国内外对二甲醚在柴油机上的应用研究,已取得了长足的发展。目前,国外已有二甲醚车辆出现,车型包括大型客车与货车,厂商包括瑞典的VOLVO公司,日本的ISUZU和NKK公司。其中,NKK公司研制的二甲醚车的测试结果表明,PM排放低于13工况测试标准,NOx排放较13工况测试标准下降40%,通过氧化催化转化器可使CO、HC大幅下降。已进行的3000km的路试,发动机未发生故障,且发动机性能和操纵性均与柴油机无异。这说明国外关于二甲醚车辆的研究已经进入产品研究阶段。
在我国,2005年上海交通大学联合上海汽车工业(集团)公司研制成功我国第一台满足欧Ⅲ排放的二甲醚发动机和第一辆二甲醚城市大客车样车。国家重型汽车质量监督检验中心按照欧洲稳态(ESC)试验循环测试的结果如图20-1所示,第一辆二甲醚城市大客车样车如图20-2a所示。二甲醚发动机的NOx排放4.014g/(kW·h),HC排放为0.129g/(kW·h),CO排放为0.787g/(kW·h)。分别比欧Ⅲ排放限值低19.7%,80.5%,62.5%。二甲醚发动机ESC循环的微粒排放为0.05g/(kW·h),远低于欧Ⅲ排放限值0.1g/(kW·h)。动态烟度试验(ELR)时,在三个不同转速下,把油门从10%负荷开始突然加到最大,采用消光烟度计未检测到此过程的烟度值。
图20-l 二甲醚发动机ESC试验循环测试结果
在二甲醚城市大客车样车研发基础上,由上海交通大学、上海柴油机股份有限公司和上海汽车工业公司等组成的产学研团队2007年完成了10辆二甲醚城市客车小批量试制,见图20-2b。2008年,二甲醚城市客车已列入国家发改委新车公告和目录。2009年国家科技部公布的节能新能源车项目中,将二甲醚作为车用新能源清洁燃料进行推广应用。
上汽申沃公司小批生产的十辆安装二甲醚发动机的公交车于2010年初正式投入了示范运营。在各方面的支持和关注下,示范运营进行了一年多,累计运营里程达45万km。运营积累的数据,使对该技术的全面评估得到了一系列定量的指标。令人欣慰的是最终各项指标基本上正常,没有发生任何安全问题。(www.daowen.com)
2011年国家质检总局、国家标准化管理委员会已批准《车用燃料用二甲醚》国家标准(GB/T26605—2011),实施日期为2011年11月1日。新国标规定,考虑到我国通常采用的甲醇脱水生产工艺,兼顾生产成本和车用高纯度的要求,二甲醚含量规定,质量分数不低于99.5%;考虑到甲醇的存在对铜等金属具有一定的腐蚀性,且甲醇对二甲醚发动机的各项性能都具有不良影响,需要控制甲醇浓度,规定车用燃料用二甲醚中甲醇质量分数不高于0.3%;水分是引起锈蚀及各种酸性物质腐蚀金属的重要因素,规定水质量分数不高于0.03%;参考汽油标准,硫质量分数控制在不高于0.0005%(以硫计)。
图20-2 二甲醚城市客车样车
a)国内首台二甲醚城市大客车样车 b)二甲醚城市大客车小批量试制
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