柴油混合燃料內燃機性能和排放參數的試驗研究

柴油混合燃料內燃機性能和排放參數的試驗研究

分析比較了不同濃度乙醇-柴油混合燃料的性能和排放，通過一系列溶混性測試，發現乙醇在超過10%濃度時不易溶于柴油。選取4種不同濃度的乙醇柴油混合燃料用于發動機性能測試，結果表明該混合燃料可以降低NOx和碳氧化物的排放，而混合燃料中添加生物柴油可以增加有效熱效率并且降低燃油消耗。

研究中使用低硫柴油、99.5%純乙醇，并用一種水黃皮屬甲基酯作為生物柴油，這種酯類物質由印度阿加爾塔拉內燃機和燃燒試驗室制得。

試驗表明，燃料中乙醇濃度增加會降低發動機的有效熱效率，而加入生物柴油可以增加有效熱效率，并且還與發動機負荷有關。以D30E20B50（30%柴油，20%乙醇、50%生物柴油）為例，有效熱效率在40%負荷下增加12.5%，80%負荷下增加18.34%，100%負荷下增加22%，120%負荷下增加23.20%。這可能是由于乙醇的熱值較低導致燃燒缸內能量密度降低，生物柴油的加入使混合燃料熱值增加，所以提高了有效熱效率。而隨著負荷的增加，氣缸內平均有效壓力增加，導致氣缸內溫度升高，從而產生更好的燃燒效果。

CO2的排放量隨著乙醇和生物柴油比例的增加而增加，CO2排放量的增加趨勢在D45E15B40 （45%柴油、15%乙醇、40%生物柴油)和D30E20B50中尤為明顯，CO2排放量分別增加了85.36%和110%。這是由于乙醇和生物柴油中氧含量高，促使CO進一步氧化。

導致NOx增加的主要因素是高燃燒溫度和當量比。NOx排量隨著乙醇的增加而減少有兩方面原因，一方面當乙醇混合燃料噴入燃燒室時，部分熱量用于將乙醇轉化為氣態，使氣缸內溫度降低，減少NO的形成；另一方面是乙醇的熱值較低，導致燃燒溫度較低。

Abhishek Paul et al.2013 IEEEInternational ConferenceonEnergyEfficient TechnologiesforSustainability(ICEETS),Nagercoil-April 10-12,2013.

編譯：周沖