柴油機(jī)生物柴油和潤(rùn)滑油對(duì)廢氣和顆粒物排放的影響

汽車是引發(fā)全球變暖的一個(gè)主要原因，使用電動(dòng)汽車可以解決因使用汽車帶來(lái)的影響。預(yù)計(jì)2050年全球汽車保有量將達(dá)到25億輛，如果將這些汽車全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱?dòng)汽車則十分困難，因此使用碳排放較低的生物柴油，再結(jié)合相關(guān)后處理系統(tǒng)則可以緩解該問(wèn)題。柴油機(jī)因其具有較高的熱效率和可用燃料的多樣性而成為降低排放、改善燃油經(jīng)濟(jì)性最具潛力的發(fā)動(dòng)機(jī)。對(duì)此，通過(guò)試驗(yàn)將混合不同比例生物柴油混合燃料的排放與傳統(tǒng)柴油的排放進(jìn)行了研究對(duì)比。同時(shí)，分析不同種類潤(rùn)滑油及其溫度變化以及后處理系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的影響。

試驗(yàn)使用一臺(tái)排量為3.0L的直列4缸、渦輪增壓直噴柴油機(jī)，其上還裝配了高壓共軌噴油系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、水冷卻器。采用的后處理系統(tǒng)包括柴油氧化催化劑和壁流式柴油顆粒過(guò)濾器。在制備測(cè)試燃料時(shí)，傳統(tǒng)柴油使用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）規(guī)定的JIS#3柴油，生物柴油采用從廢食用油中提取的脂肪酸甲酯。對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%和50%生物柴油與傳統(tǒng)柴油混合得到的混合燃料進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)也對(duì)純傳統(tǒng)柴油和純生物柴油燃料進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試使用的潤(rùn)滑油為粘稠度為10W-30、市場(chǎng)上在售的礦物潤(rùn)滑油和合成潤(rùn)滑油這兩種。試驗(yàn)時(shí)，冷卻液溫度為80℃，發(fā)動(dòng)機(jī)在扭矩200Nm、轉(zhuǎn)速1800r/min、平均有效壓力0.84MPa的條件下運(yùn)行。在測(cè)試潤(rùn)滑油溫度對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的影響時(shí)，潤(rùn)滑油溫度的變化范圍為85～115℃，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷平均有效壓力設(shè)定為0.21～0.84MPa。試驗(yàn)結(jié)果表明：①使用混合燃料后，CO、HC和煙霧最大降低了20.8%、74.7%和74%，但由于生物柴油中氧含量增多，使得燃油消耗、CO2和NOx分別增加了5.5%、5.8%和36.5%；②使用混合燃料和后處理系統(tǒng)，可使排放中顆粒物含量約降低了99.95%，得到的排放氣幾乎與大氣相同；③潤(rùn)滑油溫度增加20～25℃，可以改善燃油消耗，在高負(fù)荷時(shí)約降低3%，在低負(fù)荷時(shí)約降低8%；④潤(rùn)滑油種類對(duì)柴油機(jī)排放和燃油消耗的影響很微小。

Kazutoshi Mori et al.SAE 2015-01-1932.

編譯：李臣