基于木棉甲酯及其混合物的直喷式柴油机排放性能试验研究



基于木棉甲酯及其混合物的直喷式柴油机排放性能试验研究

这项研究中的木棉甲酯基于两步酯化过程从木棉籽油中衍生。两步反应由酸催化预处理，由碱催化酯交换。试验研究在单缸直喷柴油机上进行，对木棉甲酯及其混合物的柴油机性能和排放进行了研究。试验结果表明，木棉甲酯及其混合物提高了柴油机排气温度和燃油消耗量，但在相同的混合物作用下阻热效率有所降低。在发动机全负荷条件下，这种混合燃料柴油机的NOx排放量均高于普通柴油机的NOx排放量。木棉甲酯及其混合物作为发动机燃料有较高的效率，较低的烟度值，较低的CO和HC排放量。试验结果表明，木棉甲酯是一种最适合的柴油替代品。

木棉籽油是一种潜在的非食用油，可转化成生物柴油。采用了酸预处理后碱催化转酯化的方法，以减少棉籽油和FFA（游离脂肪酸）值，使其与燃油特性相接近。木棉甲基酯粘度与原木棉籽油的原始值相比下降85%。木棉柴油的燃烧点高于柴油，这也表明了其稳定性。木棉甲酯的热值、十六烷值和其它性能接近柴油燃料，因此其可以直接应用于柴油机，而无需做重大修改。

基于单缸直喷柴油机对木棉甲酯与柴油混合物进行试验研究。研究结果表明，木棉甲酯B20混合物具有较高的热效率，高于柴油约2.5%；阻热效率随着木棉甲酯浓度的增加而降低；B20混合物的燃油消耗较低；废气温度的升高与生物柴油的浓度成正比，从而影响了NOx的生成；在发动机全负荷条件下，木棉生物柴油的NOx排放高于柴油所有其它共混物。

在发动机的所有负荷条件下，木棉甲酯混合物B20和B40的CO排放和烟度值也有所降低，同时HC排放也较低。最初，CO2排放随木棉甲酯混合物中木棉甲酯浓度的进一步增加而增加。因此，木棉甲酯可以作为柴油的替代燃料；木棉甲酯B20和B40混合物可以提高发动机整体性能，同时废气排放量也显著减少。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2014年第3期

作者：Giorgio Zamboni

编译：刘欢