調(diào)合生物柴油對柴油機(jī)燃燒及顆粒物組分的影響研究.pdf

1、隨著能源短缺和大氣污染問題日益突出，尋找清潔的新型替代燃料，開發(fā)出高效低污染的發(fā)動(dòng)機(jī)成為內(nèi)燃機(jī)行業(yè)目前發(fā)展的一個(gè)重要方向。生物柴油作為最有潛力的替代燃料之一，在柴油機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)不做較大改變的情況下就可以單獨(dú)或者與柴油調(diào)合（調(diào)合生物柴油）以摻燒的形式使用。為了研究柴油機(jī)燃用生物柴油后的燃燒以及排放顆粒物組分的變化情況，為生物柴油-柴油混合燃料在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的推廣應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，本文在一臺(tái)單缸風(fēng)冷柴油機(jī)上，借助燃燒分析儀、氣質(zhì)聯(lián)用儀（GC-

2、MS)、熱重分析儀（TGA）及X射線能譜儀（EDS）等測試設(shè)備，深入研究了不同比例調(diào)合生物柴油對發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性、顆粒物組分、熱重特性及顆粒物元素分布的影響規(guī)律。
　　首先，使用氣質(zhì)聯(lián)用儀、密度計(jì)及粘度計(jì)對試驗(yàn)中使用的生物柴油組成成分、密度及粘度進(jìn)行了測量，然后利用生物柴油組分對燃油的十六烷值及熱值進(jìn)行了估算。生物柴油的組成成分主要包括油酸甲酯、棕櫚酸甲酯及硬脂酸甲酯等，它們所占質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為62.78％、28.15%和6.48%。

3、生物柴油的粘度、十六烷值略高于石化柴油，而其熱值略低于石化柴油。
　　其次，利用缸壓傳感器及燃燒分析儀對發(fā)動(dòng)機(jī)燃用不同比例的調(diào)合生物柴油（B0、B5、B10及B20）的示功圖進(jìn)行了采集和分析。隨著調(diào)合生物柴油比例的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)最高爆發(fā)壓力、壓力升高率峰值及放熱率峰值增加，壓力曲線前移，擴(kuò)散燃燒放熱率峰值增加，預(yù)混燃燒放熱率峰值減小，滯燃期縮短，燃燒持續(xù)期增加。
　　另外，在臺(tái)架試驗(yàn)中利用微孔沉積式碰撞采樣器（MOUDI）對發(fā)

4、動(dòng)機(jī)排放顆粒物進(jìn)行采集，索氏萃取顆粒物上附著的可溶性有機(jī)物（SOF）組分，得到含有SOF組分的萃取溶液，使用GC-MS對溶液中成分進(jìn)行檢測。燃用B0、B5、B10及B20四種燃油的顆粒物樣品中SOF組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為29.32%、32.08%、34.26%及35.67%。顆粒物SOF組分主要由烷烴、酸類、酯類、酚類及芳香烴等物質(zhì)組成，隨著調(diào)合生物柴油比例的增加，SOF中烷烴、芳香烴及酚類物質(zhì)減少，酸類及酯類物質(zhì)增加，SOF組分的碳原子

5、數(shù)減小。
　　最后，對采集到的顆粒物樣品的熱重特性及元素分布進(jìn)行了分析。氮?dú)夥諊?，顆粒物熱重特性曲線在50℃~500℃之間呈現(xiàn)前緩、中急、后緩的趨勢，顆粒物中大部分VOCs在150℃~350℃時(shí)揮發(fā)，500℃時(shí)顆粒物質(zhì)量基本穩(wěn)定。氧氣氛圍下顆粒物的熱重曲線有明顯的臺(tái)階狀，對應(yīng)微商熱重曲線中的兩個(gè)失重峰，最大失重速率分別位于180℃~200℃和500℃~600℃之間。隨著調(diào)合生物柴油比例的增加，顆粒物的失重速率增加且失重起點(diǎn)提前，