共軌直噴式柴油機的微藻甲醇燃燒分析

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共軌直噴式柴油機的微藻甲醇燃燒分析

研究了生物柴油的性能，以及油甲酯石油柴油混合物對直接噴射柴油機的影響。共混物來源于海洋微生物和廢食用油。試驗采用一臺4缸渦輪增壓共軌直噴柴油機，4種負荷條件分別為滿荷的25%、50%、75%和100%。微藻油甲醇和廢食用油甲醇的共混物與石油柴油混合物進行了對比。對不同發動機負荷情況下微藻混合燃料產生的影響進行了評估。評估是通過測量發動機性能而實現的，即測量發動機的平均有效壓力（IMEP）、制動平均有效壓力（BMEP）、缸內壓力、最大壓力上升率、有效燃油消耗率（BSFC）、有效熱效率（BTE）、熱釋放速率和氣體排放（NO、NOx和UHC）。使用20%廢食用油得到的結果與使用石油柴油得到的結果進行比較分析。此外，對燃料的物理性質和化學性質進行了測定。與石油柴油相比較，微藻甲醇的應用能夠減少瞬時氣缸壓力和發動機的輸出扭矩。微藻甲基酯共混物較低的熱值增加了BSFC，但在高負荷條件下能夠將BTE降低4%。在低負荷條件下，使用微藻和使用廢食用油甲基酯共混物時，IMEP和BMEP都會有輕微的減小。此外，與石油柴油相比，使用生物柴油混合物時，NO和NOx的排放量都有所增加。在全負荷時，使用50%微藻共混物時，NO 和NOx的排放量增加了22%。使用石油柴油和使用20%廢食用油甲酯時的UHC排放量相似。但是在所有發動機運行條件下，使用微藻油甲酯或石油柴油混合物時，UHC的排放量至少要減少50%。

將微藻生物柴油共混物應用于現代柴油機中，并與另一種由廢食用油和石油柴油組成的共混物進行了對比，結果如下。①微藻脂肪酸甲基酯的物理性質和化學性質符合生物柴油標準ASTM 6571-12和EN 14214。②與石油柴油相比，微藻甲基酯共混物產生略低的氣缸壓力，壓力上升速率增加。微藻甲基酯共混物產生的IMEP和BMEP也略有減小，尤其是在75%發動機負荷條件下，這可能與微藻甲基酯共混物的低熱值和高粘度有關。而共混物的高粘度會使發動機的摩擦損失有所減少。③50%微藻生物柴油共混物的燃油消耗與100%微藻生物柴油相比，增加了9.3%。這種減少是由于微藻甲酯的熱值比石油柴油共混物的熱值小11%。由于較高的油耗，所有生物柴油共混物的BTE都有所降低。④熱釋放速率是在燃燒過程中以熱的形式釋放出來的凈能量，因此其是評價內燃機燃料實用性的一個關鍵參數。大多數生物柴油的測試結果與石油柴油相比并無明顯差別，但廢食用油是一個例外，其在滿負荷條件下評價指標都稍高。⑤與石油柴油相比，使用生物柴油時，發動機NOx的排放量有所增加，但UHC的排放量大幅度減少。

刊名：Fuel（英）

刊期：2015年第143期

作者：Muhammad Aminul Islam et al

編譯：王維