【摘 要】
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在能源安全与环境保护的双重压力下,清洁、可再生替代燃料已成为内燃机领域的关注重点,尤其是全生命周期内零碳汇的生物柴油更是成为了研究的热点。但生物柴油由于制备原料的不同而组分（脂肪酸酯）差异显著,进而影响柴油机的性能。鉴于此,本文选取生物柴油的主要组分肉豆蔻酸甲酯（C14）、油酸甲酯（C18M）和油酸乙酯（C18E）分别与柴油按体积比25%、50%掺混配制试验燃料,在一台六缸重型柴油机上开展燃烧试验
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在能源安全与环境保护的双重压力下,清洁、可再生替代燃料已成为内燃机领域的关注重点,尤其是全生命周期内零碳汇的生物柴油更是成为了研究的热点。但生物柴油由于制备原料的不同而组分（脂肪酸酯）差异显著,进而影响柴油机的性能。鉴于此,本文选取生物柴油的主要组分肉豆蔻酸甲酯（C14）、油酸甲酯（C18M）和油酸乙酯（C18E）分别与柴油按体积比25%、50%掺混配制试验燃料,在一台六缸重型柴油机上开展燃烧试验,研究三种主要组分对柴油机燃烧和排放的影响规律。研究结果将为优化生物柴油组分提升柴油机性能提供理论支撑,促进生物柴油的推广和应用。本文主要结论如下:1.与柴油相比,柴油机燃用三种脂肪酸酯/柴油混合燃料的预混燃烧放热峰值下降,且高负荷时放热峰值提前,缸内压力差异较小。滞燃期缩短,燃烧持续期增加。压力升高率峰值降低,缸内温度峰值略有升高,有效热效率呈增加趋势。此外,相比于柴油,柴油机燃用混合燃料的CO和THC排放下降,NOx排放增加。另外,三种脂肪酸酯/柴油混合燃料相比,柴油机燃用混合燃料时燃烧持续期:C18E＞C18M＞C14,预混燃烧放热峰值及压力升高率峰值:C14＞C18E＞C18M,缸内温度峰值和有效热效率:C14＞C18M＞C18E,有效燃油消耗率无明显差异。此外,柴油机燃用不同混合燃料相比,CO、THC排放:C14＜C18M＜C18E,NOx排放:C14＞C18M＞C18E,总颗粒物及核态颗粒物排放:C14＜C18M＜C18E,且C18E聚集态颗粒物排放较多。2.随着掺混比增加,柴油机燃用三种脂肪酸酯/柴油混合燃料,C14滞燃期、放热峰值无明显变化,C18M、C18E滞燃期和放热峰值减小。燃烧持续期增加,压力升高率峰值减小,有效热效率下降,有效燃油消耗率、缸内温度峰值无明显影响。此外,掺混比增加时,柴油机燃用混合燃料的CO、THC、聚集态颗粒物、总颗粒物排放下降,而核态颗粒物排放增加。3.随着负荷增加,柴油机燃用混合燃料时预混燃烧和扩散燃烧放热峰值增加,同时峰值提前,滞燃期缩短,燃烧持续期增加。压力升高率峰值先增加再减小,缸内温度峰值上升,有效燃油消耗率降低,有效热效率增加。随着转速增加,柴油机燃用混合燃料时的滞燃期和燃烧持续期增加,压力升高率峰值和缸内温度峰值下降,有效燃油消耗率增加,而有效热效率减小。此外,随着负荷和转速的增加,柴油机燃用混合燃料时的CO排放减小,NOx排放增加,颗粒物总数量浓度、聚集态颗粒物排放增加。且随转速增加,核态颗粒物排放减少,而THC排放随负荷的增加先减少再增加、随转速增加而增加。
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