調合生物柴油對柴油機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)動機成為內燃機行業(yè)目前發(fā)展的一個重要方向。生物柴油作為最有潛力的替代燃料之一，在柴油機結構參數不做較大改變的情況下就可以單獨或者與柴油調合（調合生物柴油）以摻燒的形式使用。為了研究柴油機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)動機中的推廣應用提供理論基礎，本文在一臺單缸風冷柴油機上，借助燃燒分析儀、氣質聯用儀（GC-

2、MS)、熱重分析儀（TGA）及X射線能譜儀（EDS）等測試設備，深入研究了不同比例調合生物柴油對發(fā)動機燃燒特性、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，使用氣質聯用儀、密度計及粘度計對試驗中使用的生物柴油組成成分、密度及粘度進行了測量，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，它們所占質量分數分別為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)動機燃用不同比例的調合生物柴油（B0、B5、B10及B20）的示功圖進行了采集和分析。隨著調合生物柴油比例的增加，發(fā)動機最高爆發(fā)壓力、壓力升高率峰值及放熱率峰值增加，壓力曲線前移，擴散燃燒放熱率峰值增加，預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，在臺架試驗中利用微孔沉積式碰撞采樣器（MOUDI）對發(fā)

4、動機排放顆粒物進行采集，索氏萃取顆粒物上附著的可溶性有機物（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組分的質量分數分別為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組成，隨著調合生物柴油比例的增加，SOF中烷烴、芳香烴及酚類物質減少，酸類及酯類物質增加，SOF組分的碳原子

5、數減小。
　　最后，對采集到的顆粒物樣品的熱重特性及元素分布進行了分析。氮氣氛圍下，顆粒物熱重特性曲線在50℃~500℃之間呈現前緩、中急、后緩的趨勢，顆粒物中大部分VOCs在150℃~350℃時揮發(fā)，500℃時顆粒物質量基本穩(wěn)定。氧氣氛圍下顆粒物的熱重曲線有明顯的臺階狀，對應微商熱重曲線中的兩個失重峰，最大失重速率分別位于180℃~200℃和500℃~600℃之間。隨著調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提前，