柴油-酒精混合燃料发动机的性能的研究.pdfVIP

内燃机清洁高效燃烧国际学术研讨会(2002 8)042067 柴油一酒精混合燃料发动机的性能研究舟 张武高杨剑光黄震 上海交通大学机械与动力工程学院 上海，200030 摘要：本文在分析柴油一酒精混合燃料物理化学特性的基础上，研究了不同混合 比例的柴油一一酒精混合燃料发动机的性能。研究表明：柴油醇燃料发动机的有效燃 油消耗率较柴油机的升高，而有效能耗率有一定程度的降低；排放性能表明，发动机 的碳烟排放明显降低，在保持同样排温的前提下，其功率有一定程度的升高，尾气排 放明显降低；燃烧性能表明，柴油机使用混合燃料后，滞燃期延长，燃烧持续期缩短。 在采用推迟供油的条件下，柴油酒精混合燃料发动机的尾气排放性能可以得到较大幅 度的提高。 ^ 关键词：柴油醇，柴油机，燃烧，排放；j性能 引言 由于我国经济的高速发展，机动车保有量日益增多，导致车用燃料对国外的依赖性越来越 强，而且汽车尾气排放也成为大中城市大气污染的主要污染源。寻找清洁的可再生能源已经成 为解决我国能源与环境问题的重点研究课题。 作为一种可再生的含氧燃料，酒精具有广泛的来源，大规模生产具有很大的潜力。利用生 物酶技术以及农产品发酵技术制取工业用酒精，已经取得了很大的进展“’2’31，而且关于酒精 从生产到作为汽车燃料燃烧的整个生命周期的研究，也取得了令人鼓舞的成果“15“1。酒精在 内燃机上的应用，将对加强我国的能源安全，降低大气环境污染，具有重要的意义。 目前，汽车使用汽油酒精混合燃料在国外已经得到了比较系统的研究，实际应用也比较成 熟”’81．但柴油酒精的利用，在国内外仍然处于探索阶段o”’11]。 柴油醇发动机的应用，除了涉及到摩擦、磨损、燃料的溶解性、材料的相容性等问题外1121， 还将导致发动机燃烧性能的改变，这部分内容还有待进一步的研究。本研究正是在这种背景下 展开的。 1燃料的物理化学性质分析 酒精分子键中，主要包括烷基(--R)以及羟基(一OH)，这决定了它本身就是一种很好的 含氧替代燃料，同时，由于氢氧根原子团的存在，它与普通的石油燃料将会有一定的区别。 影响酒精作为车用燃料的物理化学性质主要包括以下几个方面。 热值：车用燃料要求燃料的热值较高，热值太低将引起续驶里程短以及燃料箱难布置等问 题。酒精的热值低于柴油的热值，但其热值还没有低到影响它作为车用燃料的程度。 氧含量：含氧燃料的过量空气系数降低，对发动机的进气系统要求降低，这对改善发动机 的尾气排放性能，特别是柴油机的碳烟排放性能具有良好的作用。酒精中的高含氧量决定了它 是一种潜在的清洁燃料。 十六烷值：十六烷值影响柴油的着火性能，柴油的十六烷值越高，其压缩着火性能越好。 滔精的十六烷值远远低于柴油的十六烷值。因此，在不添加十六烷值改进剂的条件下，柴油酵 燃料的酒精含量不宜过高，否则将引起使用混合燃料的发动机燃烧性能下降。 312 亲水性：由于柴油中总会含有一定的水分，且酒精能与水任意比例互溶，而酒糟的水溶液 不溶于柴油。因此，制备柴油酒精混合燃料时需要添加一定的互溶剂。水含量的高低及环境温 度等参数，都将很大程度上影响混合燃料的稳定性以及互溶剂的添加量。 粘度：粘度是表征流体的流动阻力性能的参数。燃油的粘度对发动机的影响是双方面的， 粘度大，润滑性能好，但流动阻力增大；粘度小，流动性能好，但发动机运动件的摩擦磨损性 能会恶化。柴油酒精混合燃料的粘度低于普通柴油的粘度。 润滑性：燃油的润滑性主要与其粘度有关。发动机使用润滑性能差的燃料，将引起燃料供 给系统运动部件的摩擦磨损增强。柴油酒精混合燃料的润滑性较柴油的差。 密度：燃油的密度是其组成与性能的外在反映。它影响燃料的点火性能、动力性、经济性、 低温起动性能以及排烟倾向。一般讲，高粘度的燃油具有较强的排烟倾向。柴油醇燃料的密度 低于普通柴油的密度。 闪点：燃料的闪电将对燃料的存储、运输以及使用安全性具有较大的影响。闪点高的燃料 使用安全性好。酒精的闪点大大低于柴油的闪电，且即使混合燃料中酒