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附加乙醇噴射對(duì)柴油機(jī)性能和排放的影響分析
試驗(yàn)采用Agrale單缸壓燃柴油機(jī),發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷由一臺(tái)三相發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制。原型燃料采用生物柴油-柴油混合燃料(D70B30),并在其中加入不同量的乙醇和添加劑(過氧化二叔丁烷,DTPB),分析其對(duì)柴油機(jī)性能的影響。
乙醇噴射過程使用了電子控制系統(tǒng),利用傳感器監(jiān)測(cè)柴油注入時(shí)的高壓脈沖信號(hào)來同步乙醇噴射信號(hào)。電子控制系統(tǒng)的ECU由兩塊PCB板組成,其一用于測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和乙醇噴射前后的氣缸溫度,其二在監(jiān)測(cè)到高壓信號(hào)后計(jì)算出乙醇噴射的時(shí)機(jī)和持續(xù)時(shí)間。
試驗(yàn)結(jié)果表明:①進(jìn)氣口溫度和排氣溫度均隨乙醇含量的增加急劇降低,歸因于乙醇較高的汽化潛熱值,同時(shí)排氣溫度降低的幅值大于進(jìn)氣溫度,原因是只有部分乙醇在燃燒室內(nèi)蒸發(fā);②NOx減少的原因,一是乙醇高汽化潛熱的冷卻作用,二是乙醇十六烷值低,點(diǎn)火延遲大,使得燃燒室內(nèi)峰值壓力和溫度降低;③由于附加乙醇的存在使得燃料/空氣比值增大,CO排放增加;④壓縮行程中與可能潛伏在活塞環(huán)縫隙和燃燒室死區(qū)內(nèi)的乙醇導(dǎo)致不完全燃燒,從而增加了HC的排放;⑤乙醇中羥基自由基的存在能夠減少顆粒排放;⑥由于附加的乙醇噴射,混合燃料消耗量減少,然而發(fā)動(dòng)機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率隨乙醇含量增多而降低,歸因于其較低的十六烷值;⑦含量很少的添加劑使得燃油消耗量、CO和HC的排放均有一定量的減少。重點(diǎn)研究了附加乙醇噴射可使HC與顆粒排放同時(shí)減少,打破了兩者間傳統(tǒng)的反比關(guān)系。
刊名:Energy for Sustainable Development(英)
刊期:2013年第17期
作者:Vitor Pinheiro Ferreira et al
編譯:張為榮