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本文通过试验的方法研究生物柴油低温流动性能,并在不同型式发动机机上进行了生物柴油试验,分析生物柴油的各项经济和排放数据,分析生物柴油的各项优点以及在发动机上使用的可行性,以及不同发动机型式对经济性和排放性的影响,进而为生物柴油的推广使用奠定基础。
选取多种低温流动改进剂(乙醇、乙酸乙烯酯和0#柴油)来研究其对生物柴油凝固点和低温粘度的影响;从生物柴油低温流动性研究结果可以看出,乙醇和0#柴油能够较好的改进生物柴油的低温流动性能,且乙醇的效果最为明显。随着乙醇添加比例的上升,低温流动性能进一步得到改善,添加30%乙醇后,麻风树生物柴油和黄连木生物柴油的凝固点分别降低了4.5℃和3.5℃,0℃时的粘度分别比添加前降低了4.5和4个运动粘度单位,此时粘度已经低于同温度下0#柴油的粘度,添加30%的0#柴油后,两种生物柴油的凝固点分别降低了2℃和1℃,0℃时的粘度分别比添加前都降低了2个粘度单位,而乙酸乙烯酯对生物柴油基本上无低温流动改进效果。
使用纯生物柴油、三种不同生物柴油掺混比例(10%,20%和30%)的混合燃料,以及不同乙醇掺混比例(10%,20%和30%)的生物柴油混合燃料在单缸直喷柴油机上进行原机负荷特性试验,研究生物柴油经济性和排放性特点,并在单缸涡流室柴油机上进行同样的试验,与直喷柴油机对应特性进行对比,探讨不同燃烧室对生物柴油排放性能的影响。负荷特性试验过程中采用两种转速,即最大扭矩转速(1500r/min)和标定功率转速(2000r/min)。发动机台架试验结果表明,与0#柴油相比,不论是采用纯生物柴油、添加部分比例生物柴油的柴油,还是添加一定比例乙醇的生物柴油,油耗都有所提高,生物柴油能够降低发动机的CO、HC和碳烟排放,其中降低碳烟排放的效果最为明显,以30%生物柴油添加比例为例进行说明,在最大功率点和最大扭矩点,与0#柴油的碳烟排放相比,黄连木生物柴油的碳烟排放分别降低了63.5%和83.1%,而麻风树生物柴油的碳烟排放分别降低了60%和70.1%,Nox排放则与0#柴油基本上持平。
与直喷柴油机相比,涡流室柴油机燃用上述燃料后,油耗率略微上升,HC排放和CO排放与直喷柴油机具有相同排放效果,但是涡流室柴油机的Nox排放和碳烟排放明显低于直喷柴油机,以添加了30%黄连木生物柴油的混合燃料为例,在最大功率点,涡流室柴油机的Nox和碳烟排放分别比直喷柴油机降低了69.8%和70.6%。
结果:证明,生物柴油能够在动力性和经济性上满足在柴油机上推广使用的要求,而且具有良好的排放特性,尤其是涡流室柴油机能够大幅度降低碳烟和Nox(柴油机的主要排放物)排放。