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        燃料的組成及理化性質(zhì)對排放的影響

        2018-12-03 12:15:15孔令文
        汽車與駕駛維修(維修版) 2018年2期
        關(guān)鍵詞:十六烷值含硫量芳烴

        孔令文

        (昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通運輸學(xué)院 650302)

        1 含硫量

        硫主要影響微粒(PM),對氣體污染物排放幾乎沒有影響。柴油機(jī)排放的總微粒是由固體碳??扇苄杂袡C(jī)成分和SO4所組成,柴油機(jī)中的硫通過生成SO2變?yōu)镾O4,從而增大PM的排放。根據(jù)大量試驗,表明柴油機(jī)中硫含量的1%~2%生成硫酸鹽,這一百分比與柴油機(jī)的含硫量的多少,硫化物的成分以及發(fā)動機(jī)型號無關(guān)。此外,試驗也表明,硫含量從0.30%下降到0.05%(質(zhì)量),即1994年美國輕柴油含硫量,PM排放可下降0.03~0.07 g/kW·h,此時若再降低柴油中的含硫量對降低PM排放的作用就很小了。但是當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)工業(yè)仍要求柴油機(jī)含硫量降至0.0015%甚至為零,這主要是后處理和EGR(廢氣再循環(huán))的要求,柴油機(jī)許多后處理裝置中使用貴金屬催化劑,它極易被硫、磷、鉛所中毒,從而降低催化劑的效率,因此越是排放法規(guī)要求高的柴油機(jī),愈要求使用低硫柴油。

        2 十六烷值

        十六烷值是燃料自然品質(zhì)的衡量指標(biāo),十六烷值高,著火滯后期短,滯后期多燃料的混合和以后的燃燒關(guān)系甚大,高的十六烷值將減少預(yù)混燃燒的燃料量,并使低負(fù)荷和中等負(fù)荷時NOx排放減小,一般NOx排放較多的柴油機(jī)受十六烷值變化的影響大,對一些NOx排放已很低的新機(jī)器,預(yù)混燃燒量本身很小,NOx排放則幾乎不受十六烷值的影響。

        在一些發(fā)動機(jī)上增加十六烷值,HC排放下降,但對有些發(fā)動機(jī)卻無影響,大體上HC排放<0.15 g/kW·h的發(fā)動機(jī),受到十六烷值的影響很小,排放水平較高的發(fā)動機(jī)受十六烷值影響較大。同樣,CO排放<0.5 g/kW·h的發(fā)動機(jī)受十六烷值的影響甚微或者不存在。增大十六烷值對PM排放幾乎沒有影響。但過大的十六烷值,由于大油滴來不及蒸發(fā),使PM排放增加,冒煙。

        3 總芳香烴含量

        芳烴含量對柴油機(jī)排放的影響,至今尚不能完全定論,主要的原因是不能完全分開芳烴含量的變化與密度、T90、十六烷值變化各自的影響。最近的研究已逐步解開芳烴含量與燃料其它物性的內(nèi)在關(guān)系,研究結(jié)果表明,芳烴含量對HC,CO和PM排放無影響,但芳烴含量從30%降至10%,可使NOx排放降低0~5%。其原因是芳烴含量下降,可使火焰溫度下降。此外芳烴的C/H值高,若芳烴含量少,則燃燒后產(chǎn)生的CO2比芳烴含量高的燃料少,生成的H2O較多,在高溫下H2O離解的傾向比CO2小,從而導(dǎo)致低芳烴燃料燃燒后產(chǎn)生的氧離子少,從而使NO的生成較少。

        芳烴的種類很多,也有人研究過保持芳烴總量不變,改變單、雙環(huán)和三環(huán)的含量,試驗表明芳烴的類型對氣體和微粒排放的影響均不大。但是,對較舊的PM排放>0.10g/kW·h的發(fā)動機(jī),減少芳烴的含量可以較明顯的使PM排放降低。

        4 密度

        燃料密度對容積燃料經(jīng)濟(jì)性和最大功率影響很大,密度增加,使單位容積燃燒的能量增加,若在此比較時不調(diào)節(jié)到發(fā)動機(jī)輸出功率相同,則隨燃料密度降低。由于空氣燃料混合改善,使PM下降,HC排放有較大增加,CO排放也增加,而NOx排放下降。要分析清楚燃料密度對排放的影響,是一件困難的事情,因為他和發(fā)動機(jī)所使用的燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能密切有關(guān),燃料密度的變化,將影響燃油噴出速度、動態(tài)噴油定時角、油束長度和夾角等,他們都是影響燃燒的重要因素[1]。

        5 T90/T95

        T90/T95是指柴油中90%或95%的成分均已蒸發(fā)的溫度,剩下的是一些重餾分,試驗表明T90/T95溫度愈低,PM和總碳?xì)渑欧艤p少,同樣T90/T95對現(xiàn)代清潔的低排放發(fā)動機(jī)PM和總碳?xì)渑欧诺挠绊懕壤鲜桨l(fā)動機(jī)小,它的趨向和減小十六烷值時的相類似,T90/T95對PM無影響,對NOx僅有很小的減少。同樣,T90/T9減少,HC和CO有很少的增加。

        6 含氧化合物

        加入燃料中的氧化物,可以增加富燃料燃燒區(qū)氧的存在,柴油中加入4%~5%的氧化物,即可對碳粒和NOx排放有所改善,若在柴油中加入30%的DMM(二甲氧基甲烷)即可PM降低35%,同時使NOx有少許下降,這表明加入的氧化物必須足夠大,才能產(chǎn)生顯著的PM下降效果。

        [1]蔣德明.高等車用內(nèi)燃機(jī)原理[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2006.

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