第3期（总第224期） 2016年6月
·性能研究·
车用发动机 VEHICLE ENGINE
汽油机掺烧甲醇裂解气试验研究
谢满，蒋笑坤
（华中科技大学能源与动力工程学院，湖北武汉430074）
No .3(Serial No.224)
Jun.2016
摘要：在1台电喷汽油机上进行了掺烧甲醇裂解气试验研究，设计了甲醇裂解系统，利用发动机高温排气裂解甲醇，并将裂解气送入气缸燃烧，研究了掺烧甲醇致解气对发动机经济性和动力性的影响。试验结果表明：在管式裂解器中，甲醇裂解的主要产物是H：和C0，体积分数分别为60.7%～64.8%，19.1%～23.1%汽油掺烧甲醇裂解气会导致发动机输出担矩降低，发动机当量燃科消耗率下降，热效率增加，甲醇替代比为20时，不同负荷下当量燃料消耗率均下降6%以上，最大可降低8.8%，有效热效率由原机32.47%提高到35.57%，原机和掺烧裂解气发动机的有效热效率均随过量空气系数的增加而增加，相同过量空气系数条件下，掺烧裂解气发动机热效率比原机高。
关键词：甲醇裂解气；混合燃料：燃料经济性 DOI: 10 .3969 /i.issn .1001-2222 .2016 .03 .007
中图分类号：TK437
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)03-0035-05
能源紧缺和环境污染是人类面临的两大难题，人们迫切需要寻找代用燃料代替传统燃油，其中低污染的醇类和氢气备受关注。甲醇密度与汽油相近，辛烷值较高，可提高压缩比改善经济性；而且甲醇含氧量较高，在缸内燃烧充分，有利于改善发动机排放。但甲醇汽化潜热大，发动机冷起动困难，同时甲醇发动机的甲醛和乙醛等非常规排放物高于汽油机[2-4]。1971年，Pefley[}]首先提出甲醇裂解气(DM)发动机的概念此后国内外学者基于化油器式汽油机对DM发动机进行大量研究6-9]近年来相关研究发展到基于电喷汽油机改造的DM发动机10-14]
在汽油发动机上部分掺烧甲醇裂解气可使发动机具有DM发动机的优点，同时避免DM发动机存在的部分问题。汽油掺烧甲醇裂解气是将甲醇裂解器串联在发动机排气管道上，发动机高温排气流经甲醇裂解器对其加热，液体甲醇喷人裂解器中，受热蒸发并在催化剂表面发生裂解反应，生成H和 CO，生成的裂解气与汽油一起进入气缸，实现汽油接混裂解气燃烧。甲醇裂解是吸热反应，生成的裂解气其低热值相对于液态甲醇增加了20%，反应需要的能量全部由高温排气提供。因此，通过电醇裂解器吸收发动机排气余热，将液体甲醇裂解为热值
收稿日期：2015-12-31；修回日期：2016-02-18
更高的甲醇裂解气送人气缸燃烧，相当于使用化学反应构成了一个排气能量再利用的底部循环，有效提高了燃料综合热效率。同时，甲醇裂解生成的富氢气体能够改善缸内混合气燃烧，提高燃烧热效率并改善排放。为了对汽油掺烧甲醇裂解气发动机进行全面深入的研究，本研究对一台电喷汽油机进行改造，并进行掺烧甲醇裂解气的试验研究，为汽油掺烧甲醇裂解气发动机的研发与应用提供技术支持。
甲醇催化裂解及其反应器 1
1.1甲醇催化裂解
甲醇裂解反应同时也是工业上甲醇合成的逆反应，这是一个可逆反应，反应进行的程度受到化学反应动力学、反应温度、催化剂等诸多因素影响。甲醇不可能完全裂解，因此实际从裂解器中出来的气体中还含有部分没有裂解的甲醇蒸气。同时，甲醇裂解过程中还可能存在式（1)～式（6)等副反应，导致裂解气中还有CH4.CO:.CH:OCH:等成分
HCHsOCH:+HO
2CH:OH
CH:OH+H:CH.+H:O,
1>CH0+H2
CHaOH
CH:OH+CO
CO十H:O
HCO:OCH:， >CO:+H，
作者简介：谢满(1991—），男，硕土，主要研究方向为汽油掺混甲醇裂解气发动机性能的研究;357374703@qq-com，
通讯作者：蒋炎坤（1964—），男，投，博土生导师，主要研究方向为发动机流动、燃烧、排效及其数模模拟等;jykhus@hust.edu.cn，
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