃料的NO X的排放基本一樣，而
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