1. 研究目的与意义
随着世界能源危机和环保问题日益突出,汽车工业面临着严峻的挑战。作为汽车动力源之一的柴油机以热效率高,油耗和碳氢排放低越来越受到重视。柴油机排放中NOX和微粒(碳烟和可溶性未燃碳氢)的排放是其最主要的污染物,而同时降低柴油机NOX和微粒排放的措施往往存在矛盾。因此寻求新型柴油替代燃料,实现高效率超低污染燃烧,将是解决NOX和微粒排放矛盾的有效途径之一。而二甲醚从能源的角度来看,二甲醚的来源丰富。从排放的角度来看,二甲醚作为一种超洁净排放代用燃料,满足未来严格的排放法规。
2. 国内外研究现状分析
国外:欧美和日韩等发达国家相继开展了二甲醚燃料发动机与汽车的开发。例如欧洲的VOLVO汽车公司研制出了燃用二甲醚燃料的大客车样车用于试车与示范。日本NKK公司和交通公害研究所分别研制了燃用二甲醚燃料的卡车样车。五十铃汽车公司研制了二甲醚燃料城市客车样车,计划小规模推广。俄罗斯莫斯科市政府在2007年4月的n290决议中,提出了在资金、税收、技术等方面提供支持,鼓励企业和个人研发使用dme及其他替代燃料汽车技术,该决议要求在2010年使俄罗斯替代燃料所占比重达到5%。俄罗斯发动机科学研究院和莫斯科政府交通运输部等共同研制了轻型冷藏箱货车,该车为dme、柴油双燃料供应系统,柴油箱为60l,dme罐为210l,可以在两种燃料间随意切换。主燃料为dme,柴油备用。使用两种燃料时的发动机工况可通过调整制动位(两个位置)来提供。在dme燃料中加入50~100μl/l的特殊润滑添加剂lubrizol 539a。
国内:以黄震教授领衔的上海交通大学燃烧与环境技术中心, 自 1997 年承担了国家自然科学基金项目新型低排污二甲醚燃料喷雾特性和燃烧机理的研究,对二甲醚燃料喷射过程,包括二甲醚燃料的泵端、嘴端油管压力和针阀升程、音速、闪急沸腾雾化现象和燃烧过程及二甲醚发动机可靠性进行了深入系统的研究
西安交通大学的研究表明:二甲醚发动机在保证高效运行的条件下,在所有工况都能实现无烟燃烧;NOX排放只有柴油机的30%;未燃碳氢排放减少;燃烧柔和,燃烧噪声可降低10~15dB。二甲醚发动机可以允许很大的废气再循环率,在保持发动机零烟度排放和高效运行的同时,能够进一步降低NOX排放。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容
1、收集有关二甲醚发动机的设计与研究的资料,阐述此领域目前的研究现状、存在的问题。
2、对二甲醚增压泵系统进行原理分析,主要对增压泵进行对比选型以及优化设计、计算说明。(选型依据、分析及相关结论)。
4. 研究创新点
重点对二甲醚发动机中增压泵部分进行选型设计以及相关的性能优化。
