国际能源网讯:美国Sandia国家实验室于2010年11月上旬宣布,发现异戊醇(C5H12O)用作均匀进料的压燃式(HCCI)发动机燃料具有很好潜力,与乙醇相比,异戊醇有优异的物化性能;与汽油相比,有很相似的压燃式燃烧性质。这些研究结果已提出,异戊醇作为HCCI燃料无论是单独使用或与汽油调合,均有很好的应用潜力。
这一研究成果已在美国San Diego召开的SAE 2010动力系燃料和润滑油会议上发布。
HCCI经多年研究作为可提供与柴油相同效率而无NOx和烟炱排放的潜在方法,受到不充分燃烧控制和有限负荷范围的限制。但最近的发展拓展了采用常规汽油燃料的HCCI的工作范围,研究人员指出,未来的燃料由于重点致力于生物燃料技术,可望与现在使用的大不相同。
一个潜在的变化是用有较长链的醇类替代现在使用的乙醇。含有4个或以上碳的较高级醇类与乙醇相比,是较好的汽油替代物。因拥有较长链的烷基链,醇类的极性度快速降低,并且其物理化学性质也与汽油中烃类更相似。例如,一些较高级醇类吸水性很小,并且与烃类燃料调合时在水存在时对需分离的敏感度也小。这与乙醇截然不同,它可使较高级醇类能较好地与现有的燃料基础设施相匹配。采用较高级醇类使材料的配伍性问题如弹性体肿胀也得以改进。另外,在很多惰况下,将乙醇调合入汽油会提高汽油蒸气压,而引起高的蒸发性排放和潜在的操作问题如气阻。
较高级醇类另一明显的优点是其有较高的能量密度,与乙醇相比可大大提高燃料经济性。一个潜在的缺点可能会增大燃料与较长链的反应性,这会降低用于改进SI燃烧抗爆性能的潜力。然而,C4-C5醇类的辛烷值评价对于汽油SI发动机而言仍是充分的,并且它们应用于先进的HCCI或其他低温燃烧发动机仍能很好地工作,这是因为这些发动机对燃料的自燃质量有不同的要求。
异戊醇是C5支链醇,与乙醇或丁醇相比,其物化性质更接近于汽油,包括在水中有低得多的相混性和较高的体积能量密度。
研究表明,异戊醇的反应活性,使其在宽范围发动机速度下为保持恒定的燃烧,所需吸入温度可与汽油和乙醇相比拟。
研究用HCCI发动机来自于Cummins B-系列六缸柴油机。研究表明:
•异戊醇与汽油和乙醇相比,有较高的HCCI反应活性,在宽范围发动机速度下为保持恒定的燃烧,具可较低的吸入温度或较高的EGR;
•异戊醇在热燃前在中等温度下有相对较强的反应活性。异戊醇的中间温度热量释放(ITHR)量类似于汽油;
•异戊醇的中间温度热量释放(ITHR)量可通过提高吸入压力而提高,并随吸入温度而降低,与汽油相似。