二甲醚-液化石油气混合燃料

二甲醚/液化石油气混合燃料火花点火发动机的燃烧和排放性能争论韩国〕〔发动机的争论团队，绿色生态机械争论室，韩国机械与材料争论所，171,Jang-Dong,Yuseong-gu,Taejon305-343,韩国〕摘要这项争论中，电火花点火的发动机工作在二甲醚和液化石油气混合条件下被〔CO，和NOx排放DMELPG1800~3600rpm的燃烧稳定性。NOx排放有所增加。然而，随着混合燃料的使用，发动机的功率输出是削减20%DME燃料对于较宽范围负荷的发动机到达稳定的10%DME，发动机输出功率与纯LPGCHNOx排放有所增加。然而，随着混合燃料的使用，发动机的功率输出是削减相比格外的，而且制动燃油消耗率会严峻恶化，由于DME的能量含量与LPG相比格外DMEDME而显著增加。10%DME混DMELPGDME市场的潜力。关键词二甲醚 液化石油气混合燃料电火花点火代用燃料引言最近，很多争论实施在可替换燃料上，由于对较低的燃油消耗率和废气排放DME且有很好的物理、化学及存储性能。在亚洲，家庭和运输的能源需求快速增加，DME是格外有前途的。DME的毒性很低，和LPG等同，它是通过光化学反响生成臭氧的。基于它的无毒性，适宜的可溶性以及室温下的蒸汽压，定量的DME可作为喷雾器的压缩气体实现商业化生产。乍一看，当用在柴油机上时，DME似乎是一种特别好且几乎是瞬间蒸发，而且由于在燃料中分子构造缺少直的C-C键以及氧原子左右的质量〕的存在。此外，DME与柴油相比时，NOx柴油相比时，NOx的排放被认为是较低的。DME作为一种添加剂或点火增加剂DME的救济，都已被测试作为柴油的替代品。DME的燃料特性和丁烷相像，但是DME63%，这意味着每个循环需要更大量的燃料来确保一样的发动机功率。当LPG溶于DME时，混合燃料与主体液体燃料〔DME〕相比具有较高的能量含量。由于不断增加的由于不断增加的LPG价格，DME作为用于烹饪和取暖的替代品已经在日本DME的质量〕已广50%来自LPGLPG–DME的共DME的技术尚未完全建立，因此DME的技术尚未完全建立，因此LPG-DME混合燃料是一DME。火花点火的发动机工作LPG-DME混合燃料条件下是通过试验争论的。1.DMELPG燃料的特性规格

二甲醚32

正丁烷CH4 10液体密度667579g/mol)46.0758.12空燃比9.0015.46蒸汽压力(kPa)539210-25.0-0.5汽化潜热(kJ/kg)467358辛烷值55-60-低热值(MJ/kg) 28.80 45.722.V6DOHCLPG发动机规格规格发动机型号发动机型号缸径冲程(mm)压缩比位移(cc)最大功率(KW)最大扭矩(Nm)试验设备测试发动机

资源V6DOHCLPi86.77510.42656121.4@5400rpm245@4000rpm2.7升的火花点火并配备了液相喷射系统的发动机上进展〔第三代LPG喷射系统。在这种燃油供给系统中，被压缩成液相发动机上进展〔第三代LPG喷射系统。在这种燃油供给系统中，被压缩成液相该发动机的特点总结由表2供给。图1是在连接到发动机的一个电涡流测功机上进展的〔最大制动功率=300Ps/3200rp，最大制动力矩=700Nm。为了监测发动机的运行参数〔相对负荷，进气质量，冷却液温度，值，等等，转变燃料监测数据，一个可编程的发动机管理系统〔EMS〕和数据采集系统〔ETASMAC2〕被应用。热电偶和压电压力传λ计被用来准确地掌握发动机的空燃比。此外，废气〔HoribaMEXA7100〕COCO，THC，NOx的排放。最终，制动比油耗〔BSFC〕通过气瓶使用平衡过程中重量的变化被测量。发动机测试步骤DME混合比对发动机扭矩的影响从而进展了一系列的测试，制动比油耗，废气温度，和燃烧稳定性。发动机在不同转速〔1200–5200rpm〕和负荷〔低负荷，节气门全开的条件下〕下运行。质量分数从荷〔低负荷，节气门全开的条件下〕下运行。质量分数从0～30%的DME混合燃料被使用，同时测量1800～3600rpm燃料被使用，同时测量1800～3600rpm的废气排放。测试结果的一些不确定性是由于冷却液温度，油温，进气温度，环境温度和确定性和测试结果的不确定性变化平均被掌握在3%以内。结果和争论DMEDME共混物的发动机性能0～30%DME混合燃料，发动机扭矩，制动比油耗，排气DME混合燃料〔0%，10%10%，20%和30%〕在1200–5200rpm节气门全开〔WOT〕的工况下。发动机的DMEDME含量的增加时，DME10%时发动机扭LPG30%DMELPG工况，发动机20%ECU燃油映射数据是固定的，无论燃料的成分，45.72MJ/kg随随DME含量的增加而削减。另外，高负荷很简洁发生爆震，由于DME较高的十六烷值。十六烷值。ECU通过延缓点火定时来消退爆震，从而造成发动机转矩的削减。30%〕1200–5200rpm节气门全开〔WOT〕的工况下的制动比油耗。由于DME较低的能量密度随着DME10%或者更少时，制动比油耗显示出和纯LPG工作时特性。对于30%DMELPG30%4DME共混物在节气门全开的条件下对排气温度的测量。由于DMEλ值比丁烷低，所以排气气体温度随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导致一个较低的排气温度。此外，由于爆震，当使用DME混合燃料时点火时间被延迟，这是造成废气温度上升的另一个缘由。 = f sfcg/kWhQ

MJ/kgHV

= 3600 f

HV燃油消耗率sfc:燃油消耗率Q:低热值考虑到每个循环燃料的质量，在燃烧过程中会释放大量的能量。在节气门全DME5所示。对于相对较低的发动机转考虑到每个循环燃料的质量，在燃烧过程中会释放大量的能量。在节气门全DME5所示。对于相对较低的发动机转料转换效率大大降低，由于具有较高的DME混合物的燃油消耗率高于较低的高于丁烷LPG100。这个结果是由混合燃料较小的低热值引起的，即使丁烷10%DME混合物是相当的。不同DME混合物的缸压分析6说明，DME1800rpm6说明，DME1800rpm40Nm负荷条件下的燃烧DMEDME含量时，会DMEDME与点火定时保持不变。发动机废气排放排气总烃〔THC排气总烃〔THC〕测量在图7给出。由于DME与丁烷混合，THC略有增加；THC350ppmCO排放的趋势相全都〔8150Nm负载工况下，无论DME的含量如何发动机都工作在化学当量的工况。在这些工况下，当DME工作在化学当量的工况。在这些工况下，当DME的含量较高时CO排放量也较150Nm扭矩时，总的空燃比是更大，并引起CO排放量的突然增加。NOxNOx排放如图9所示。DME混合物产生更多的NOx排放，由于燃烧温度跟DMEDME火温度从而诱导过早开头燃烧。过早的开头燃烧会导致高的峰值压力和长时间NOx的形成。然而，对于30%DME火温度从而诱导过早开头燃烧。过早的开头燃烧会导致高的峰值压力和长时间NOx的形成。然而，对于30%DME混合物，会由于爆震引起NOx排放量突然削减。DMENOx排放。当爆震问题。在火花点火发动机，一旦发生爆震，点火时间延迟时，可导致NOx负200Nm负荷工况时荷工况时NOx排放会有一个突然的下降。燃烧稳定性爆震是不期望的汽车点火状况，常发生高负荷工况下的电火花点火发动机。DME爆震是不期望的汽车点火状况，常发生高负荷工况下的电火花点火发动机。DME，它具有高的十六烷值，不适宜作为火花点火发动机的燃料，而且会导致燃烧不稳定的问题。IMEP计算而来〕而言显示了燃烧的稳定5%IMEP_COV被认为是打算了燃2%IMEP_COV。3.5.DME混合燃料的爆震由于DME燃料的高辛烷值，当LPG由于DME燃料的高辛烷值，当LPG混合DME的燃料用于火花点火发动机DME含量的变化在图11一般来说，爆震常常在发动机低转速和高负荷工况时观看。对于丁烷燃料，爆震在高负荷工况且小于小于2023rpm时观看DME爆震在高负荷工况且小于小于2023到最大负荷前的各种工况下都会发生。同时，当DME到最大负荷前的各种工况下都会发生。同时，当DME含量增加时，爆震发生面30%DME1/2负荷时观看爆震。爆震会减的恶化。的恶化。20%DME20%DMEWOTλ修正ECUDME含量较高的燃料时，由于低化学计量的λλ〔k；相对空/燃比〕变得较小。图12显示的是在节气门全开时依据DME含量的λ12显示的是在节气门全开时依据DME含量的λ值。发动机燃用丁烷时工作的λ0.86–0.9030%DMEλ区间0.92–0.96。狭小的空燃比会产生较小的发动机扭矩和较高的废气温度，从20%DMEλ值仅仅设λ值。图13-15说明发动机扭矩、制动燃油消耗率和排气温度在这个4%13%，排气温DME和LPG的掺混物却削减整体的发动机扭矩并严峻增加了制动比油耗。结论LPG–DME的掺混物通过试验进展争论。性能，排放LPG–DME的掺混物通过试验进展争论。性能，排放特性〔包括CHCONOx排放，以及一个汽油机燃用DMELPG的燃烧稳定性进展检测。从这项争论中，可以得出以下结论。1.1.DMELPGDME含量的增加，发动机的扭矩减小，制动比油耗显著增加。2.2.DME的化学计量的λDME含量的增加而增加。IMEP_COV未5%的工作条件下，发动机的燃烧稳定性都被保证，无论DME无论DME含量如何。4.随着DME含量增加，爆震发生面积大幅度增加。5.5.20%DMEλλ值后，发动机的扭矩和制动燃鸣谢鸣谢对“中型液化石油气车辆进展”的资金和技术支持。作者要感谢KIMM对“中型液化石油气车辆进展”的资金和技术支持。参考文献[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