柴油混合燃料内燃机性能和排放参数的试验研究

柴油混合燃料内燃机性能和排放参数的试验研究

分析比较了不同浓度乙醇-柴油混合燃料的性能和排放，通过一系列溶混性测试，发现乙醇在超过10%浓度时不易溶于柴油。选取4种不同浓度的乙醇柴油混合燃料用于发动机性能测试，结果表明该混合燃料可以降低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热效率并且降低燃油消耗。

研究中使用低硫柴油、99.5%纯乙醇，并用一种水黄皮属甲基酯作为生物柴油，这种酯类物质由印度阿加尔塔拉内燃机和燃烧试验室制得。

试验表明，燃料中乙醇浓度增加会降低发动机的有效热效率，而加入生物柴油可以增加有效热效率，并且还与发动机负荷有关。以D30E20B50（30%柴油，20%乙醇、50%生物柴油）为例，有效热效率在40%负荷下增加12.5%，80%负荷下增加18.34%，100%负荷下增加22%，120%负荷下增加23.20%。这可能是由于乙醇的热值较低导致燃烧缸内能量密度降低，生物柴油的加入使混合燃料热值增加，所以提高了有效热效率。而随着负荷的增加，气缸内平均有效压力增加，导致气缸内温度升高，从而产生更好的燃烧效果。

CO2的排放量随着乙醇和生物柴油比例的增加而增加，CO2排放量的增加趋势在D45E15B40 （45%柴油、15%乙醇、40%生物柴油)和D30E20B50中尤为明显，CO2排放量分别增加了85.36%和110%。这是由于乙醇和生物柴油中氧含量高，促使CO进一步氧化。

导致NOx增加的主要因素是高燃烧温度和当量比。NOx排量随着乙醇的增加而减少有两方面原因，一方面当乙醇混合燃料喷入燃烧室时，部分热量用于将乙醇转化为气态，使气缸内温度降低，减少NO的形成；另一方面是乙醇的热值较低，导致燃烧温度较低。

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

编译：周冲