ディーゼル機関へのDME燃料適用に関する研究

二甲醚燃料在柴油机上的应用研究

基本信息

批准号：
14750726
负责人：
段智久
金额：
$ 1.22万
依托单位：
神戸商船大学
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,幅広い分野で使用されているディーゼル機関め代替燃料として,ジメチルエーテル(DME)を用いることを検討した.DMEの燃料としての利点という観点では,LPG同様,数気圧の加圧で液化するため運搬方法が簡素化できること,自己着火性の指標であるセタン価が55〜60と高いためにディーゼル機関に適していること,また分子構造として炭素同士の結合がないことから燃焼時にすすがほとんど発生しないこと等の利点がある.その一方で,潤滑性がほとんどないため,燃料噴射ノズルの内部や燃料噴射ポンプのプランジャなどにスカッフィングを引き起こすなどの欠点がある.本実験では潤滑性を補うために,DMEにA重油を混合して,この混合燃料をディーゼル機関で燃焼させることを試みた.供試機関には横型水冷4サイクル単気筒直接噴射式ディーゼル機関(ボア92mm×ストローク96mm)を使用した.実験条件として,機関回転数は2000rpm一定とし,負荷は5段階(0,16,33,49,65%)に設定して燃焼圧力,排気ガス成分などの機関性能の測定を行った,また燃料噴霧の発達状況を可視化するために,大気圧下に燃料を噴射して高速度ビデオカメラにより撮影をした.DMEとA重油の混合率は,重量割合でDME25%A重油75%,DME50%A重油50%の2種類を試験し,比較のためにA重油100%,軽油100%の運転も行った.実験より次の知見を得た.(1)加圧下ではDMEとA重油との混合性は良好で,長期間保存しても分離しない.(2)DME・A重油混合燃料の噴霧特性としては,A重油を混合したことにより大幅な噴霧到達距離の減少が起きることなく適度な噴霧角を得られる.(3)DMEを混合すると着火遅れ期間を小さくさせる効果がある.(4)DME・A重油混合燃料を用いた場合,わずかではあるがCO2の削減効果があり,スモークに関しては大幅な削減ができる.(5)DMEとA重油の混合割合は排ガス特性,機関運転性能などを考慮した結果,50%:50%が適している.また,数値計算では,DMEの諸物性をKIVA2コードに適用し,噴霧の分散に関して計算を行った.その結果,実験で得られたような噴霧角の増大の傾向が計算でも再現された.以上の研究結果より,DMEをディーゼル機関に適用する場合,潤滑性を補うためにA重油と混合するのは有効であると結論した.

在这项研究中，我们研究了将二甲基醚（DME）用作柴油发动机的替代燃料，该燃料用于广泛的田间。就DME作为燃料（例如LPG）的优势而言，它是在多个ATM的压力下液化的，因此可以简化运输方法，并且适用于柴油发动机，因为它具有高的Cetane数量，这是自动点性的指标，它是55-60的指标，并且与Carbons不合适，因为它的结构不适合Carbons，因为carbons and carbons and corbons and corbons and corbons and carons and carons and carons and carons and corbons and corbons and corbons and corbons and corbons a n is and carons and corbons and corbons a n solly ns carons an燃烧过程中的烟灰。另一方面，由于几乎没有润滑性，因此无法使用燃油喷嘴内部或燃油喷射泵的柱塞。该实验的缺点，例如引起磨损。为了补偿润滑性，我们试图将重油混合到DME中，并在柴油发动机中燃烧这种混合燃料。水平水冷却的4循环单缸直接注射柴油发动机（孔92mm X冲程96mm）用作测试发动机。作为实验条件，发动机旋转速度在2000 rpm处恒定，并且将负载设置为五个级别（0、16、33、49、65％），以测量发动机性能，例如燃烧压力和废气组件。此外，为了可视化燃油喷雾剂的开发，在大气压力下注入了燃料，以使高速可见性。由DEO相机拍摄。 DME和重油的混合率以重量比测试，25％的重油为75％，而DME 50％的重油为50％，并且为了比较，还经营着重油的100％。从实验中获得以下发现。（1）在压力下，DME和重油的混合特性良好，即使很长时间存储也不会分开。（2）燃料混合DME和重油混合的喷雾特性是混合重油不会导致喷雾到达距离的大幅度降低。（3）混合DME具有减少点火延迟周期的效果。（4）d当使用我和重油混合燃料时，它具有减少二氧化碳的影响很小，并且可以大大减少烟雾。（5）考虑到废气特性和发动机运行性能，50％：50％适合DME和重油的混合比。另外，在数值计算中，将DME的各种特性应用于KIVA2代码，并在喷雾分散体方面进行了计算。结果，在计算中还重现了喷雾角增加的趋势。基于上述研究结果，可以得出结论，当将DME应用于柴油发动机时，将其与重油混合在一起以补偿润滑性是有效的。