[发明专利]一种适用于高海拔地区柴油机应用的含氧混合燃料

说明书

本发明公开了一种适用于高海拔地区柴油机应用的含氧混合燃料。本发明含氧混合燃料由煤基复合燃料、聚甲氧基二甲醚、‑35号柴油组成，其中煤基复合燃料体积分数为40％，聚甲氧基二甲醚体积分数为20％、‑35号柴油体积分数为40％；煤基复合燃料由链烷烃、环烷烃和芳烃组成，体积占比分别为80％、5％和15％。本发明在柴油中按比例添加相应的化学成分得到与柴油理化特性相近的混合燃料，具有高原适应性良好和排放清洁等优点，可以很好地解决能源危机和高原恶劣的环境所带来的相应问题。

技术领域

本发明涉及含氧混合燃料领域，更具体地说，是涉及一种适用于高海拔地区柴油机应用的含氧混合燃料。

背景技术

我国是一个高原大国，拥有世界上面积最大的高原地域。在我国的国土面积中，海拔1000m以上的高原约占58％，海拔2000m以上的高原约占33％，3000m以上的高原占26％。青藏高原是世界上最具代表性的高原，平均海拔超过4000m，总面积达240万km²，约占国土面积的1/4。

高原地区大气压力低、氧含量低的气候环境特点，导致柴油机燃烧恶化，动力性、经济性、可靠性、耐久性下降，热负荷增加，起动困难。研究结果表明，对增压柴油机来说，海拔高度每上升l000m，最高燃烧压力下降3％～4％，涡轮增压器转速上升6％～8％，额定功率下降4％～7％，最低燃油消耗率增加3％～7％，涡轮前温度升高7％，缸盖温度升高7％，机体热强度增加2％～4％。柴油机是车辆的“心脏”，柴油机的高原环境适应性直接影响车辆在高原地区运行时的动力性、经济性、可靠性、耐久性、起动性能等高原环境适应性能，进而影响整车的牵引特性、作业效率和运输效率等。因此，研究提高柴油机高原环境适应性关键技术，对于提高整装高原环境适应性有着非常重要的意义。

目前，针对柴油机在高原地区运行时出现的动力性和经济性下降、热负荷增大、冒黑烟和启动困难等问题，主要开展的研究工作包括：高原增压匹配、供油系统调整、提高进气氧含量等。通过综合分析，采用单级增压器与柴油机高原匹配、供油系统调整技术仅能在3000m以下实现柴油机的功率恢复；采用二级可调增压技术，虽然可以实现5000m柴油机功率恢复到平原的80％以上，但结构复杂、体积庞大，在车用柴油机上安装非常困难；采用富氧进气可以改善柴油机高原燃烧状况，但目前膜法制氧技术还不成熟，应用受到限制。而在柴油中掺入适当的含氧燃料，构成含氧柴油，是在不改变柴油机结构的情况下改善柴油机不同海拔燃烧和性能的重要手段，对解决高原缺氧条件下燃料燃烧不完全造成的柴油机动力性和经济性严重下降、热负荷增大且冒黑烟的问题具有重要意义。

研究结果表明，甲醇、乙醇等醇类含氧燃料，十六烷值低且与柴油互溶性极差，需对柴油机燃油系统进行改造，增加甲醇喷射系统；二甲醚含氧燃料的十六烷值高，着火性能好，但其缺点是常温下为气体，发动机供油系统必须作适当改进后才可使用；生物柴油虽然十六烷值很高，但含氧量偏低，低温性能和安定性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述现有技术中存在的不足，提供一种适用于高海拔地区柴油机应用的含氧混合燃料。

一种适合于高海拔地区柴油机应用的含氧混合燃料，由煤基复合燃料、聚甲氧基二甲醚(PODE_3～5)、-35号柴油组成，其中煤基复合燃料体积分数为40％，聚甲氧基二甲醚(PODE_3～5)体积分数为20％、-35号柴油体积分数为40％。

煤基复合燃料由链烷烃、环烷烃和芳烃组成，体积占比分别为80％、5％和15％。其中环烷烃主要包括：一环烷烃、二环烷烃、三环烷烃；芳烃主要包括：单环芳烃、双环芳烃、三环芳烃。

煤基复合燃料的理化特性：密度(20℃)为0.817g·cm^-3、运动粘度(20℃)为3.1mm²·s^-1、十六烷值57、低热值为46.356MJ·kg^-1。