柴油机论文：直喷式自然吸气柴油机燃用生物柴油的研究概述

柴油机：直喷式自然吸气柴油机燃用生物柴油的研究概述 柴油机论文:直喷式自然吸气柴油机燃用生物柴油的研究概 述 摘要针对环境污染和能源危机，介绍了生物柴油的理化性质，研究了不同比例生物柴油与柴油混合燃料对柴油机动力性、经济性和排放性的影响。 关键词柴油机;生物柴油;研究 随着能源匮乏与环境污染的加剧，世界上很多国家都在探索一种能够长期使用又不污染自然环境的资源，发现生物柴油具有良好的环保性能。生物柴油是催化剂作用于植物油，把醇类和脂肪酸发生化学变化形成的酯类能源，因为柴油与其性能相似，为此称作生物柴油。生物柴油称为一种绿色生态洁净能源，与石油相比具有很大的优势，首先生物柴油可由再生植物加工制造，具有长期使用能力;其次生物柴油燃烧时产生co2经光合作用将又回到植物中去，不会增加地球上co2含量;再次生物柴油中只含有c、h、o三种原子，不含硫，对环境污染小。为此在进行柴油机上进行不同生物柴油掺混比例混合燃料的燃烧特性研究具有重要的意义。 1生物柴油燃料理化特性分析(见1) 2动力性分析 柴油机燃用不同比例生物柴油与柴油混合燃料对柴油机动力性的影响，由于生物柴油的低热值低于0#柴油，因而燃用生物柴油后柴油机的输出功率略有降低 ，降低幅度为 9.8%左右，最大扭矩降低幅度为5.6%左右。 3经济性分析 油耗率是反映发动机经济性的重要指标，混合燃料在中低负荷时的耗率比柴油的高，随着负荷的增大，两者的油耗率基本相当。这是因为燃料中加入生物柴油后黏度增大，影响了燃料雾化，降低了燃料与空气的混合质量，从而降低燃烧效率，虽然加入生物柴油后同时燃料中的含氧量也增加，当中低负荷时，汽缸温度低，喷入燃料少，燃料雾化差，同时汽缸的过量空气系数大，有充足的空气，含氧量影响较小，这时黏度是重要影响因素之一，出现柴油机燃用燃用纯柴油油耗率比混合油料时的低。柴油机高负荷时，喷入燃料增加，汽缸过量空气系数降低，混合气中的含氧量效果提高，由于燃料黏度和含氧量的作用，使燃油消耗量降低。 4排放分析 4.1nox排放 柴油机在全负荷时，燃用不同比例混合燃料时nox分别不同程度的升高，并随着柴油机转速的提高为略有增加。与柴油相比，生物柴油的外特性nox排放比纯柴油高一些。在全负荷工况下燃用四种燃料的nox排放量随转速的变化趋势一致;在相同转速下，燃用纯生物柴油的nox排放量最大，燃用0#柴油时最小。 4.2碳烟排放 柴油机燃用不用比例混合燃料试验表明表明，总的规律是燃料中生物柴油的加入，使发动机碳烟排放降低，尤其是在低转速高负荷下，这是因为生物柴油中含氧，使混合气的过浓区减小， 有利降低碳烟排放。在中低负荷缸内的过量空气系数较大，碳烟排放相对较低，生物柴油对降低碳烟排放影响比较小。随柴油机负荷增加，燃油喷入量上升，使碳烟的排放过浓区域增大，生物柴油的自供氧能力降低了混合气过浓区域，柴油机碳烟排放降低幅度增加，随着负荷的增加，降低作用更加显著。研究表明在低转速时，随着生物柴油比例的增加碳烟排放量升高。这是因为生物柴油的进一步增加使混合燃料的黏度增加，雾化变差，碳烟排放有所升高。在较高转速时，燃料与空气混合时间缩短，此时燃料与空气的混合质量对发动机碳烟排放的影响作用增大，燃料中生物柴油的加入使混合气质量变差，易使碳烟排放增加，但生物柴油中含氧又会使碳烟排放降低，因而柴油机在高转速时生物柴油的加入对降低碳烟的效果没有低转速时的效果好。 4.3hc排放 柴油机排放中的未燃hc主要是碳氢燃料燃烧不完全的产物。试验与柴油相比，全负荷速度变化范围内，生物柴油的hc排放减少，低速区尤其明显;试验表明在低转速的大多数工况下，柴油机燃用纯柴油比生燃用物柴油的hc排放量高，同时显示随生物柴油比例的增加hc排放量减小 的趋势，但在高转速低负荷时混合燃料对应的hc排放相比柴油的稍大。主要因为生物柴油有13%的氧，汽缸混合气过浓区域减少，增强了柴油机的热效率，使hc排放下降;此外生物柴油的黏度高和蒸馏温度高使燃料的雾化效果恶化、混合气形成速度降低，增加了hc排放量。当柴油机在低转速时，混合气混合时间与燃烧时间相比较长，生物柴油的含氧因素影响较强，所以hc排放减小;当柴油机在较高转速时，柴油机转速的提高使混合气混合时间和燃烧时间降低，低负荷时，汽缸温度低，燃料的雾化影响强;随负荷的增加，汽缸温度增加，生物柴油中的含氧因素影响强。 4.4co排放 由于柴油机缸内燃料和空气混合得不均匀以及燃烧得不完全，co的排放是必然的。生物柴油含氧，所以燃烧和氧化较柴油充分。燃用生物柴油，在外特性转速范围内co排放下降幅度较大。柴油机低转速时，使用混合燃料的co排放比纯柴油低，随着混合燃料中生物柴油比例的增大，co排放减小;在高转速时，燃用混合燃料时co排放比燃用纯柴油时的要大，混合燃料中生物柴油的比例对co排放影响较小。这是由于柴油机低转速时，转速比较慢，混合气的混合时间和可燃混合气的燃烧时间相对较长，虽然生物柴油的高黏度使燃料的雾化质量恶化，但生物柴油中的含氧量使燃烧更加充分，其影响相对较强。当柴油机转速较高时，燃料与 空气的混合时间和可燃混合气的燃烧时间减小，混合气质量对co排放影响作用增强，使柴油机燃用混合燃料时co排放量比燃用纯柴油时的要高一些。 5结束语 研究表明生物柴油的主要理化性能指标满足车用柴油的基本要求。柴油中掺烧不同比例生物柴油对发动机油耗率影响不大。燃用生物柴油和燃用纯柴油相比，柴油机动力性有所下降。在低转速下hc和co排放比燃用纯柴油时的低，随着生物柴油比例的增大，hc排放降低;但在高转速下，hc和co排放比燃用纯柴油高;混合燃料的nox和碳烟排放均降低，柴油中生物柴油的加入可以缓解nox排放和碳烟排放的折中关系。生物柴油明显降低柴油机烟度排放，对co和hc也有一定的降低效果，但nox排放略有上升。 参考文献 [1]覃军,刘海峰,尧命发,陈辉.柴油机掺烧不同比例生物柴油的试验研究[j].燃烧科学与技 术,2007,13(4)3:35-340.