柴油机燃用甲醇乙醇生物柴油柴油混合燃料的试验研究论文

为了在柴油机上燃用醇燃料，国内外主要采取了如下措施：1.乳化法就是在燃料被喷入发动机之前，使柴油与醇燃料均匀混合，混合好的燃料经喷油泵、喷嘴被喷入柴油机进行燃烧。

对原柴油机不需进行任何改动，就可以燃用部分醇燃料。

天津大学在80 年代对其进行了相关研究，研究发现在不使用添加剂情况下，柴油－甲醇的混合燃料稳定性较差，容易产生分层现象；甲醇的掺烧比例较小，如果甲醇的掺烧比例达到30％，混合燃料的滞燃期较长，会导致发动机冷启动困难。

山东理工大学采用了添加乳化剂，用机械搅拌的方法制备了柴油甲醇水乳化液，乳化液能够稳定30～50 天。

使用乳化燃料后，发动机的动力性、燃油经济性和排放指标都得到了改善，最高有效热效率比使用纯柴油模式下的高出了2.82%。

而且对原柴油机没有改动。

西安交通大学采用激光全息技术和高速数字摄影技术观察了柴油、甲醇和水乳化液喷雾在高温、高压环境中发生微爆现象的瞬间和全过程。

为乳化液微爆过程的数学模拟提供数学参考。

采用混合燃料法的困难在于乳化剂的价格较高和混合燃料容易产生相离；醇燃料的掺混率高时滞燃期加长，发动机冷起动困难，工作粗暴；发动机在冷起动、暖车及小负荷工作时，HC及醛类排放浓度增加；若往乳化燃料加入助溶剂十六烷值改进剂等物质，因这类物质多是硝基化合物，对发动机的碳烟和NOx排放又十分不利。

2.助燃法由于醇燃料自发着火比较困难，借助某些措施来辅助醇燃料着火燃烧，主要有火花助燃法，这种发动机是在缸内喷射燃料，火花塞和醇喷嘴的位置如图1，形成不均匀混合气，靠火花塞点燃可燃混合气，以火焰传播方式燃烧。

另外，还有热面助燃法和电热塞助燃法，如图2，可以燃用100%甲醇。

但缸盖上不仅安装喷嘴，还要预留出火花塞的位置，结构复杂；火花塞、电热塞、热面受醇的激冷作用，寿命短，可靠性差；低负荷会有失火现象发生，HC、CO排放差。

图1火花点火式图2电热塞加热3.直接压燃法采取适当提高压比、增加十六烷值添加剂、进气加热等措施，可以直接压燃醇燃料。

柴油机论文关于柴油机论文乙醇—柴油混合燃料在柴油机上的应用摘要：为降低柴油机的废气排放，研究含氧代用燃料乙醇对柴油机废气排放以及经济性的影响.通过对燃用乙醇含量不同的乙醇—柴油混合燃料的柴油机排放情况和经济性的对比试验得出：适当配比的乙醇—柴油混合燃料能有效改善柴油机的有害气体排放性能,特别是能明显降低柴油机的碳烟排放,且柴油机的烟度随乙醇含量的增加而明显降低；添加乙醇能改善发动机燃料的经济性，而对发动机的动力性没有明显影响.关键词：柴油机；废气排放；含氧燃料；乙醇—柴油混合燃料Application of ethanol-diesel fuel mixture to diesel engineZHU Jianyuan1, HONG Liang2(1. Merchant Marine College, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 201306, China;2. Shanghai Branch, China Classification Society, Shanghai 200135, China)Abstract：In order to reduce the diesel engine exhaust emission, the effects of oxygenated fuel ethanol on exhaust emission and fuel efficiency of diesel engine is researched.Contrast experiments are conducted on exhaust emission and fuel efficiency of diesel engine which burns ethanol-diesel fuel mixture with different ethanol additive. Results show that suitable additive amount of ethanol can reduce the exhaust emission of diesel engine effectively, especially for soot reduction, and the amount of soot emission decreases when the amount of ethanol additive increases. Adding ethanol additive into diesel oil can improve the engine fuel efficiency, while the engine power is hardly influenced.Key words：diesel engine; exhaust emission; oxygenated fuel; ethanol-diesel fuel mixture收稿日期：2009-10-11 修回日期：2010-08-27基金项目：上海市教育委员会科技基金（06FZ039）作者简介：朱建元(1946—），男，江苏无锡人，教授，硕士，主要研究方向为轮机工程、柴油机振动噪声和排放控制，（E-mail）********************引言柴油机作为热效率最高的发动机一直受到高度重视.近几年来，柴油机废气排放要求的日益严格对柴油机的代用燃料和低排放燃烧研究提出新的挑战.发展新型清洁含氧代用燃料，对改善柴油机的性能、降低对石油资源的依赖性和保证能源安全具有重大意义.含氧燃料的特性与柴油十分相似，只是分子结构中存在氧，因此很多含氧燃料被用于减少柴油机的废气排放.以乙醇为代表的醇类燃料，具有辛烷值高、汽化潜热大、热值较低等特点.醇类燃料自身含氧，在发动机中燃烧可提高氧燃比，使发动机的CO排放比汽油和柴油少，并减少碳烟排放［1-3］；另外，因其汽化潜热高，可降低发动机的进气温度，提高充气效率，降低最高燃烧温度，减少发动机的NO x排放［4-5］.乙醇—柴油混合燃料能有效减少柴油机的碳烟和微粒排放［6-8］，同时可有效减少对柴油的需求量，因此有望成为一种新的柴油机清洁代用混合燃料.本文主要以含氧燃料乙醇作为柴油的添加剂，通过对乙醇添加量不同的乙醇—柴油混合燃料的柴油机排放情况和经济性的对比试验及分析，对乙醇在柴油机上应用的可行性作出评价.1 试验装置及设备试验在D6114柴油机上进行.该机为6缸直列式废气涡轮增压中冷四冲程柴油机，缸径114 mm，活塞行程135 mm，额定转速2 200 r/min，额定功率184 kW,压缩比16.8.该机采用缩口型直喷式燃烧室，供油提前角14° CA BTDC，喷油器喷孔直径0.27 mm，5孔，启喷压力29.0 MPa.试验中未对柴油机燃油供给和喷射系统的结构作任何改造.当D6114柴油机转速为2 200 r/min时，对乙醇体积占燃料总体积分别为5%，10%，15%和20%的乙醇—柴油混合燃料发动机与纯柴油燃料发动机的负荷特性进行对比试验, 研究各种比例的乙醇—柴油混合燃料对柴油机排放性能和经济性的影响.为便于表述,以下分别将乙醇体积占燃料总体积5％，10％，15％和20％的混合燃料简记为E5-D，E10-D，E15-D和E20-D.排气采集分析装置主要包括烟度计和有害气体排放分析仪.有害气体排放分析仪器的主要作用是测量分析发动机排气中HC，CO和NO x的含量.烟度测量采用FQD-102排气烟度计，最小刻度为0.1 Rb.气体排放测量采用AVL LIST公司的气体排放仪AVLCEBII 和颗粒分析仪AVL472, 其具体参数及指标见AVL LIST公司的《AVL 气体分析仪简易使用手册》和《AVL 472颗粒分析仪简易使用手册》.2 乙醇添加量对气体排放的影响2.1 乙醇添加量对烟度的影响当D6114柴油机转速为2 200 r/min时比较E5-D，E10-D，E15-D，E20-D以及纯柴油燃料柴油机的排气烟度.当柴油机转速为 2 200 r/min而负荷不同时(试验中最大功率保持不变)乙醇添加量对柴油机烟度的影响(使用E20-D时，柴油机的烟度降低非常明显，故图中未标出)，见图1.图1 不同负荷时乙醇添加量对柴油机烟度排放的影响由图1可知，在中高负荷(>85%额定功率)下，柴油中添加乙醇能明显降低烟度，并且随着乙醇添加量的增加，烟度进一步减小.这是由于醇类燃料自身含氧，在柴油机中燃烧可提高氧燃比，加快燃烧速度并使燃烧更完全, 从而使烟度降低.在低负荷(≤50%额定功率)下出现多种情况：当乙醇添加量为5％时，随着负荷的增加，柴油机的烟度升高（约0.5 Rb）；当乙醇添加量为10％时，随着负荷的增加，柴油机的烟度先增加后减少；当乙醇添加量为15％时，柴油机的烟度随负荷的增加而下降.在各负荷下，烟度平均降低50％.低乙醇添加量的混合燃料在低负荷时烟度上升的原因可能是：混合燃料的汽化潜热较大，低负荷时燃烧温度降低导致部分燃料未充分燃烧. 2.2 乙醇添加量对CO排放的影响当D6114柴油机转速为2 200 r/min而负荷不同时，乙醇添加量对柴油机CO排放的影响见图2.图2 不同负荷时乙醇添加量对柴油机CO排放的影响从图2可知,在将乙醇作为燃料添加剂时，柴油机CO排放在中低负荷时增加，而当负荷达到额定功率的75%和100%时，柴油机CO排放显著降低，尤其是E10-D柴油机在负荷为100％额定功率时CO排放降低48.9%, E15-D柴油机在负荷为100%额定功率时降低30％左右.乙醇—柴油混合燃料发动机在中高负荷下CO排放减少的主要原因有：（1）含氧量的增加，使燃料的燃烧反应更充分，该因素的影响程度超过汽化潜热引起的温度降低程度.（2）低碳链的乙醇燃料更容易氧化燃烧.在中低负荷下，由于汽化潜热增大导致缸内温度降低，引起不完全燃烧产物增多，乙醇作为低碳燃料的影响超过含氧量增大的影响.2.3 乙醇含量对NO x排放的影响当D6114柴油机转速为2 200 r/min而负荷不同时，乙醇添加量对柴油机NO x排放的影响见图3.图3 不同负荷时乙醇添加量对柴油机NO x排放的影响由图3可知，在中低负荷(≤75%额定功率）时，乙醇—柴油混合燃料使得柴油机NO x排放减少，但是在满负荷时NO x排放有所增加，其中：当负荷为额定功率的10%时，NO x排放减少约50％；当负荷为额定功率的50%时，NO x排放减少约35％；当负荷为额定功率的75%时，NO x排放仅减少约5％.还有一点值得注意：E10-D柴油机在中低负荷时NO x排放低于E15-D柴油机，但在满负荷的工况下NO x排放高于E15-D柴油机.NO x排放改变的主要原因如下：柴油机排放的氮氧化物主要是NO，而NO的生成强烈依赖于温度,化学动力学研究表明，当反应物温度从2 500 K提高到2 600 K时，NO的生成速率几乎翻一番.氧浓度提高也能使NO的生成速率加快.低负荷时，柴油机燃气温度低，乙醇汽化潜热大的原因导致燃气温度更低，因而NO x排放减少；而高负荷时，乙醇自带的氧使柴油机燃气中的氧浓度增加、燃烧速率加快、燃烧温度也更高，因而NO x排放增加.2.4 乙醇添加量对HC排放的影响当D6114柴油机转速为2 200 r/min而负荷不同时，乙醇添加量对柴油机HC排放的影响见图4.由图4可知, 在各种负荷下乙醇—柴油混合燃料柴油机HC排放量都比纯柴油燃料柴油机高，尤其是当柴油机负荷为额定功率的10%时HC排放增加100％；乙醇—柴油混合燃料柴油机相对于纯柴油燃料柴油机HC排放的增加量随负荷的增加而逐渐减少.其原因在于：乙醇汽化潜热高,且容易挥发，引起柴油机缸内温度降低；同时高速工况下可燃混合物的燃烧绝对时间短，部分可燃混合气不能完全氧化，因而HC排放增加.图4 不同负荷时乙醇添加量对柴油机HC排放的影响3 乙醇添加量对柴油机燃料经济性的影响为研究乙醇添加量对柴油机经济性的影响，须了解乙醇—柴油混合燃料的热效率随乙醇添加量的变化情况.当D6114柴油机转速为2 200 r/min而负荷不同时，乙醇添加量不同的混合燃料的有效热效率比较见图5.图5 乙醇添加量对混合燃料有效热效率的影响由图5可知, 以纯柴油的热效率为基准，在低负荷时乙醇—柴油混合燃料的有效热效率降低；而在中高负荷时，乙醇—柴油混合燃料的有效热效率上升.平均有效热效率提高1%～2％，特别是在高负荷时，热效率提高效果显著.热效率升高主要由两个方面的原因引起：(1)乙醇是含氧燃料，燃烧时可以自供氧，特别是中高负荷时，燃料富集区乙醇体积分数越高则氧含量相对越高，燃料燃烧更完全；(2)由于乙醇的沸点很低，混合燃料喷射到气缸后容易汽化，加之乙醇—柴油混合燃料的黏度和表面张力较小，可有效改善燃料的雾化质量，使油气混合更均匀.由图5还可以看到，热效率最高的E20-D在低负荷段（≤25％额定功率区）热效率降幅较大（约降低3％），其原因在于：乙醇的汽化潜热较高，低负荷工况使发动机缸内温度进一步降低，低负荷时过量空气系数大，柴油机高速运转时可燃混合气的绝对燃烧时间缩短，导致乙醇添加量多的混合燃料燃烧反而不如纯柴油燃料燃烧完全，燃烧速度减慢，有效燃烧期难以集中在燃烧上止点附近，可燃混合气的做功能力降低，混合燃料发动机的热效率从而也降低.4 结论通过对乙醇添加量不同的乙醇—柴油混合燃料以及纯柴油燃料在D6114柴油机上的对比试验，得到如下结论：(1)适当配比的乙醇—柴油混合燃料能有效改善柴油发动机的热效率.以燃用柴油的热效率为基准，在低负荷时，乙醇—柴油混合燃料的有效热效率有所降低；而在中高负荷时，乙醇—柴油混合燃料的有效热效率上升，有效热效率平均提高1%～2％，特别是在高负荷时，热效率改变效果显著.(2)适当配比的乙醇—柴油混合燃料能有效改善柴油发动机的有害气体排放性能，降低碳烟排放效果尤其明显.柴油机的碳烟排放随乙醇添加量的增加呈单调下降的趋势.(3)乙醇等醇类燃料作为可再生的内燃机代用燃料对降低内燃机对石油的依赖以及改善大气环境具有重要意义.参考文献：［1］郭瑞莲, 纪威. 乙醇—柴油混合燃料的应用研究进展［J］. 内燃机与动力装置, 2006(1): 39-43.［2］陈虎, 陈文淼, 王建昕, 等. 柴油机燃用乙醇—柴油含氧燃料时微粒特性的分析［J］. 内燃机学报, 2005(4): 22-27.［3］何邦全, 王建昕. 乙醇/柴油/甲酯混合燃料的燃烧与排放特性［J］. 内燃机学报, 2005(4): 58-62.［4］方显忠, 刘巽俊, 李国良, 等. 压燃式发动机燃用柴油—乙醇的研究［J］. 农业机械学报, 2005(3): 36-38.［5］李冠峰, 胡知, 陈亮, 等. 柴油—乙醇混合燃料直接在柴油机上使用的试验研究［J］. 内燃机, 2004(3): 10-13.［6］HE Bangquan,WANG Jianxin,YAN Xiaoguang, et al. Study on combustion and emission characteristics of diesel engines using ethanol blended diesed fuels［J］. SAE 2003 World Congress & Exhibition, 2003-01-0762.［7］KREME F G, FACHETTI A. Alcohol as automotive fuel-brazilian experience［J］. CEC/SAE Spring Fuels & Lubricants Meeting & Exposition, 2000:2000-01-1965.［8］NURUN Md N, MINAMI M, OGAWA H, et al. Ultra low emission and high performance diesel combustion with highly oxygenated fuel［J］. SAE 2000 World Congress, 2000-01-0231.。

柴油机燃用甲醇-柴油混合燃料燃烧特性的试验研究李永冰1,王沛禹1,刘晓辉2(1.日照职业技术学院,山东日照　276826; 2.山东交通职业学院,山东潍坊　261206)摘要:在一台ZS195型柴油机上研究了M0,M10,M20和M30甲醇/柴油混合燃料对柴油机性能的影响。

试验结果表明,在柴油机参数不变的情况下,随着甲醇添加比例增加,柴油机的动力性有所下降,燃油经济性变化不大,柴油机烟度和CO 的排放量都明显降低,NO x 排放在M10时略有增加,在M20,M30时下降10%左右。

HC 的排放量有所增加。

关键词:柴油机;甲醇;发动机性能中图分类号:TK421.5 文献标识码:A 文章编号:1006-0006(2009)04-0076-02Te s t S tudy o n Com bu s ti o n C ha rac te ris ti c s o f D i e se l Eng i ne Fue l edw ith M e thano l-d i e se lM i xed Fue lL I Yong 2bing 1,WAN G Pei 2yu 1,L I U X iao 2hui2(1.R izhao Polytechnic,R izhao 276826,China;2.Shandong Trans port Vocati onal College,W eifang 261206,China )Ab s tra c t:The paper studied the effect of M0,M10,M20and M30methanol/diesel m ixed fuel on ZS195dieselperf or mance .The results show that with the adding of methanol,the engine ’s power perfor mance decreases;fuel economy changes slightly;diesel s moke and CO e m issi ons have decreased significantly;NO x e m issi on are more atM10,but are reduced about 8%atM20,M30;HC em issi ons are increased when the engine para meters re main unchanged .Ke y wo rd s:D iesel;Methanol;Engine perfor mance 柴油机具有动力性好、热效率高等优点,广泛应用于工程机械和货运车辆,缺点是排放烟度高[1～4]。

小型农用柴油机甲醇生物柴油燃烧与排放模拟的研究【摘要】本研究旨在探讨小型农用柴油机使用甲醇生物柴油时的燃烧和排放特性。

通过燃烧模拟和混合比例实验，对比分析了甲醇生物柴油和传统柴油的燃烧性能，以及排放物的生成情况。

研究发现，使用甲醇生物柴油可以显著改善柴油机的燃烧效率，并减少有害排放物的产生。

在实际应用中，这些研究结果有望推动小型农用柴油机的绿色化改造，降低环境污染，提高机械设备的使用效率和可持续性。

未来研究可以进一步优化甲醇生物柴油的配方比例，探索更多绿色能源替代方案，为农业生产提供更加环保和高效的能源选择。

这项研究对小型农用柴油机的燃烧与排放模拟研究具有重要的实际应用价值。

【关键词】小型农用柴油机、甲醇、生物柴油、燃烧模拟、混合比例、燃烧性能、排放物、研究结果、讨论、结论、未来研究方向、实际应用价值1. 引言1.1 背景介绍目前对小型农用柴油机采用甲醇生物柴油燃烧及排放的研究仍较少，尤其是针对混合比例的实验和燃烧性能对比分析的研究较为匮乏。

有必要开展关于小型农用柴油机采用甲醇生物柴油燃烧及排放的模拟研究，以探究其在实际应用中的效果和环境影响。

1.2 研究目的本研究旨在探究小型农用柴油机在使用甲醇生物柴油时的燃烧特性和排放性能，通过模拟实验和对比分析，深入了解甲醇生物柴油在小型农用柴油机中的应用效果。

具体目的包括：1. 研究小型农用柴油机使用甲醇生物柴油时的燃烧过程，探讨燃烧特性的变化情况；2. 测量不同甲醇生物柴油混合比例下的排放物含量，分析排放物的差异；3. 对比分析小型农用柴油机在使用传统柴油和甲醇生物柴油时的燃烧性能和排放物情况，验证甲醇生物柴油的环保优势；4. 通过研究结果讨论，为小型农用柴油机的燃料选择提供参考依据，促进农业机械化生产的可持续发展。

通过本研究，将为小型农用柴油机的燃料选择和环境保护提供实用的科学依据和数据支持。

1.3 研究意义研究小型农用柴油机甲醇生物柴油燃烧特性及混合比例对燃烧性能的影响，可以为优化燃料配比提供科学依据，提高燃烧效率，减少能耗和污染物排放。

柴油机燃用甲醇柴油的研究现状摘要:本文对柴油机燃用甲醇的技术采取的几种主要方法做了详细的叙述,其中包括乳化法、双喷射法、助燃法和压燃法,并指出甲醇在使用中存在的一些问题。

关键词:甲醇-柴油燃用技术柴油机随着经济的发展,石油后备资源不足的问题已充分显现,石油类燃料的大量消耗及其造成的大气污染是运输动力急需解决的问题,解决办法是用代用燃料部分代替传统燃料,开发煤制燃料是解决此问题的一条重要途径。

甲醇替代柴油应成为替代燃料发展的重点,从甲醇的特点和现阶段柴油机燃用甲醇柴油的研究可以看出甲醇在作为以后的替代环保型燃料上已经具有相当大的物性优势和科学研究进展上的优势。

1 甲醇的特点在现有替代能源中,与柴油相比,同时具有资源广泛性、易获得性、方便输运性、费用可接受性的唯有甲醇。

甲醇资源丰富,价格适宜,且具有良好的燃料性能。

使用甲醇代替柴油有利于能源多元化,有利于节能减排,促进燃料能源结构调整,提高发动机高原动力。

与汽油柴油相比甲醇具有和汽油柴油相近的物理性质但也有自身的理化性质的优越性。

甲醇的沸点比柴油低,混合气形成较快,且比较均匀,有利于完全燃烧。

除此之外,由于甲醇汽化潜热较大,形成混合气时会降低进气温度,从而提高充气系数,在一定程度上可改善发动机的燃烧,提高热效率,降低进气温度也可以抑制NOX和碳烟的形成。

甲醇在作为替代燃料的同时还有自身的不足之处,例如:甲醇作为柴油机代用燃料的最大困难是其十六烷值太低,自燃温度高,难以靠压燃方式着火。

甲醇的润滑性较差,易导致燃料供给系统磨损,对气缸等燃耗容器的使用寿命有所削减。

2 柴油机燃用甲醇燃料的研究现状之燃用技术现阶段研究显示对柴油机燃用甲醇的技术主要采取如下几种方法。

2.1 乳化法2.1.1 普通乳化乳化法是将柴油与甲醇燃料进行均匀乳化混合,然后以与纯柴油一样的喷入方式喷入柴油机进行燃烧,这种普通乳化制备方法需要在制备过程中添加助溶剂并使用超声波振动。

不需要对发动机结构进行改造,也无需添加任何辅助装置。

发动机燃用生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的性能试验耿莉敏;李士杰;李慧梅;陈阳;程清波【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2018(000)002【摘要】为了降低柴油机燃用中等比例生物柴油-柴油混合燃料的污染物排放,在1400 r/min和2000 r/min不同负荷条件下,首先对比分析了发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料与纯柴油的性能差异,然后在中等比例的生物柴油-柴油混合燃料中分别掺混10% 和20%(体积比)的无水乙醇,测定了乙醇掺混比对发动机经济性、动力性和排放特性的影响.结果表明:与纯柴油相比,生物柴油-柴油混合燃料的有效燃油消耗率上升,动力性略有下降,炭烟排放降低,而NO x排放升高.随着乙醇掺混比的增大,生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的有效燃油消耗率升高,小负荷时受乙醇汽化潜热的影响导致有效热效率下降,中等负荷时乙醇对有效热效率的影响不大,而大负荷时乙醇的高含氧量能够提高发动机的有效热效率.1400 r/min和2000 r/min全负荷条件下,发动机的最大功率随乙醇掺混比的增大而下降.在不同负荷条件下,随着生物柴油-柴油-乙醇混合燃料中乙醇掺混比的增大,发动机的炭烟、NO x和CO排放逐渐降低,小负荷时乙醇的高汽化潜热导致HC排放明显升高.【总页数】6页(P35-40)【作者】耿莉敏;李士杰;李慧梅;陈阳;程清波【作者单位】长安大学陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室,陕西西安 710064;长安大学陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室,陕西西安 710064;中国人民解放军陆军军事交通学院投送装备保障系,天津 300161;长安大学陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室,陕西西安 710064;长城汽车股份有限公司,河北保定 071000【正文语种】中文【中图分类】TK427【相关文献】1.添加乙醚和乙醇对发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料排放性能的影响 [J], 宋俊良;袁杰2.添加乙醚和乙醇对发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料排放性能的影响 [J], 宋俊良3.压燃式发动机燃用F-T柴油/生物柴油混合燃料的燃烧及振动特性研究 [J], 冯以卓;张瑞亮;杨甜甜;乔靖;高吉4.添加乙醚和乙醇对发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料燃烧性能的影响 [J], 宋俊良;祝勇;贾超超;5.添加乙醚和乙醇对发动机燃用生物柴油-柴油混合燃料燃烧性能的影响 [J], 宋俊良;祝勇;贾超超因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

第38卷第2期河南农业大学学报Vol.38No.2 2004年6月Journal of Henan Agricultural University Jun.2004文章编号:1000-2340(2004)02-0211-04柴油机燃用生物质燃油)柴油混合燃料燃烧特性的研究徐国强,张红梅,高献坤,陈亮,王新威(河南农业大学机电工程学院,河南郑州450002)摘要:在测定生物质燃油物理性能的基础上,将生物质燃油和柴油做各种配比,最后筛选出了生物质燃油:柴油(体积比)= 1B9的混合燃料与纯柴油进行了台架对比试验.结果表明:在发动机结构不变的情况下,燃用混合燃料1和混合燃料2是可行的,与纯柴油相比节油效果显著,节油率可分别达11.7%和6.6%,并有效降低了柴油机的排放污染,CO2含量分别降低了7.1%和4.5%.关键词:生物质燃油;代用燃料;柴油中图分类号:S216;TK428文献标识码:AStudy on combusting property of the mixture fuel of the burning oil of biomass and diesel oil for diesel engine useXU Guo-qiang,Z HANG Hong-mei,GAO Xian-kun,CHEN Liang,W ANG Xin_wei (College of Mechanical and Electrical Engineering,Henan Agricultural University,Zhengzhou450002,China)Abstract:On the basis of testing physical properties of burning oil of biomass,the mixed oil of the burning oil of biomass:diesel(volume propontion)=1B9,was screened from a uariety of c ombinations of burning oil of biomass and diesel,and a comparative control experiment was c onducted between the mixed oil and pure diesel.The results show that:under the c ondition that struc ture of engine is not changed,burning the mixed oil1and2is feasible,with an 11.7%and6.6%oil_economizing rate,has better oi-l economizing effect than pure diesel oil,and can effectively re-duce the emitting pollution of the diesel engine,and the content of CO2is decreased to7.1%and4.5%.Key words:the burning oil of biomass;alternative fuel;diesel oil随着汽车保有量的增加,能源短缺加剧,为了减少对石油产品的依赖性,很多国家将希望寄托在开发发动机的代用燃料上,特别是开发和使用可再生的生物质代用燃料[1].所以代用燃料的研究已不能停留在目前少有的几种上,而应向多极化方向发展.焦油是生物质气化过程中不可避免的副产物,它的产量约占生物质总量的5%~10%.生物质焦油的存在导致能量损失和二次污染,对于它的处理和利用一直是大家十分关注的问题.作者采用水蒸馏提取生物质焦油中的可燃成分,在对其热物理特性测定的基础上进行了用作柴油机代用燃料的试验.1材料和方法1.1设备和原料1.1.1试验设备石油密度计(SY)II);开口闪点测定器;恩氏黏度计;FZD发动机综合试验台;HZB油耗测量仪;Z H100B型柴油机(标定功率:11.3kW;标定转速:2200r#min-1.非增压直喷式);D110B型水力收稿日期:2003-09-10作者简介:徐国强(1942-),男,河南许昌人,河南农业大学教授,从事内燃机节能方面的研究.212河 南 农 业 大 学 学 报第38卷测功器;NHA )500废气分析仪;NHT )1不透光度计.1.1.2 试验原料 本试验所用的焦油取自河南省新乡市获嘉县生物质焦油加工厂,经脱水后即作为本试验的原焦油试样.对焦油采用蒸馏的方法提取可燃成分即为本试验所用油(称为生物质燃油);0号柴油.1.2 热物理特性试验生物质燃油和柴油的物理性质如表1(试样1为蒸馏温度在110~220e 的收集物;试样2为蒸馏温度在220e 以上的收集物).表1中的热值、H 含量、C 含量的数据均引自参考文献[2].1.3 燃烧性能试验方法1.3.1 混合油比例的选择 常温下用体积混合比的10%0号柴油与90%的试样1混合;20%0号柴油与80%的试样1混合;30%0号柴油与70%的试样1混合;40%0号柴油与60%试样1混合;50%0号柴油与表1 柴油和生物质燃油的物理特性Table 1 Physical properties of diesel and the burning oil of biom ass特性Property0号柴油No.0dies el oil试样1Sample 1试样2Sample 2闪点/e Flas h point 7994108燃点/e Fi ring poi nt 90102117密度/(g #c m -3)Density 0.83 1.01 1.01凝点/e Soli difying point 0-10-7热值/(kJ #g -1)The value of heat 42~43.332.435.9H 含量/%Percentage of H 13.2 6.757.27C 含量/%Percentage of C 86.658.8762.88恩氏黏度/(mm #s-1)The number of fluent stick3~89.1014.8250%试样1混合;60%0号柴油与40%试样1混合;70%0号柴油与30%试样1混合;80%0号柴油与20%试样1混合;90%0号柴油与10%试样1混合;依以上比例用0号柴油分别与试样2混合.静置3d 后观察均无分层现象.然后进行冷却,发现在低温下90%0号柴油与10%的试样1混合和90%0号柴油与10%的试样2混合无分层现象,因此选择(体积比)9B 1配制成混合燃料做台架试验(混合油1为0号柴油与试样1的混合物,混合油2为0号柴油与试样2的混合物).1.3.2 台架试验 本试验按JB3743)845中华人民共和国机械工业部标准6进行.通过在Z H100B 型柴油机上作负荷特性试验,对比分析柴油机用纯柴油和混合油时对其动力性,经济性及环保性能的影响.2 结果与分析2.1 负荷特性分析根据台架试验数据如表2,绘制负荷特性曲线如图1.图1是柴油机保持转速为2200r #min -1,燃用混合油与0号柴油发动机的燃油消耗随负荷变化的关系比较图.从图1可见燃用混合油的消耗量随负荷的增大而增大,与燃用0号柴油具有相同的变化规律.在中小负荷下燃烧混合油的燃料耗油率均低于纯柴油.在高负荷时与纯柴油基本重合.其原因是生物质燃油的热值虽低,但混合油密度(通过计算可知混合表2 0号柴油与混合油台架试验数据比较表Table 2 Comparative control experiment parameter of No.0and mixed oil功率/kW Power 耗油率/(g #kW -1#h -1)Oil c onsumpti on 油耗量/(kg #h -1)The amount of oil consumption0号柴油No.0diesel oi l混合油1Mixed oil 1混合油2Mi xed oil 20号柴油No.0diesel oil混合油1Mixed oil 1混合油2M i xed oil 22.3547.8446.1427.5 1.26 1.03 1.034.5352.0344.3326.0 1.58 1.20 1.406.6308.2272.7273.0 2.00 1.80 1.907.8280.0264.3263.1 2.12 1.98 2.059.2255.0258.9258.9 2.40 2.30 2.309.9254.0257.1257.4 2.48 2.54 2.5712.3266.7270.0277.03.283.293.37第2期徐国强等:柴油机燃用生物质燃油)柴油混合燃料燃烧特性的研究213图1柴油机特性曲线Fig.1D iesel engine character curve油1的密度为0.8476g#c m-3;混合油2的密度为0.8480g#cm-3)比纯柴油大,体积热值与柴油比较接近.另外生物质燃油含有一定量的氧,使混合油的理论空燃比比柴油高,从而使燃料燃烧完全,能量利用率得以提高,所以耗油率低于纯柴油,通过计算可知燃用混合油相对于纯柴油节油情况为混合油1节油11.7%;混合油2节油6.6%.燃用混合油与0号柴油相同,柴油机不需作任何调整工作正常.可以看出在额定转速下,混合油1和混合油2均可在超过额定功率11.3kW的情况下正常燃烧.这说明混合油完全可在超负荷下燃烧,满足发动机的动力性要求.2.2排放情况分析2.2.1HC的排放对比分析由图2可知,柴油机燃用混合油1和混合油2HC的排放在各种负荷下都高图2有害物质排放对比Fig.2Comparison of the harm ful substance in em itted gas214河 南 农 业 大 学 学 报第38卷图3 CO 2含量对比F ig.3 Com parison of the content of CO 2图4 烟度排放对比Fig.4 C omparison o f sm oked levels in the emitted gas于燃用纯柴油.缸壁激冷是火焰在汽缸壁附近传播时一种燃烧现象.由于缸壁的冷却作用,在距离汽缸壁0.5m m 以内的混合气不能燃烧,形成尾气中的未燃烃[3,4].在影响未燃烃数量的因素中,燃烧室温度有很大影响.在燃烧室内,若温度低气流速高,则着火不稳定,局部燃烧不完全,排出HC 多[5].从表1知生物质燃油的热值与C 和H 的含量均低于0号柴油,发热量相应的也要低,所以混合油燃烧放热要低于0号柴油,导致燃烧室温度降低,HC 浓度升高.2.2.2 C O 和CO 2的排放对比分析 由图2可知,柴油机燃用混合油的C O 排放在低负荷是与柴油基本一致而在高负荷时明显低于柴油,从表1可以看出这是由于生物质燃油的含碳量低于柴油,碳氢含量比又低于柴油,所以燃烧排烟和排气中CO 含量低于柴油.CO 2是引起温室效应的主要物质,从图3可见柴油机燃用混合油时CO 2排放在各种负荷均低于纯柴油,通过计算可得燃烧混合油1和混合油2可分别使C O 2排放量降低7.1%和4.5%.这主要是因为生物质燃油含碳量低于柴油而又含有一定量的氧,使燃烧进行的更完善.2.2.3 烟度的排放对比分析 烟度也是柴油机排放的主要污染物质之一[6].由图4可见,柴油机燃用混合油的烟度排放在各种负荷下都低于柴油,这是因为生物质燃油是含氧燃料,增加了缸内氧的浓度,使在燃烧过程中可形成的碳烟微粒与氧有更多的接触机会.所以尾气排放烟度明显低于纯柴油.3 结论针对世界范围内能源缺乏问题和21世纪新形势下的能源结构调整问题以及生物质秸秆气化过程中所产生的焦油等问题.作者采用蒸馏方法从木焦油中提取出其可燃成分,在测定其热物理特性的基础上,用生物质燃油与柴油为混合燃料测定混合油的动力性和经济性,并对排放性进行了分析.本试验研究表明,柴油机不做任何改动即可燃用生物质燃油)柴油混合燃料.柴油机燃用生物质燃油)柴油混合燃料具有良好的动力性、经济性和排放性.这对于促进代用燃料的发展具有重要的意义.在相同比例下低温阶段的生物质燃油与柴油混合比高温阶段的生物质燃油与柴油混合具有更高的动力性和经济性.参考文献:[1] 陈 敏.国内发动机代用燃料研究综述[J].柴油机,2003,(5):8-10.[2] 王素兰.生物质焦油物化特性与燃气净化装置研究[D].郑州:河南农业大学,2000.[3] 刘治中,许世海,姚如杰.液体燃料的性质及应用[M].北京:中国石化出版社,2000.[4] 李照美.汽车检测与诊断技术[M].北京:中国农业出版社,1996.[5] 程 宏.汽车发动机原理[M].北京:学术期刊出版社,1988.[6]王建昕,傅立新,黎维彬.汽车排气污染治理及催化转化器[M ].北京:化学出版社,2000.。

生物柴油论文：生物柴油乙醇柴油机仿真分析【中文摘要】世界汽车工业的快速发展和能源短缺的矛盾日益明显,为了实现可持续发展,国际社会已经越来越重视开发汽车新能源及代用燃料。

论文结合重庆市教委自然科学基金项目“柴油机燃用生物柴油-柴油混合燃料的燃烧特性与排放特性研究”,提出了柴油发动机燃用生物柴油的燃烧特性与排放特性研究。

本文在建立了生物柴油燃料库和乙醇燃料库的基础上,利用发动机性能仿真软件GT-POWER,建立了柴油机模型,进行了柴油机燃用生物柴油混合燃料的仿真和对比性试验,分析研究了柴油机的燃烧特性、动力性、经济性和排放特性。

论文完成的主要内容包括:①分析了生物柴油的国内外发展现状,简述了生物柴油的生产原料和制备方法,分析了生物柴油的理化特性。

②以GT-POWER仿真分析软件为基础,建立了生物柴油燃料库和乙醇燃料库,选择以“Jet”可预测燃烧模型为柴油发动机模型,并验证了模型的可靠性。

③利用发动机模型仿真分析了发动机燃用生物柴油混合燃料的燃烧特性、动力性、经济性和排放特性。

④以发动机的动力性、经济性和排放性为优化目标,应用均匀设计试验原理,综合考虑实际应用中的转速和负荷等影响因素,对生物柴油-乙醇-柴油混合燃料进行了优化设计,确定了其最佳掺混比例。

⑤分析研究了压缩比、喷油提前角对柴油机燃用生物柴油的影响,提出了以动力性、经济性和排放性为优化目标的发动机优化控制方案。

【英文摘要】Today, the conflict between rushingdevelopment of the world automobile industry and energy shortage has been growing up to be an outstanding condition. It is becoming important, in global world, to develop new energy and alternative fuel for automobiles to achieve sustainable development. In this paper, research on combustion and emission characteristics of diesel engine with biodiesel is proposed based on one of the research projects subjected to Natural Science Fund of Chongqing Education Commission, which studies on combustion and emission properties of biodiesel-diesel mixture in diesel engine.In this paper, after the fuel depot of biodiesel and ethanol are established the diesel engine model is constituted based on the simulation software GT-POWER. The combustion, power, economy and emission characteristics of diesel engine are analyzed and researched according on the comparison of the mixture burning simulation with that of the diesel. The main contents accomplished in this paper are following as:①Analyzing development of biodiesel at home and abroad, introducing raw materials for biodiesel producing and the manufacturing method of biodiesel briefly, and analyzing the physical & chemical properties.②Establishing fuel depot of biodiesel and ethanol with GT-POWER and selecting “Jet”predictable combustion model to verify the reliability of themodel.③Researching and analyzing the characteristics of combustion, power, economy and emission of diesel engine with biodiesel-diesel mixture by dint of the diesel engine model.④Optimizing the biodiesel-diesel mixture and ensuring its best-mixture ratio to advancing characteristics of the power, economy and emission with consideration of influences resulted from the various speed and load while applying practically by uniformity design principles.⑤Analyzing the impacts from the diesel engine compression ratio and advanced-injection angel to biodiesel-diesel mixture, and proposing an optimization control scheme which aims to optimize characteristics of power, economy and emission of diesel.【关键词】生物柴油乙醇柴油机仿真分析【采买全文】1.3.9.9.38.8.4.8 1.3.8.1.13.7.2.1同时提供论文写作定制和论文发表服务.保过包发.【说明】本文仅为中国学术文献总库合作提供，无涉版权。