直噴柴油機(jī)性能和排放特性的試驗(yàn)研究

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直噴柴油機(jī)性能和排放特性的試驗(yàn)研究

試驗(yàn)采用一款豐田公司的2.5L直噴柴油機(jī)，分析了不同燃料在不同發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速條件下的性能和排放特性。燃料包括普通歐4標(biāo)準(zhǔn)柴油和ED10（混合了10%水乳膠的柴油）兩種，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷分為25%、50%、75%和100%滿荷4種條件，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從800r/min增加至3600r/min（間隔400r/min）。同時(shí)，分別選取發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸壓力、熱釋放速率、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、熱效率、制動(dòng)燃油消耗率（BSFC）、廢氣溫度、NO和CO排放作為發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排放特性評價(jià)參數(shù)。

試驗(yàn)結(jié)果如下。①由于ED10燃料中水乳液的存在，其燃點(diǎn)較低，并且水分子吸收了部分能量使得其熱功率降低，氣缸內(nèi)壓力和溫度稍低，然而在高速條件下其燃料-空氣混合均勻燃燒充分使得其峰值壓力與純柴油相近。②低速低負(fù)荷條件下，由于ED10燃料的高粘性使得點(diǎn)火延遲較高，預(yù)燃燒充分，熱釋放速率高；隨著轉(zhuǎn)速升高，混合時(shí)間縮短導(dǎo)致峰值釋放速率降低；高速高負(fù)荷條件下燃油噴射壓力增大，霧化程度高，熱釋放率加快。③隨著轉(zhuǎn)速升高，ED10和標(biāo)準(zhǔn)柴油燃料下發(fā)動(dòng)機(jī)功率均逐漸增大。④轉(zhuǎn)速升高初始階段，熱損耗較多，熱效率較低，BSFC值較大；隨著轉(zhuǎn)速升高，BSFC值逐漸減小到最低點(diǎn)，之后高轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生的摩擦損失使得BSFC值重新增大。⑤ED10燃料的氣缸溫度明顯低于柴油，使得各轉(zhuǎn)速和負(fù)荷條件下NO排放大量減少，然而低速低負(fù)荷條件下CO排放較高，歸因于該工況下較低的氣缸溫度、壓力及點(diǎn)火延遲，隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)荷增加CO排放減少。

綜上，ED10可以作為一種未來柴油機(jī)發(fā)展的綠色燃料。

刊名：Applied Energy（英）

刊期：2013年第102期

作者：M.Ebna Alam Fahd et al

編譯：張為榮