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直噴柴油機性能和排放特性的試驗研究

試驗采用一款豐田公司的2.5L直噴柴油機，分析了不同燃料在不同發(fā)動機負荷和轉速條件下的性能和排放特性。燃料包括普通歐4標準柴油和ED10（混合了10%水乳膠的柴油）兩種，發(fā)動機負荷分為25%、50%、75%和100%滿荷4種條件，發(fā)動機轉速從800r/min增加至3600r/min（間隔400r/min）。同時，分別選取發(fā)動機氣缸壓力、熱釋放速率、發(fā)動機功率、熱效率、制動燃油消耗率（BSFC）、廢氣溫度、NO和CO排放作為發(fā)動機性能和排放特性評價參數(shù)。

試驗結果如下。①由于ED10燃料中水乳液的存在，其燃點較低，并且水分子吸收了部分能量使得其熱功率降低，氣缸內壓力和溫度稍低，然而在高速條件下其燃料-空氣混合均勻燃燒充分使得其峰值壓力與純柴油相近。②低速低負荷條件下，由于ED10燃料的高粘性使得點火延遲較高，預燃燒充分，熱釋放速率高；隨著轉速升高，混合時間縮短導致峰值釋放速率降低；高速高負荷條件下燃油噴射壓力增大，霧化程度高，熱釋放率加快。③隨著轉速升高，ED10和標準柴油燃料下發(fā)動機功率均逐漸增大。④轉速升高初始階段，熱損耗較多，熱效率較低，BSFC值較大；隨著轉速升高，BSFC值逐漸減小到最低點，之后高轉速下產(chǎn)生的摩擦損失使得BSFC值重新增大。⑤ED10燃料的氣缸溫度明顯低于柴油，使得各轉速和負荷條件下NO排放大量減少，然而低速低負荷條件下CO排放較高，歸因于該工況下較低的氣缸溫度、壓力及點火延遲，隨著轉速和負荷增加CO排放減少。

綜上，ED10可以作為一種未來柴油機發(fā)展的綠色燃料。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2013年第102期

作者：M.Ebna Alam Fahd et al

編譯：張為榮