醇醚燃料发动机非常规污染物排放特性研究.pdf

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1、第4期(总第201期)车用发动机No．4(SerialNo．201)2012年8月VEHICI．EENGINEAug．2012醇醚燃料发动机非常规污染物排放特性研究陈涌填1～，肖干1，张煜盛1，郎静1，谌祖迪1(1．华中科技大学能源与动力工程学院，湖北武汉430074；2．广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州510640)摘要：在1台经过改装的单缸柴油机上，采用气相色谱和FT—IR红外光谱检测技术，开展了进气道喷射DME和甲醇双燃料HCCI燃烧方式，以及进气道喷射DME、缸内直喷甲醇双燃料复合燃烧方式下，非常规污染物排放特性的试验研究

2、。结果表明，在不同的燃烧方式下均检测到甲醛、乙醛、甲酸、甲酸甲酯等非常规排放物，且甲醛是非常规排放物中的主要成分。DME甲醇HCCI燃烧方式下，在同一负荷下随着甲醇喷射量的增加，甲醛、乙醛、甲酸甲酯的排放都有所增加；在同一甲醇浓度下随着发动机负荷的增加，甲醛的排放增加，乙醛的排放减少，甲酸甲酯的排放先减少后增加。复合式燃烧方式下，甲醛的排放随着有效功率的增大呈先降低后升高的趋势；甲酸甲酯和甲酸的排放均随着有效功率的增加而减少，随着DME喷射比例的增加而增加。DME一甲醇HCCI燃烧方式下，甲醇排放量增加十分明显。关键词：二甲醚；甲醇；均质压燃；复

3、合燃烧；非常规排放DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2012．04．015中图分类号：TK421．5文献标志码：B文章编号：1001—2222(2012)04—0068～06均质充量压燃(HCCI)作为一种新型的燃烧方70％[0]，且两种燃烧方式的常规排放指标也较优，但式，具有高效清洁燃烧的优势[1]。然而，其推广应用其醛类、醇类等非常规污染物的排放量一般高于汽还存在一些技术瓶颈问题，包括着火时刻和燃烧反油机。至于甲酸和甲酸甲酯等微量排放物的检测，应速率的控制以及运行负荷范围的拓展等。应用燃尚未见有关报道。在收集醇醚燃料非

4、常规排放指标料化学与燃烧边界条件协同控制的理论与方法，实的数据、评估其环境危害性的同时，深人开展醇醚燃现HCCI发动机可控的高效、清洁与低噪声燃烧，成料不同燃烧模式下非常规排放物的生成机理及其控为当前内燃机界竞相研究的前沿科学问题。制技术研究，已成为汽车领域推广应用节能环保技对于受化学反应动力学控制的HCCI燃烧方式术、使用清洁燃料的当务之急[1。。”]。来说，燃料化学一直是其重要的研究领域口j。作者本研究着重从新一代醇醚燃料发动机的燃烧模所在的研究团队前期研究工作表明，HCCI发动机式与相关科学问题入手，开展进气道喷射DME和低负荷工况适合燃用

5、低辛烷值燃料，以提高其着火甲醇双燃料HCCI燃烧方式，以及进气道喷射性能，而高负荷工况适合燃用高辛烷值燃料，以增大DME、缸内直喷甲醇双燃料复合燃烧方式下非常规发动机工作负荷的上限；采用两种不同性质燃料的污染物排放特性的研究。双燃料燃烧模式是控制HCCI着火和燃烧过程以及1试验装置和方法拓宽其运行工况范围的一个有效的技术手段[3。8]。基于此，本研究选取高辛烷值燃料甲醇和高十六烷试验用发动机改装自ZSl95单缸非增压水冷值燃料二甲醚(DME)，通过进气道喷射DME和甲直喷式四行程柴油机，其主要参数见表1。发动机醇双燃料HCCI燃烧方式，以及进气道

6、喷射DME、台架试验装置主要由控制部分、测量部分和执行部缸内直喷甲醇双燃料复合燃烧方式，开展了全工况分组成(见图1)，包括缸压采集系统，油耗、温度测范围内HCCI发动机高效清洁燃烧的基础研究。研量系统，排气采样系统，电控喷油器系统等，另在进究表明，DME～甲醇双燃料燃烧方式可显著拓宽气道上加装了进气稳压箱及加热装置，试验时可将HCCI发动机的负荷范围，其中，进气道喷射DME、进气预热至70。C。缸内直喷甲醇复合燃烧方式最大负荷达到原机的收稿日期：2012-02—21；修回日期：201207—19基金项目：国家自然科学基金资助项目(51176057

7、)；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20100142110081)作者简介：陈涌填(1985一)，男，硕士。主要研究向为内燃机代用燃料清洁燃烧研究；xiaogan0000@126．com。2012年8秀陈酒壤，等：酵醚燃瓣发动援‘j}豢规污染物簿敖特擞辑究表1试验发动机主要参数样袋采集排气样品，然后利用GC～950气相色谱仪敬径／ram每亍程／tara燃浇室及GASMETFTIRDx4000傅里叶红外光谱仪分析95llSm型甲醛(HCHO)、乙醛(CH。CHO)、甲酸(HCOOH)、甲酸甲酯(HCOOCH。)的排放。由于色谱仪工作条压缩比

8、标定转速／r·rain_1标定功率／kW件的局限以及填充撞种类的限剁，不能一次性对甲17：122008．8醛、乙醛、甲酸、甲酸甲酯进行定