柴油机燃用煤基含氧混合燃料的燃烧及排放特性

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1、第33卷第11期可再生能源Vol.33No.112015年11月RenewableEnergyResourcesNov.2015柴油机燃用煤基含氧混合燃料的燃烧及排放特性左鹏，武志斐，王铁，曹贻森，王文坤，孙秀全（太原理工大学车辆工程系，山西太原030024）摘要：在F-T柴油中添加不同比例的丁醇、生物柴油燃料，并与0#柴油做了燃烧及排放特性的对比研究。研究结果表明：混合燃料的预混合燃烧期、扩散燃烧期、缸压峰值与放热率峰值均介于0#柴油与F-T柴油之间；相对于0#柴油，混合燃料燃烧始点提前，CA50增加，燃烧放热中心向后推迟，燃烧放热率第一峰值降低；所在相位提前，预混

2、合燃烧放热量降低，有利于降低燃烧过程的最高温度，实现低温燃烧，第二峰值升高，扩散燃烧所占比重增加；在转速为2000r/min时，混合燃料（N10，N20和N10B10）的NOx排放量较0#柴油分别降低了23.40%，26.95%和23.25%，其中主要是NO的降低，NO2的排放量因为低温燃烧反而略有上升；外特性下，碳烟排放量较0#柴油分别平均降低71.47%，77.16%，68.80%。关键词：煤基燃料；含氧燃料；燃烧；排放中图分类号：TK427文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）11-1730-06DOI:10.13941/j.cnki.21-14

3、69/tk.2015.11.0220引言氧量高，和乙醇相比，其更适合作为发动机的替代在传统柴油机燃烧中，可通过提高燃料的十燃料。众多学者对柴油正丁醇混合燃料开展了广[8]六烷值来降低最高燃烧压力和NOx排放，使燃烧泛的研究。Yao在一台重型柴油机上，探讨了不更加柔和。因此，长期以来，人们认为应提高燃料同比例的柴油-正丁醇混合燃料的燃烧和排放特的十六烷值以改善柴油机的燃烧性能。随着世界性，结果表明混合燃料降低碳烟与CO排放的效石油资源的日趋短缺和人们对环保要求的不断果比较明显，并且NOx排放和燃油经济性并没有[9]提高，煤炭的清洁化利用与内燃机代用燃料的开明显恶化。Ch

4、otwichien的研究表明，与其他醇类发已成为能源领域广为关注的焦点。F-T柴油，即燃料相比，柴油-正丁醇燃料更适合于压燃发动费托合成的煤制燃料，是煤炭经间接液化生成的机。煤基代用燃料，具有十六烷值高、硫和芳烃含量生物柴油是一种主要成分为脂肪酸甲酯的可低、H/C高等优点。F-T柴油燃烧热效率高，排放再生的含氧生物质燃料，具有改善燃烧并降低碳[10]污染物少，被认为是清洁高效的柴油机代用燃烟排放的潜力并且具有较高的运动黏度，有利料，是实现煤炭在内燃机上清洁化利用的最佳载于改善混合燃料的润滑性能，从而保护发动机的[1]体。研究表明，F-T柴油十六烷值高的特性使其精密偶件

5、不被磨损。燃烧提前，放热率峰值降低，燃烧温度降低，燃烧为了推动煤炭清洁化利用进程，扩大煤制油[2]，[3]较柔和；柴油机燃用F-T柴油时能够大幅降低的应用范围，研究燃料的理化特性对发动机性能[4]HC，CO，NOx等的排放。但是，关于F-T柴油对的影响规律。本文以F-T柴油为基础燃料，添加于碳烟排放的影响还存在分歧，大多数研究中F-含氧燃料丁醇与生物柴油，比较了两种含氧燃料[5]，[6]T柴油能降低碳烟的排放，少数研究中碳烟稍对碳烟的降低效果，以及对NO2，NO生成机理的[7]有升高或基本不变。影响，从而得出高十六烷值燃料与含氧燃料的混F-T柴油与含氧替代燃料的掺混燃

6、烧是解决合燃烧对柴油机燃烧与排放特性的影响规律。F-T柴油扩散燃烧期长、碳烟排放量高等问题的1试验燃料及理化性质有效途径。正丁醇是一种新型生物质燃料，与F-T试验所用燃料包括常规商业0#柴油、无水丁柴油有很好的互溶性，其单位热值高于乙醇，含醇、生物柴油和潞安集团提供的F-T柴油，其中收稿日期：2015-07-09。基金项目：山西省自然科学基金资助项目（2014021024-3）。通讯作者：武志斐（1983-），男，山西大同人，副教授，博士，研究方向为车辆传动技术与新能源汽车。E-mail：wzfly83@163.com·1730·左鹏，等柴油机燃用煤基含氧混合燃料的燃

7、烧及排放特性0#柴油作为试验对比燃料。以F-T柴油为基础配F-T柴油的高十六烷值特性使发动机燃烧柔制丁醇体积分数分别为10%和20%的F-T柴油-和，振动降低，可实现低温燃烧，但是也可能造成丁醇混合燃料，记为N10和N20；配制丁醇和生碳烟排放的升高，而含氧燃料能够显著降低碳烟物柴油体积分数都为10%三元燃料，记为的排放。因此，本文所配制的混合燃料就是具有高N10B10。通过对N20，N10B10两种燃料的性能分十六烷值特性的含氧燃料，具有同时降低NOx与析，比较丁醇与生物柴油对F-T柴油燃烧与排放碳烟排放的潜力。的影响规律。表1为各燃料的基本理化特