基于EGR的混合生物柴油机排放效应研究

基于EGR的混合生物柴油机排放效应研究

生物柴油作为柴油燃料未来的替代品应用在内燃机上可以大幅减少废气排放，但会产生更多的NOx，而采用废气再循环（EGR）系统会消除这一影响。所采用的混合生物燃料为麻疯树甲酯（Jatropha methyl ester）和普通柴油。

所搭建的试验台架包括1个单缸4冲程水冷直喷柴油机、涡流测功机（含有控制系统，可以测量柴油机在不同工况条件下的负荷特性），测量相关废气排放参数的QRO-Tech废气分析仪、标准AVL烟度计、废气温度指示器和测量性能参数变量的传感器。EGR的作用是使少量的废气进入进气歧管，与可燃混合气一起进入燃烧室。而汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂)，在燃烧室内不参与燃烧，其通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力，以减少NOx的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加，定义EGR比率为进入气缸的废气占总进气量的百分比。

对不同EGR比率（5%和10%）和燃料（柴油和B20）下的柴油机特性进行了试验对比分析，其结果为：①在低负荷区，由于循环废气中碳氢化合物的二次燃烧热效率有所提升，而在高负荷区燃烧室循环废气总量增多，效率降低；②生物燃料热值低、粘性大且沸点高，而EGR又使得燃烧室中存在少量废气，使得该条件下燃油消耗率稍高；③相比柴油燃料，EGR比率越高，生物柴油燃烧越不充分，消光烟度值越大。④生物燃料条件下的CO和HC废气排放大幅减少；⑤使用EGR后，混合气体含氧量减少，两种废气排放有所增加；⑥EGR减少了含氧量并降低了燃烧室温度和压力，使得其与柴油及生物柴油燃料相比降低了30%的NOx排放。

综上，在牺牲少量性能特性的前提下，基于混合生物燃料的EGR系统能够有效减少柴油发动机的废气排放。

Polu Vidya Sagar et al.2013 InternationalConferenceon EnergyEfficientTechnologies for Sustainability.

编译：张为荣