燃料乙醇在柴油机上应用研究的进展.pdf

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1、陈红罗阔赵新夏长明：燃料乙醇在柴油机上应用研究的进展17燃料乙醇在柴油机上应用研究的进展ApplicationResearchProgressofFuelEthanolinDieselEngine陈红1罗阔2赵新2夏长明3(1肇庆工商职业技术学院2华南农业大学3广东金桥技工学校)[摘要]分析了乙醇的理化特性和作为柴油机代用燃料的可行性，介绍了乙醇在柴油机应用研究的进展情况，结合目前燃料乙醇在柴油机应用的研究成果，从机理上阐述了掺烧乙醇对柴油机性能的影响。[关键词]乙醇柴油机应用研究柴油机具有热效率高、经济性好等优点。越来越广泛的应用于国民经济的各领域，成为汽车、工程机械、农用机械等领域

2、的主要动力源。但是。柴油机燃烧所产生的NOx、碳烟等有害排放物，已成为大气的主要污染源之一。而且两者此消彼涨的互斥关系．一直是困扰柴油机发展的难题。同时石油资源的有限性促使人们寻找有效的替代能源。燃料乙醇是一种新型可再生、清洁燃料，而且含氧量高。燃烧迅速。燃烧后产生的有害排放物低。另外，乙醇替代柴油，可节省石油资源，有利于内燃机长期发展．因此。燃料乙醇在发动机上的应用一直是国内外内燃机界研究的热门课题。1燃料乙醇的特性醇类是烃基与羟基(一OH)组成的化合物，这就从本质上决定了醇类可以作为内燃机的代用燃料。而羟基的存在又决定了它有很多不同于石油系燃料的特性。如表lIll所示。2燃料乙醇应

3、用方法乙醇难溶于柴油、易溶于汽油的特性，决定了乙醇应用在柴油机上要比应用在汽油机上复杂。方法和形式也多样化。目前主要方法有乙醇柴油混合法、柴油，乙醇双喷射、柴油引燃进气吸入的乙醇混合气、电热塞或电火花点燃乙醇混合气及乙醇均质压燃(HCCI)等方法。2-1乙醇柴油混合法实验研究发现。影响柴油、乙醇混合燃料互溶性的主要因素是柴油组成、含水量及环境温度。表1乙醇、柴油的主要理化性质理化性质柴油乙醇低热值／(MJ／kg)42．527．O含氧量，％O34．8密度／(g／mL)0．840．79十六烷值40—558自燃温度／℃250420当量空燃比14．69．0沸点，℃180—37078闪点，℃65

4、—8813～14粘度(20℃)／(Pa-s)3．O～8．O1．2蒸发值l(kJ／kg)250904当含水量超过0．2％(V)时，混合燃料发生分层现象，不能在柴油内燃机中直接掺烧。为了在不改变柴油内燃机结构的基础上使用乙醇柴油混合燃料。通常需要添加助溶剂。采用助溶剂使乙醇与柴油形成均相、稳定的混合燃料．可供柴油机使用。助溶剂的研究，国内外学者都做了大量的工作。美国清洁燃料公司研制了“Puranol”添加剂。瑞典AkzoNebel公司开发了助溶剂“Beraid”．英国的AAE科技公司也有这方面的报道。国内，天冠公司已开发出一种性能稳定、乳化效果明显的助溶18内燃机与配件2010年第5期剂“

5、TGZJ”。中国科学院生态环境研究中心开发了一种新型助溶剂。助溶剂的主要成分为A+B+C(A为不饱和酸，B为高分子聚合物，C为卵磷脂)，在内燃机实验中烟度、NOx都有一定程度的降低。此外还可以采用乳化法混合。就是将水、乙醇和柴油按一定比例在外界动力的作用下使其乳化，这是一种简单易行的方式，可以不变动内燃机的结构，用较简单的技术措施和较低的经济代价实现柴油与乙醇的互溶，既节约了柴油，又可降低城市污染。柴油乙醇混合法不用改变柴油机结构。就可以直接燃用乙醇．方法简单。但是也存在一些问题有待解决，例如乳化燃料不稳定、易分层；加入的助溶剂、表面活性剂等多是硝基化合物的十六烷值改进剂。会增加发动机

6、的碳烟和NOx排放。同时增加使用成本。2．2柴油／乙醇双喷射该方法是在柴油机气缸盖上再安装一个喷油器，由该喷油器按一定提前角和压力喷射乙醇。在燃烧室内与柴油混合燃烧．采用这种方法的柴油机必须较大。否则因气缸盖太紧凑而无法安装喷醇嘴。德国道依茨公司用该方法在载重汽车柴油机上试验，证明功率可以达到原机水平，扭矩储备系数增加。这种方法的优点是它可以使用含水(一定量)乙醇．也可以使用常含水分和其他杂烃或杂醇的工业副产品乙醇。这样的醇类价格便宜．来源广泛。而且可以就地取材，运输费少。本方法的缺点是双喷射不仅需要改动缸盖。而且由于乙醇的粘度很低，易加剧喷油偶件的磨损，存在乙醇喷射系统的寿命和可靠性

7、问题。2．3柴油引燃进气吸入的乙醇混合气采用该方法是通过在进气道加装化醇器(类似化油器)或喷嘴形成混合气，喷油器喷入引燃柴油进行燃烧。只是喷油量随着掺醇率的增加而减少，掺醇率可达80％。即从以柴油为主。直到以醇类为主。柴油仅作引燃燃料。喷嘴方式与化醇器方式相比。由于没有化醇器对进气的节流损失，从而使充量系数达到甚至超过一般柴油机的水平(因醇在进气管内吸热降低了进气温度．增加了进气密度)。这样发动机的最大功率和扭矩提高。另外。这种方法可以使进气管