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基于木棉甲酯及其混合物的直噴式柴油機(jī)排放性能試驗(yàn)研究

這項(xiàng)研究中的木棉甲酯基于兩步酯化過(guò)程從木棉籽油中衍生。兩步反應(yīng)由酸催化預(yù)處理，由堿催化酯交換。試驗(yàn)研究在單缸直噴柴油機(jī)上進(jìn)行，對(duì)木棉甲酯及其混合物的柴油機(jī)性能和排放進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，木棉甲酯及其混合物提高了柴油機(jī)排氣溫度和燃油消耗量，但在相同的混合物作用下阻熱效率有所降低。在發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷條件下，這種混合燃料柴油機(jī)的NOx排放量均高于普通柴油機(jī)的NOx排放量。木棉甲酯及其混合物作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料有較高的效率，較低的煙度值，較低的CO和HC排放量。試驗(yàn)結(jié)果表明，木棉甲酯是一種最適合的柴油替代品。

木棉籽油是一種潛在的非食用油，可轉(zhuǎn)化成生物柴油。采用了酸預(yù)處理后堿催化轉(zhuǎn)酯化的方法，以減少棉籽油和FFA（游離脂肪酸）值，使其與燃油特性相接近。木棉甲基酯粘度與原木棉籽油的原始值相比下降85%。木棉柴油的燃燒點(diǎn)高于柴油，這也表明了其穩(wěn)定性。木棉甲酯的熱值、十六烷值和其它性能接近柴油燃料，因此其可以直接應(yīng)用于柴油機(jī)，而無(wú)需做重大修改。

基于單缸直噴柴油機(jī)對(duì)木棉甲酯與柴油混合物進(jìn)行試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明，木棉甲酯B20混合物具有較高的熱效率，高于柴油約2.5%；阻熱效率隨著木棉甲酯濃度的增加而降低；B20混合物的燃油消耗較低；廢氣溫度的升高與生物柴油的濃度成正比，從而影響了NOx的生成；在發(fā)動(dòng)機(jī)全負(fù)荷條件下，木棉生物柴油的NOx排放高于柴油所有其它共混物。

在發(fā)動(dòng)機(jī)的所有負(fù)荷條件下，木棉甲酯混合物B20和B40的CO排放和煙度值也有所降低，同時(shí)HC排放也較低。最初，CO2排放隨木棉甲酯混合物中木棉甲酯濃度的進(jìn)一步增加而增加。因此，木棉甲酯可以作為柴油的替代燃料；木棉甲酯B20和B40混合物可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能，同時(shí)廢氣排放量也顯著減少。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2014年第3期

作者：Giorgio Zamboni

編譯：劉歡