柴油机燃用生物柴油的经济性和排放特性_范晨阳.pdf

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1、DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2013.02.0502013年2月农机化研究第2期柴油机燃用生物柴油的经济性和排放特性范晨阳，徐斌，刘亚哲，张小玉，马志豪，吴健(河南科技大学车辆与动力工程学院，河南洛阳471003)摘要:在一台电控高压共轨增压中冷柴油机上进行了燃用B10，B20和B30等3种掺混比例的黄连木籽生物柴油与纯柴油的经济性和排放特性试验。试验发现，在相同转速下，柴油机的燃油消耗率随负荷的增加而降低。2000r/min时，生物柴油在中小负荷的燃油消耗率略低于柴油;大负荷时，4种燃料的燃油消耗率相当

2、;随着负荷的增大，柴油机的CO和THC排放降低，NOx升高;相同工况下，生物柴油的NOx排放与生物柴油相当，无明显变化。由此可见，高压共轨柴油机燃用黄连木籽生物柴油可以在NOx排放基本不升高的前提下降低CO和THC的排放。关键词:电控柴油机;生物柴油;燃油经济性;排放特性中图分类号:S126文献标识码:A文章编号:1003－188X(2013)02－0210－04本课题从研究燃用黄连木籽生物柴油的高压共0引言轨柴油机的经济性能和排放特性来评价生物柴油对近几年来，我国汽车工业快速发展，平均年增长石化柴油的替代性。率为15%，是同

3、期世界汽车增长率的10倍，在带来了1试验设备和试验规程严重的环境污染的同时，对我国的石油储备也形成了严峻的考验。所以，寻求石化柴油的替代能源来降低本研究所用发动机为配备VGT技术的电控高压对石化柴油的依赖性，提高其燃烧的环境友好性，成共轨增压中冷柴油机，其主要技术参数为:为必然的要求。生物柴油作为一种可再生能源，具有型式:直列四缸，四冲程，增压中冷，电控高压共轨较少的未燃排放物和与石化柴油相似的理化性能，从缸径×行程/mm:83．1×92而成为一种较好的替代能源。燃烧室型式:直喷型ω燃烧室国内外开展了大量关于燃用生物柴油发动机

4、性压缩比:16．7:1能的研究。司利增等研究增压直喷式柴油机燃用0#排量/L:1．996－1柴油与脂肪酸甲酯混合柴油的动力经济性和排放特标定功率/转速/kW/r·min:110/4000－1性时发现:燃用脂肪酸甲酯可显著降低HC排放，但最大扭矩/转速/N·m/r·min:310/1800～2800［1］CO排放略有增加，NOx排放则显著升高;何超等在试验采用湘仪生产的GW250电涡流测功机和研究直喷式柴油机燃用生物柴油的燃烧特性时发现:FC2000发动机测控系统来控制发动机工况，用湘仪相同工况下，随生物柴油掺混比例的增加，滞燃

5、期增FC2210Z智能油耗仪测量发动机油耗，发动机排气中加，预混合放热峰值降低，扩散燃烧放热峰值增大燃的气体成分由HORIBA公司生产的MEXA－7100D排［2］用生物柴油后，发动机热效率有所提高;C．Y．Choi气分析仪测量。和R．D．Reitz研究含氧燃料对直喷式柴油机炭烟和本课题所燃用的生物柴油为黄连木籽生物柴油NOx排放影响时发现:在大负荷时，含氧燃料可显著及其与柴油的混合物。黄连木籽生物柴油为黄连木降低炭烟的排放，NO排放则仅有小幅上升［3］。籽原油在碱性催化条件下与甲醇进行酯化反应生成x的脂肪酸甲酯，其主要成分见

6、表1所示。收稿日期:2012－02－28表2为纯柴油和3种掺混比例生物柴油的理化特基金项目:河南省科技创新人才计划(杰出人才)项目(104200510006)性指标。其中，B10表示生物柴油的体积百分数为占作者简介:范晨阳(1987－)，女，河南洛阳人，硕士研究生，(E－mail)混合燃料的10%，其余表示方法以此类推。表2中所sophia59520@sina．com。示的弹热值、密度、表面张力和运动粘度为洛阳黎明通讯作者:徐斌(1964－)，男，河南洛阳人，教授，(E－mail)hkdxb@mail．haust．edu．cn

7、。化工研究院提供的测试数据;弹热值为表征油品热值·210·2013年2月农机化研究第2期的基础实验数据，是在一定试验条件下测得的热值，本课题所用柴油机为电控高压共轨柴油机，其油可间接表示油品的低热值。量控制和喷油正时控制策略与传统柴油机有一定的区表1黄连木籽生物柴油的主要成分别，柴油机的循环喷油量和喷油正时均按照ECU程序Table1Mainingredientofpistacheseedbiodiesel中的相应MAP变动。MAP的纵横坐标分别为转速和脂肪酸甲酯含量/%指示扭矩，即当柴油机的转速或指示扭矩发生变动时，油酸甲酯

8、45．45其循环喷油量和喷油定时均会发生变化。在试验过程亚油酸甲酯28．91中，由于燃烧效率和热值的差异，相同工况下、不同燃棕榈酸甲酯21．37料的指示扭矩也会有一定的变化，从而影响其循环喷其它4．27油量和喷油定时。表2试验用油的理化指标Table2Physicalandc