本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)以及清潔能源領(lǐng)域，具體涉及聚甲氧基二甲醚在天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：天然氣是一種具有較高氫碳比的氣體燃料，同傳統(tǒng)石油燃料相比具有較低的CO2和顆粒物排放。柴油引燃天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)具有較高的熱效率，是一種十分具有前景的車用天然氣技術(shù)方案，但在減排領(lǐng)域面臨的最大挑戰(zhàn)是THC和CO排放，采用高十六烷值、高含氧量的引燃燃料替代柴油是降低THC和CO排放的有效手段，并可以進(jìn)一步降低顆粒物排放。聚甲氧基二甲醚是一種新型的煤基燃料，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大批量工業(yè)生產(chǎn)，同柴油相比，聚甲氧基二甲醚的十六烷值更高，改善了著火特性，同時(shí)具有高含氧量的特性，有利于降低顆粒物排放，作為引燃燃料引燃天然氣可提高燃燒效率并降低污染物排放。目前，以聚甲氧基二甲醚作為引燃燃料引燃天然氣的技術(shù)方案未見(jiàn)報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種采用聚甲氧基二甲醚引燃天然氣的方法，將該方法用于天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，相比于柴油引燃天然氣可提高燃燒效率并降低排放物。本發(fā)明所述聚甲氧基二甲醚(Polyoxymethylenedimethylethers，簡(jiǎn)稱PODE或DMMn)，又名聚甲醛二甲醚、聚氧亞甲基二甲醚、聚甲氧基甲縮醛，是一類以二甲氧基甲烷為母體、亞甲氧基為主鏈的低分子量縮醛類聚合物，其通式表示為：CH3O(CH2O)nCH3；其中，n≥1的整數(shù)，一般取值小于8。具體而言，本發(fā)明提供了一種采用聚甲氧基二甲醚引燃天然氣的方法，所述方法以聚甲氧基二甲醚作為引燃燃料，引燃天然氣。即，所述雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料為天然氣，另一種原料為天然氣的引燃燃料，即聚甲氧基二甲醚。為了實(shí)現(xiàn)良好的燃燒效率并降低污染，所述聚甲氧基二甲醚的熱值占聚甲氧基二甲醚與天然氣總熱值的5％～50％。其中，所述聚甲氧基二甲醚由n值不同的PODEn混合而成；所述n為1～8的整數(shù)。所述聚甲氧基二甲醚優(yōu)選由PODE2、PODE3和PODE4混合而成。本發(fā)明通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)PODE2、PODE3和PODE4以特定比例混合時(shí)，其作為引燃燃料引燃天然氣，可以減少?gòu)U氣排放并提高指示熱效率。具體而言，本發(fā)明由PODE2、PODE3和PODE4以質(zhì)量比2.5：88.9：8.5混合而成。采用本發(fā)明的優(yōu)選方案情況下，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒后CO、THC和NOx的排放量顯著下降，指示熱效率顯著升高。本發(fā)明提供的應(yīng)用方法中，所述天然氣采用進(jìn)氣道噴射或缸內(nèi)直噴方式進(jìn)氣；所述引燃燃料采用缸內(nèi)直噴方式引燃天然氣。其中，所述引燃燃料采用的缸內(nèi)直噴方式可采用單次噴射或兩次噴射。對(duì)于單次噴射過(guò)程而言：噴射時(shí)刻為上止點(diǎn)前為0°CA～50°CA，優(yōu)選為20°CA～30°CA。該方式下，天然氣噴射時(shí)刻為上止點(diǎn)前300°CA～400°CA。對(duì)于兩次噴射過(guò)程而言，為了確保綜合噴射效果以及發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒效果，第一次噴射量?jī)?yōu)選占引燃燃料總量的比例為10％～60％。所述兩次噴射過(guò)程中，第一次噴射時(shí)刻為上止點(diǎn)前10°CA～80°CA，第二次噴射時(shí)刻為上止點(diǎn)前0°CA～30°CA。該方式下，天然氣噴射時(shí)刻為上止點(diǎn)前300°CA～400°CA。本發(fā)明提供的技術(shù)方案以聚甲氧基二甲醚替代柴油作為引燃燃料引燃天然氣，提高了引燃燃料的十六烷值和含氧量，提高了引燃燃料的著火性，降低THC和CO排放，并解決某些工況下的著火不穩(wěn)定問(wèn)題，可進(jìn)一步降低顆粒物排放；同時(shí)PODEn揮發(fā)性優(yōu)于柴油，可以更好的與空氣混合，配合特定的控制策略可降低燃燒溫度，使得NOx排放下降，不需添加其它成分或助劑即可實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的技術(shù)效果。本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有燃燒充分、減少?gòu)U氣排出等一系列環(huán)保特性，可以直接應(yīng)用于天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明所述雙發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)的示意圖。具體實(shí)施方式以下實(shí)例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。以下實(shí)例中使用的聚甲氧基二甲醚(PODEn)質(zhì)量比為：PODE2：PODE3：PODE4＝2.5％：88.9％：8.5％。PODEn和柴油理化特性對(duì)比如表1所示，試驗(yàn)中所用PODEn含氧量達(dá)到46.98％，十六烷值為78.6，表1：試驗(yàn)用PODEn和柴油特性對(duì)比在一臺(tái)單缸機(jī)上對(duì)本發(fā)明所述燃燒方式進(jìn)行了檢測(cè)，并與傳統(tǒng)的柴油引燃天然氣模式進(jìn)行了對(duì)比。試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖如圖1所示，試驗(yàn)所用單缸機(jī)的參數(shù)如表2所示：表2：試驗(yàn)用單缸機(jī)參數(shù)名稱參數(shù)排量1.85L缸徑123mm沖程156mm壓縮比17.3燃燒室形狀“ω”渦流比1.85高壓共軌噴射壓力100MPa天然氣噴射壓力0.5MPa實(shí)施例1試驗(yàn)采用單次噴射策略，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的具體工況如表3所示：表3：具體工況參數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)速1000rpm負(fù)荷4barIMEP天然氣替代率60％EGR率0進(jìn)氣壓力1.2bar天然氣噴射時(shí)刻350°CABTDC引燃燃料噴射時(shí)刻25°CABTDC試驗(yàn)所得檢測(cè)結(jié)果如表4所示：表4：試驗(yàn)例1檢測(cè)結(jié)果經(jīng)檢測(cè)，應(yīng)用了本發(fā)明所述的燃燒模式后，在同一工況下，同傳統(tǒng)的柴油引燃天然氣的燃燒模式相比，CO、THC和NOx排放分別下降26.2％、33.6％和76.0％，指示熱效率升高7.2％。實(shí)施例2試驗(yàn)采用兩次次噴射策略，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的具體工況如表5所示：表5：具體工況參數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)速1000rpm負(fù)荷12barIMEP天然氣替代率80％EGR率0進(jìn)氣壓力1.0bar天然氣噴射時(shí)刻350°CABTDC引燃燃料第一次噴射10°CABTDC引燃燃料第二次噴射0°CABTDC試驗(yàn)所得檢測(cè)結(jié)果如表6所示：表6：試驗(yàn)例2檢測(cè)結(jié)果經(jīng)檢測(cè)，應(yīng)用了本發(fā)明所述的燃燒模式后，在同一工況下，同傳統(tǒng)的柴油引燃天然氣的燃燒模式相比，CO、THC和排放分別下降40.7％、21.3％，NOx排放略有升高，指示熱效率升高4.4％。綜上所述，本發(fā)明提供的燃燒模式在沒(méi)有進(jìn)行任何改造發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下體現(xiàn)了良好的性能。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明、具體實(shí)施方式及試驗(yàn)，對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之做一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是十分容易的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3