基于EGR的混合生物柴油機排放效應研究

基于EGR的混合生物柴油機排放效應研究

生物柴油作為柴油燃料未來的替代品應用在內燃機上可以大幅減少廢氣排放，但會產生更多的NOx，而采用廢氣再循環（EGR）系統會消除這一影響。所采用的混合生物燃料為麻瘋樹甲酯（Jatropha methyl ester）和普通柴油。

所搭建的試驗臺架包括1個單缸4沖程水冷直噴柴油機、渦流測功機（含有控制系統，可以測量柴油機在不同工況條件下的負荷特性），測量相關廢氣排放參數的QRO-Tech廢氣分析儀、標準AVL煙度計、廢氣溫度指示器和測量性能參數變量的傳感器。EGR的作用是使少量的廢氣進入進氣歧管，與可燃混合氣一起進入燃燒室。而汽車廢氣是一種不可燃氣體(不含燃料和氧化劑)，在燃燒室內不參與燃燒，其通過吸收燃燒產生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力，以減少NOx的生成量。進入燃燒室的廢氣量隨著發動機轉速和負荷的增加而增加，定義EGR比率為進入氣缸的廢氣占總進氣量的百分比。

對不同EGR比率（5%和10%）和燃料（柴油和B20）下的柴油機特性進行了試驗對比分析，其結果為：①在低負荷區，由于循環廢氣中碳氫化合物的二次燃燒熱效率有所提升，而在高負荷區燃燒室循環廢氣總量增多，效率降低；②生物燃料熱值低、粘性大且沸點高，而EGR又使得燃燒室中存在少量廢氣，使得該條件下燃油消耗率稍高；③相比柴油燃料，EGR比率越高，生物柴油燃燒越不充分，消光煙度值越大。④生物燃料條件下的CO和HC廢氣排放大幅減少；⑤使用EGR后，混合氣體含氧量減少，兩種廢氣排放有所增加；⑥EGR減少了含氧量并降低了燃燒室溫度和壓力，使得其與柴油及生物柴油燃料相比降低了30%的NOx排放。

綜上，在犧牲少量性能特性的前提下，基于混合生物燃料的EGR系統能夠有效減少柴油發動機的廢氣排放。

Polu Vidya Sagar et al.2013 InternationalConferenceon EnergyEfficientTechnologies for Sustainability.

編譯：張為榮