共混燃料柴油機的排放試驗研究

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共混燃料柴油機的排放試驗研究

減少溫室氣體排放的一項有效措施是在柴油機中采用生物燃料替代傳統化石燃料。目前，最為常用的生物燃料為醇類燃料，由于乙醇具有較強的親水性，使其不易與柴油相溶，就物理特性而言，丁醇和辛醇的特性更接近于傳統柴油。對此，通過試驗研究了使用丁醇或辛醇形成的共混燃料對柴油機排放的影響。

試驗采用的柴油為滿足EN590法規的VSD10柴油，采用的醇類為瑞典柏斯托公司生產的正丁醇、異丁醇和辛醇。制備共混燃料時，分別將體積分數為10%、20%和30%的正丁醇、異丁醇或辛醇與VSD10柴油混合，形成9種共混燃料。為保證共混燃料的十六烷值與標準柴油的十六烷值相似，在制備的共混燃料中加入一定量的加氫植物油或二特丁基過氧化物，提高其十六烷值。這種加入量根據專門用于燃料特性分析的發動機確定，維持各共混燃料的十六烷值為48～52。測試發動機選擇李斯特（AVL）公司2.0L 5051單缸重型柴油機，其上配備基于沃爾沃D12C發動機動力總成的燃油共軌系統、氣缸蓋和活塞。進行了9種共混燃料的燃燒和排放測試，同時加入標準柴油的燃燒測試，并將其結果作為參考值。采用AVL 733S油耗儀測量燃料消耗，采用奇石7061B壓力傳感器和奇石3066A01壓電放大器測量發動機缸內壓力、采用Osiris數據采集系統記錄試驗數據，采用AVL AMA i60排放分析儀測量未燃燒的HC、NOx、CO、CO2和O2、采用AVL 415煙度計測量顆粒物排放。試驗結果顯示：①使用共混燃料的柴油機性能（如缸內平均壓力和熱釋放率）與使用標準柴油的發動機性能相似；②共混燃料柴油的NOx排放略高，但CO排放較低；③由于共混燃料中氧含量的增加，使發動機顆粒物排放顯著降低。異丁醇共混燃料的顆粒物排放高于正丁醇共混燃料；④所有共混燃料具有相似的有效熱效率。由于醇類的熱值較低，共混燃料的有效燃油消耗高于標準柴油。總的來說，長鏈醇類燃料可與標準柴油混合形成共混燃料而用于未改進的發動機。

KarinMunchetal.SAE 2015-24-2491.

編譯：李臣