可变压缩比对混合燃料柴油机排放性能的影响



可变压缩比对混合燃料柴油机排放性能的影响

石油的大量消耗将带来众多严重的环境问题。生物柴油在替代传统柴油方面具有巨大的潜力，可以将其直接应用在现有柴油机中，而不需要对发动机结构进行任何修改。但由于生物柴油的粘度较高，最低温度时流动点也较高，使得其对柴油机性能产生较大影响。但通过在生物柴油中加入乙醚可改善柴油机低温流动特性。目前，将乙醚、生物柴油和标准柴油按一定比例混合形成的混合燃料已经得到了广泛应用。本文则通过试验分析柴油机在不同比例混合燃料和不同压缩比下的排放性能。

试验时，发动机选择一个单缸4冲程自然吸气柴油机，转速设定为1500r/min，通过倾斜气缸体可以得到16、17和18这3种压缩比。使用奥地利AVL公司生产的AVL DI气体分析仪和烟度计测量排放物中HC、CO、NOx、CO2和烟雾的排放。使用的生物柴油为亚麻油甲酯，配置混合燃料时，乙醚体积分数始终保持为5%，亚麻油甲酯的体积分数分别为10%、15%和20%，与标准柴油混合，混合后燃料分别记为DLD15、LD20和DLD25。

试验结果如下。

（1）压缩比为18时，DLD15和DLD20燃料的有效热效率比标准柴油的低，所有燃油的有效燃油消耗率都比柴油高。压缩比为17时，DLD15和DLD20燃料的有效热效率与标准柴油的接近。压缩比为16时，各种燃油的有效燃油消耗率非常接近，且都略低于柴油的。

（2）DLD25燃料在压缩比为18和16时，HC排放分别降低了14%和15%，在压缩比为17时降低了18%。

（3）DLD15和DLD20燃料在压缩比为18和17时，其CO排放显著降低。DLD15燃料在压缩比为16时的CO排放与标准柴油接近。

（4）在压缩比为17时，DLD15和DLD25燃料的CO2排放分别降低了19%和13%。

（5）所有燃油的NOx排放都比标准柴油高，DLD20和DLD25燃料在压缩比为18时NOx排放最大。

总的来说，具有5%乙醚的生物柴油混合燃料有助于提升发动机性能，降低排放。

AjaySinghVermaetal. SAE 2015-01-1936.

编译：李臣