第4期（总第225期） 2016年8月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No .4(Serial No .225)
Aug.2016
柴油掺混二甲醚喷雾粒子尺寸分布特性试验研究
李跟宝，李洪波，高博
（长安大学汽车学院，陕西西安710064）
摘要：为确定二甲醚掺入柴油后对燃料雾化性能的改善效果，利用阴影成像与数字图像处理技术，对不同掺混比、喷射压力以及喷孔直径等条件下的二甲醚-柴油混合燃料喷雾粒子尺寸分布特性进行了对比试验研究。结果发现：由于柴油中二甲醚的闪急沸腾作用，随着二甲醚掺混比的增加，混合燃料粒子尺寸分布曲线整体向小颗粒方向偏移，较大粒子数目较柴油明显减少，有助于降低发动机炭烟排放；喷孔直径、喷射压力等喷射参数对混合燃料雾化粒子分布有较大影响，减小喷孔直径使燃油粒子更加细化，降低喷射压力则使混合燃料雾化效果有变差的趋势。
关键词：柴油机；二甲醚；混合燃料；燃油喷雾；尺寸分布 DOI:10.3969/j.issn.1001-2222.2016.04.012
中图分类号：TK421.43
文献标志码：B
文章编号：1001-2222(2016)04-0066-04
二甲醚（DME)被认为是近年来最具吸引力的
柴油机清洁代用燃料之一。众多研究表明：柴油机燃用二甲醛能够实现高效、超低排放和柔和压缩燃烧，因而极具应用潜力-。二甲醚可由煤中大规模、低成本制取，发展煤基二甲醚作为车用替代能源，对于改善我国原油对外依存度过高的现状、促进国内煤化工行业的发展、降低交通行业的能耗与排放水平，具有重要的现实意义，
二电藤常温常压下呈气态.需加压液化后供给发动机燃用。其对常规橡胶密封件也有腐蚀性，实际应用中需换用耐二甲醚腐蚀的密封材料。二甲醚液态黏度约为柴油的1/20，发动机供油系统中存在润滑及泄蒲等问题。美国宾州州立大学Bhide等人将二甲醚与柴油混合后在发动机上应用，证实在二甲醚掺混比例不超过25%（质量比)时，发动机可以稳定、低排放工作。同时，二甲醛低热值仅为柴油的67%，将其按较低比例与柴油掺混应用可尽可能减少对发动机燃油供应系统的改动。作者5-试验发现.发动机燃用D20混合燃料（20%三电酬十 80%柴油)时，发动机动力性超过原机水平，最低当量燃油消耗率耗下降4.5%，烟度下降70%以上， N0，降低30%～50%，表明二甲醚-柴油混合燃料是一种能实现高比功率、低排放的石油替代燃料。
二甲醚的沸点低，饱和蒸气压高，有利于改善燃收稿日期：2015-09-06；修回日期：2016-02-25
料雾化效果。二甲醚燃料的喷雾过程一直都是相关研究的热点间题，但前期研究较多地侧重于油束贯穿距、雾化锥角等宏观参数的分析评价，对液滴尺寸分布等喷雾微观特性则涉及较少L7-8」。为此，本研究采用阴影成像试验技术，分析二甲醚掺混比、喷射压力以及喷孔直径等参数对混合燃料喷雾粒子分布特性的影响规律，探索优化燃料喷雾过程的有效途径。
1试验方法及设备
为避免柴油中掺人过多二甲醚而导致燃料黏度
过低，本研究分别选取D10（10%二申醛十90%架油)和D20（20%二甲醚十80%柴油)为研究对象.并结合纯柴油进行喷雾对比分析，
试验在单次喷射雾化粒子特性试验台上进行，试验装置见图1。作者前期研究证实二甲醛与柴油互溶性好，长久静置不会出现分层现象汀。本研究中混合燃料按质量比在耐压容器中配制并储存，经氮气加压至0.7MPa（高于常温下燃料饱和蒸气压）后输送至高压单次喷射装置人口，采用触发器控制燃油喷射进入大气环境，并同步控制800万像素高清晰CCD数码相机对喷雾场进行拍摄。试验过程中采用外部频闪光源辅助成像，试验微距镜头的景深控制在0.1mm之内。
试验获取的喷务图像采用本研究组开发的喷务
基金项目：陕西省自然科学基金项目（2013B0220174）；中央高校基本科研项目（0009-2014G1221021）作者简介：李跟宝（1974一），男，副教授，博士，主要从事液体喷射雾化研究；ligb@chd.edu.cn。