20世纪90年代以来,我国汽车工业发展很快,年增长率为12.7%。随着汽车保有量的增加,从1994年起,我国从石油出口国变为石油进口国。汽车燃用石油基燃料造成环境污染,发达国家已经限制汽油中苯与芳烃的含量,使用汽油新配方以减少环境污染。各国也在开发合成汽油、合成柴油代替石油基燃料,但成本高,仍存在污染问题。如合成柴油十六烷值较低,芳烃含量高,造成高的炭烟颗粒排放。20世纪90年代中期以来,世界各国看好石油基代用燃料,如高辛烷值的醇类燃料是优良的汽油机车辆代用燃料,高十六烷值的二甲醚则是柴油机车辆的代用燃料。表19-4给出二甲醚与柴油的物化性能指标。
由表19-4可以看出,二甲醚同柴油比较,十六烷值高,由于含氧,理论空燃比低,自燃温度低,燃烧特性好。
国内进行过直喷式柴油机车燃用二甲醚的性能与排放研究,研究结果表明:同柴油相比,二甲醚发动机有高的比功率,比柴油高10%~15%;高热效率,比柴油高2%~3%;低噪声,比柴油机低10~15dB;还具有超低排放性。燃用二甲醚可实现无烟燃烧,NOx排放量为柴油机的30%,CO排放量为柴油机的40%,HC排放量仅为柴油机的50%。燃用二甲醚的汽车的排放完全可达到欧Ⅲ和美国加州超低排放(ULEV)标准,且有潜力达到欧Ⅴ排放标准。
表19-4 二甲醚与柴油的物化性能指标
国外也研究了二甲醚在柴油车上的应用,研究发现二甲醚是一种比较适合柴油机使用的代用燃料,二甲醚能够实现发动机高效低排放和无烟燃烧,并能达到超低排放。同柴油相比较,二甲醚的优点如下:(www.daowen.com)
1)二甲醚分子中只有C—O键和C—H键,且含质量分数34.8%的氧,燃烧后生成的炭烟少,并允许采用较大量的废气循环,降低NOx排放。
2)二甲醚十六烷值为55~60,高于柴油的十六烷值,自燃温度低,滞燃期比柴油短,NOx排放少,燃烧噪声比柴油低。
3)二甲醚的低热值比柴油低,但二甲醚与空气的理论混合气热值比柴油高5%(二甲醚为3066kJ/kg,柴油为2911kJ/kg),因此二甲醚发动机功率可以高于柴油机。
4)二甲醚汽化潜热大,是柴油的1.6倍,可大幅度降低发动机最高燃烧温度,降低NOx的排放。
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