共混燃料柴油机的排放试验研究



共混燃料柴油机的排放试验研究

减少温室气体排放的一项有效措施是在柴油机中采用生物燃料替代传统化石燃料。目前，最为常用的生物燃料为醇类燃料，由于乙醇具有较强的亲水性，使其不易与柴油相溶，就物理特性而言，丁醇和辛醇的特性更接近于传统柴油。对此，通过试验研究了使用丁醇或辛醇形成的共混燃料对柴油机排放的影响。

试验采用的柴油为满足EN590法规的VSD10柴油，采用的醇类为瑞典柏斯托公司生产的正丁醇、异丁醇和辛醇。制备共混燃料时，分别将体积分数为10%、20%和30%的正丁醇、异丁醇或辛醇与VSD10柴油混合，形成9种共混燃料。为保证共混燃料的十六烷值与标准柴油的十六烷值相似，在制备的共混燃料中加入一定量的加氢植物油或二特丁基过氧化物，提高其十六烷值。这种加入量根据专门用于燃料特性分析的发动机确定，维持各共混燃料的十六烷值为48～52。测试发动机选择李斯特（AVL）公司2.0L 5051单缸重型柴油机，其上配备基于沃尔沃D12C发动机动力总成的燃油共轨系统、气缸盖和活塞。进行了9种共混燃料的燃烧和排放测试，同时加入标准柴油的燃烧测试，并将其结果作为参考值。采用AVL 733S油耗仪测量燃料消耗，采用奇石7061B压力传感器和奇石3066A01压电放大器测量发动机缸内压力、采用Osiris数据采集系统记录试验数据，采用AVL AMA i60排放分析仪测量未燃烧的HC、NOx、CO、CO2和O2、采用AVL 415烟度计测量颗粒物排放。试验结果显示：①使用共混燃料的柴油机性能（如缸内平均压力和热释放率）与使用标准柴油的发动机性能相似；②共混燃料柴油的NOx排放略高，但CO排放较低；③由于共混燃料中氧含量的增加，使发动机颗粒物排放显著降低。异丁醇共混燃料的颗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热效率。由于醇类的热值较低，共混燃料的有效燃油消耗高于标准柴油。总的来说，长链醇类燃料可与标准柴油混合形成共混燃料而用于未改进的发动机。

KarinMunchetal.SAE 2015-24-2491.

编译：李臣