基于木棉甲酯及其混合物的直噴式柴油機排放性能試驗研究

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基于木棉甲酯及其混合物的直噴式柴油機排放性能試驗研究

這項研究中的木棉甲酯基于兩步酯化過程從木棉籽油中衍生。兩步反應由酸催化預處理，由堿催化酯交換。試驗研究在單缸直噴柴油機上進行，對木棉甲酯及其混合物的柴油機性能和排放進行了研究。試驗結果表明，木棉甲酯及其混合物提高了柴油機排氣溫度和燃油消耗量，但在相同的混合物作用下阻熱效率有所降低。在發動機全負荷條件下，這種混合燃料柴油機的NOx排放量均高于普通柴油機的NOx排放量。木棉甲酯及其混合物作為發動機燃料有較高的效率，較低的煙度值，較低的CO和HC排放量。試驗結果表明，木棉甲酯是一種最適合的柴油替代品。

木棉籽油是一種潛在的非食用油，可轉化成生物柴油。采用了酸預處理后堿催化轉酯化的方法，以減少棉籽油和FFA（游離脂肪酸）值，使其與燃油特性相接近。木棉甲基酯粘度與原木棉籽油的原始值相比下降85%。木棉柴油的燃燒點高于柴油，這也表明了其穩定性。木棉甲酯的熱值、十六烷值和其它性能接近柴油燃料，因此其可以直接應用于柴油機，而無需做重大修改。

基于單缸直噴柴油機對木棉甲酯與柴油混合物進行試驗研究。研究結果表明，木棉甲酯B20混合物具有較高的熱效率，高于柴油約2.5%；阻熱效率隨著木棉甲酯濃度的增加而降低；B20混合物的燃油消耗較低；廢氣溫度的升高與生物柴油的濃度成正比，從而影響了NOx的生成；在發動機全負荷條件下，木棉生物柴油的NOx排放高于柴油所有其它共混物。

在發動機的所有負荷條件下，木棉甲酯混合物B20和B40的CO排放和煙度值也有所降低，同時HC排放也較低。最初，CO2排放隨木棉甲酯混合物中木棉甲酯濃度的進一步增加而增加。因此，木棉甲酯可以作為柴油的替代燃料；木棉甲酯B20和B40混合物可以提高發動機整體性能，同時廢氣排放量也顯著減少。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2014年第3期

作者：Giorgio Zamboni

編譯：劉歡