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共軌直噴式柴油機(jī)的微藻甲醇燃燒分析

研究了生物柴油的性能，以及油甲酯石油柴油混合物對(duì)直接噴射柴油機(jī)的影響。共混物來(lái)源于海洋微生物和廢食用油。試驗(yàn)采用一臺(tái)4缸渦輪增壓共軌直噴柴油機(jī)，4種負(fù)荷條件分別為滿荷的25%、50%、75%和100%。微藻油甲醇和廢食用油甲醇的共混物與石油柴油混合物進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)不同發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷情況下微藻混合燃料產(chǎn)生的影響進(jìn)行了評(píng)估。評(píng)估是通過(guò)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)性能而實(shí)現(xiàn)的，即測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的平均有效壓力（IMEP）、制動(dòng)平均有效壓力（BMEP）、缸內(nèi)壓力、最大壓力上升率、有效燃油消耗率（BSFC）、有效熱效率（BTE）、熱釋放速率和氣體排放（NO、NOx和UHC）。使用20%廢食用油得到的結(jié)果與使用石油柴油得到的結(jié)果進(jìn)行比較分析。此外，對(duì)燃料的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定。與石油柴油相比較，微藻甲醇的應(yīng)用能夠減少瞬時(shí)氣缸壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩。微藻甲基酯共混物較低的熱值增加了BSFC，但在高負(fù)荷條件下能夠?qū)TE降低4%。在低負(fù)荷條件下，使用微藻和使用廢食用油甲基酯共混物時(shí)，IMEP和BMEP都會(huì)有輕微的減小。此外，與石油柴油相比，使用生物柴油混合物時(shí)，NO和NOx的排放量都有所增加。在全負(fù)荷時(shí)，使用50%微藻共混物時(shí)，NO 和NOx的排放量增加了22%。使用石油柴油和使用20%廢食用油甲酯時(shí)的UHC排放量相似。但是在所有發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件下，使用微藻油甲酯或石油柴油混合物時(shí)，UHC的排放量至少要減少50%。

將微藻生物柴油共混物應(yīng)用于現(xiàn)代柴油機(jī)中，并與另一種由廢食用油和石油柴油組成的共混物進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如下。①微藻脂肪酸甲基酯的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)符合生物柴油標(biāo)準(zhǔn)ASTM 6571-12和EN 14214。②與石油柴油相比，微藻甲基酯共混物產(chǎn)生略低的氣缸壓力，壓力上升速率增加。微藻甲基酯共混物產(chǎn)生的IMEP和BMEP也略有減小，尤其是在75%發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷條件下，這可能與微藻甲基酯共混物的低熱值和高粘度有關(guān)。而共混物的高粘度會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失有所減少。③50%微藻生物柴油共混物的燃油消耗與100%微藻生物柴油相比，增加了9.3%。這種減少是由于微藻甲酯的熱值比石油柴油共混物的熱值小11%。由于較高的油耗，所有生物柴油共混物的BTE都有所降低。④熱釋放速率是在燃燒過(guò)程中以熱的形式釋放出來(lái)的凈能量，因此其是評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)燃料實(shí)用性的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。大多數(shù)生物柴油的測(cè)試結(jié)果與石油柴油相比并無(wú)明顯差別，但廢食用油是一個(gè)例外，其在滿負(fù)荷條件下評(píng)價(jià)指標(biāo)都稍高。⑤與石油柴油相比，使用生物柴油時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)NOx的排放量有所增加，但UHC的排放量大幅度減少。

刊名：Fuel（英）

刊期：2015年第143期

作者：Muhammad Aminul Islam et al

編譯：王維