柴油机燃用生物柴油的排放特性研究

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1、内!燃!机!学!报第!"卷!!##$"第%期!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!&’()!"!!##$"*’)%!"#$%#&’()$%)*+,-+.文章编号!"###+#,#,"!##$##%+#/!$+#.!"+"#!柴油机燃用生物柴油的排放特性研究"袁银南"!江清阳!!孙平"!王忠"!")江苏大学汽车学院#江苏镇江!"!#"$$!)安徽工业大学热能动力系#安徽马鞍山!/$##!"!!!!!!!!摘要!生物柴油是由植物或动物脂肪通过酯化反应而得到%由于生物柴油无毒#可生物降解和再生#因此受到越来越多的关注%许多研究表明生物柴油的

2、性质和普通柴油非常相似#因此它能直接被用到发动机上而不需要改动发动机的结构%作者对柴油机燃用以豆油和乙醇生产的生物柴油和普通#)柴油时的排放污染物进行了对比和分析%结果表明&相对于普通#)柴油#在纯生物柴油的污染物排放中#除*e/排放基本不变外#:e’Z:和碳烟等有害物质的排放大大降低!分别降低了!,>#-h’!/>,-h和/$>"h"%生物柴油与柴油掺混燃烧时#排放降低的效果与生物柴油在柴油中的混合比例成正比%关键词!柴油机$排放$燃料$生物柴油中图分类号!12/%/!!!文献标识码!3!!本文对生物柴油在柴油机上使用的排放特性进引言行了试验研究

3、和分析探讨%!!柴油机的排放污染问题越来越受到人们的高度/!排放试验重视%大量的试验结果表明#柴油的物理和化学性质对柴油机有害排放具有直接影响%可以预测#当/)/!试验装置改进发动机工作过程使有害排放降低到一定程度!!试验装置如图"所示%试验所用的柴油机为江后#燃油品质将成为影响发动机污染排放的关键因淮动力生产的[Z""##直喷式四冲程柴油机%试验素%因此#从改善柴油品质的角度来降低柴油机污时没有改变原机的供油系统及其它参数%利用江淮染排放具有重要意义%满足低排放标准的柴油要具动力‘NXWM*!###排放测试分析系统对该机的有低含芳烃量’低含硫量’

4、低比重’低馏出温度以及*e/’Z:和:e进行了测试%‘NXWM*!###排放高十六烷值的特性%由植物油或脂通过酯交换反应测试分析系统是江淮动力集团自行设计的#由美国而得到的生物柴油#由于其不含芳香烃’不含硫’十加州分析仪器厂制造的分析单元构成#完全满足美六烷值较高和可生物降解等特点而受到越来越多的国XS3’欧洲*’’’+及f;+1-",#)"等排放标准(")(!)关注%的要求%此外还测试了该柴油机的油耗和烟度%图/!试验装置0(12/!.L64"(54$’#9%4’=6"收稿日期&!##$+#.+"%$修订日期!!##$+#-+"!%基金项目!国家

5、自然科学基金资助项目!.#!0%#!%"%万方数据作者简介!袁银南!",.,9"#男#博士#教授#博士生导师#主要研究方向为内燃机燃料及工作过程和排放控制%+/!/+内!!燃!!机!!学!!报!!!!!!!!!!!!!!!第!"卷第%期/):!测试用油油和乙醇在碱"氢氧化钠#作为催化剂的条件下$进!!试验中所使用的油是普通的#)柴油和自行研行酯交换反应而得到的!其试验工艺流程如图!制生产的生物柴油!本试验所用的生物柴油是用豆所示!图:!豆油生物柴油制取工艺0(1C:!34*9)W&3#"’)*?()8(4%496")8=&($1)柴油的特性对比如表

6、"!!豆油生物柴油和#:!测试结果与分析所示!:)/!测试结果表/!豆油生物柴油和B!柴油的特性!!图$"图-给出了生物柴油和普通柴油的:e&参数对比!;"Z:以及*e/三种排放的对比$其中横坐标为发动!#?C/,=55#"7)*6")64"’(4%)*8(4%49机功率"负荷#$纵坐标为排放浓度""#9%#!!;"#$8?()8(4%49!!图,采用最小二乘法拟合出生物柴油或混合燃#)柴油特!性豆油生物柴油料在-工况下各排放的加权比排放量相对#)柴油"f;!.!+",,/#".j的密度%"AB%@$#--")0实测的线性变化关系!/#j的动力粘度

7、%"@@!%8#/)0.$)#"-)#:):!试验结果分析闪点%j+"0#"闭口#+%#!!有害排放物的生成主要取决于$个方面$即发可燃性"十六烷值#/0+/.动机的结构因素&使用因素和燃料的性质!在本试热值%"W‘%O#$!$.验中$由于前两个因素是一样的$因此生物柴油和普硫含量%h"]##)#"/--#)!通柴油在柴油机中排放的差异主要是由燃料性质的氧含量%h"]#"##差异所决定!生物柴油和柴油在十六烷值&粘度&密度&芳香烃&硫分方面是有差异的"见表"#$所以生/);!测量过程物柴油和柴油在柴油机中燃烧后的排放也是不一’$(!!本试验进行的是

8、-工况排放测试$并加权计算样的!出*e&Z:和:e的比排放量!试验从#)柴油做/!>!>"!:e排放起$测试-个工况下柴油