柴油機(jī)燃用低比例小球藻生物柴油-柴油混合燃料的試驗(yàn)研究

毛功平，蔣紅坤，王 威，石凱凱，張 鋮

（江蘇大學(xué) 汽車與交通工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

0 引言

生物柴油是一種理想的替代燃料。與石油柴油相比，生物柴油具有含氧、無(wú)硫、可再生等優(yōu)點(diǎn)，因此生物柴油的使用是一項(xiàng)保護(hù)環(huán)境的舉措。近年來(lái)，我國(guó)修訂并發(fā)布實(shí)施了《B5柴油》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB 25199-2017），對(duì)車輛尾氣排放的治理和低比例調(diào)和生物柴油的推廣應(yīng)用起到了促進(jìn)作用。我國(guó)的生物柴油生產(chǎn)始于2002年，目前年產(chǎn)量為80萬(wàn)～100萬(wàn)t。由于以植物、動(dòng)物油脂和餐飲廢棄油脂等為原料的生物柴油生產(chǎn)存在“與民爭(zhēng)地、與人爭(zhēng)糧”的矛盾，因此以生長(zhǎng)于海洋灘涂的海藻為原料生產(chǎn)生物柴油，倍 受 關(guān) 注[1]。

近年來(lái)，許多科技工作者對(duì)海藻生物柴油的熱解特性、制備工藝等進(jìn)行了一系列研究，但關(guān)于柴油機(jī)燃用海藻生物柴油的研究卻較少。英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的Tsaousis P比較分析了海洋綠藻與巴豆油生物柴油的排放特性，發(fā)現(xiàn)燃用海洋綠藻生物柴油的柴油機(jī)功率比燃用巴豆油的功率低，CO2和NOX排放也較低，在低負(fù)荷工況下的顆粒物排放較多[2]。印度班加羅爾大學(xué)的Ramesha D K將不同比例的海藻生物柴油-廢棄塑料油相混合用于單缸柴油機(jī)，在轉(zhuǎn)速1 500 r/min、全負(fù)荷工況下研究其燃燒與排放特性，當(dāng)其混合比為15.7%和12.9%時(shí)，熱效率較高，CO與HC的排放較低，而NOx排放略有提高[3]。阿聯(lián)酋大學(xué)的Haik Y開展以微綠球藻和纖維藻為原料的生物柴油相關(guān)研究，用單缸柴油機(jī)燃用生物柴油時(shí)，噪音較大，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩也較低；但通過調(diào)整合適的壓縮比和優(yōu)化噴油后，發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲減小，功率有所提高[4]。土耳其庫(kù)庫(kù)羅瓦大學(xué)Tuccar以海藻生物柴油/柴油作為調(diào)和燃料，在四缸柴油機(jī)上研究了體積比為5%，10%，20%和50%時(shí)的柴油機(jī)工作性能。研究發(fā)現(xiàn)，隨著體積比的提高，CO和NOX的排放會(huì)降低，但柴油機(jī)的扭矩和功率也有所下降[5]。Tuccar研究發(fā)現(xiàn)，在微藻生物柴油-柴油混合燃料中添加丁醇，柴油機(jī)的動(dòng)力性略有降低，但排放有所改善[6]。南非文森特帕洛蒂學(xué)院的Sushant以海藻生物柴油為燃料，在一臺(tái)單缸柴油機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)其熱效率在全負(fù)荷工況時(shí)較高，其NOX排放比純柴油燃料稍有增加，而CO，HC和顆粒物排放大幅減少[7]。還有一些學(xué)者以其它種類的海藻作為制取生物柴油的原料，進(jìn)行了柴油機(jī)燃燒特性和排放特性的研究工作[8]。

本文選取成本低廉的野生小球藻作為生物柴油（Chlorella Biodiesel Fuel，CBF）原 料，在 臺(tái) 架 上進(jìn)行柴油機(jī)燃用低比例CBF-柴油混合燃料的試驗(yàn)，系統(tǒng)地分析添加CBF后對(duì)柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、燃燒及排放特性的影響，從而為推行生物柴油的的廣泛應(yīng)用提供依據(jù)。

1 試驗(yàn)儀器及方案

1.1 試驗(yàn)儀器

試驗(yàn)所用的柴油機(jī)為186FA型，其具體參數(shù)如下：?jiǎn)胃祝?沖程；冷卻形式為風(fēng)冷；缸徑為86 mm；排量為0.418 L；ω型燃燒室；壓縮比為18.5；供油提前角為17°CA；額定功率為6.5 kW（3 600 r/min）；額 定 扭 矩 為18.88 Nm（2 700 r/min）。

試驗(yàn)儀器設(shè)備如下：CWF15KW型測(cè)功機(jī)；Kistler DEWE-2010型 燃燒 分 析 儀 ；Kistler 6055C80型 缸壓傳感器；Horiba MEXA7200D型尾氣分析儀；AVL415S型煙度計(jì)。

1.2 試驗(yàn)燃料

試驗(yàn)用柴油為市售0#國(guó)五柴油。試驗(yàn)用生物柴油以購(gòu)于濱州無(wú)棣綠奇生物工程有限公司的野生小球藻粉為原料制備而成，其主要組分、含量和理化特性分別列于表1，表2?；旌先剂现苽涔に囋斠娢墨I(xiàn)[9]。

表1 小球藻生物柴油組分和含量Table 1 Components and contents of CBF

表2 CBF理化特性與柴油的對(duì)比Table 2 Comparison of physical and chemical properties of CBF with diesel

續(xù)表2

1.3 試驗(yàn)方案

CBF的低熱值略低，其組分中含有較多的不飽和成分，與柴油摻燒時(shí)比例不宜過高，為此，設(shè)定試驗(yàn)用CBF-柴油混合燃料的摻混體積比為0%，3%，5%（B0，B3，B5）。試 驗(yàn) 轉(zhuǎn) 速 設(shè) 定 為2 700 r/min和3 000 r/min，相應(yīng)負(fù)荷為100%，75%，50%，25%和10%，在以上10個(gè)工況點(diǎn)開展柴油機(jī)燃用3種摻混比的混合燃料的負(fù)荷特性和外特性試驗(yàn)，比較分析動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性及排放物的變化規(guī)律。試驗(yàn)系統(tǒng)的整體布置如圖1所示。由于上述指標(biāo)隨負(fù)荷、轉(zhuǎn)速的變化已有結(jié)論，本文不加贅述，只討論CBF摻混比例對(duì)這些指標(biāo)的影響及其原因。

圖1 試驗(yàn)裝置示意圖Fig.1 Experiment system layout

2 結(jié)果與分析

2.1 動(dòng)力性

圖2為柴油機(jī)燃用不同摻混比例CBF-柴油混合燃料時(shí)的動(dòng)力性能。

圖2 CBF對(duì)動(dòng)力性的影響Fig.2 Effect of CBF on power performance

由圖2可見，在柴油中添加CBF會(huì)使扭矩和功率略有降低，且下降幅度隨摻混比例的增加而增大。從轉(zhuǎn)速變化方面來(lái)看，扭矩的下降幅度隨著轉(zhuǎn)速的增大而先增后減，功率的下降幅度隨著轉(zhuǎn)速的增大而一直增大。柴油機(jī)在2 700 r/min轉(zhuǎn)速下，燃用B3，B5時(shí)的扭矩最大降幅分別約為2.7%和4%；在3 600 r/min轉(zhuǎn) 速 下，燃 用B3，B5時(shí)的功率最大降幅約為3%，4%。這是由于單位體積下的CBF熱值略低于柴油，導(dǎo)致B3，B5的熱值略低于柴油，但由于CBF的密度略大于柴油，相同的噴油體積會(huì)噴射質(zhì)量更多的混合燃料，CBF含有約11%的氧，有助于燃燒速度的提高，從而補(bǔ)償了因混合燃料熱值略小而造成的放熱量減少，致使柴油機(jī)的扭矩和功率下降幅度不大[10]，[11]。

2.2 經(jīng)濟(jì)性

圖3為柴油機(jī)燃用不同摻混比例CBF-柴油混合燃料時(shí)的油耗率和能耗率的變化關(guān)系。

圖3 CBF對(duì)油耗率和能耗率的影響Fig.3 Effect of CBF on fuel consumption rate and energy consumption rate

由圖3可見，在柴油中添加CBF會(huì)使油耗率和能耗率略有上升，且上升幅度隨著摻混比例的增加而增大，在較大負(fù)荷時(shí)尤為顯著。在大負(fù)荷工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5的油耗率最大上升了6.7%和14.4%，能耗率最大上升了6.3%和13.6%。這是由于單位體積下CBF的放熱量略低于柴油，柴油機(jī)若要獲得同一功率，在燃用混合燃料時(shí)必然要增加噴油量，因而油耗率增大[12]。另外，雖然CBF中含有氧，但由于添加比例較小，氧對(duì)熱效率的提高效果有限，無(wú)法全部抵消能耗的增大，因而能耗率也稍有增大。在小負(fù)荷時(shí)，柴油機(jī)的缸內(nèi)溫度偏低，不利于燃料的充分燃燒；隨著負(fù)荷的增大，缸內(nèi)溫度提高，燃燒環(huán)境改善，CBF中所含的氧對(duì)缸內(nèi)燃燒反應(yīng)的促進(jìn)作用明顯大于低負(fù)荷時(shí)的低溫工況[13]。所以，燃用CBF-柴油混合燃料柴油機(jī)的油耗率和能耗率的增幅，會(huì)隨著負(fù)荷的增大而更加明顯。

2.3 燃燒特性

2.3.1缸內(nèi)壓力

圖4為柴油機(jī)燃用不同摻混比例的CBF-柴油混合燃料時(shí)，在轉(zhuǎn)速為2 700 r/min和3 600 r/min工況下，柴油機(jī)全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)缸內(nèi)壓力隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律。

圖4 CBF對(duì)缸內(nèi)壓力的影響Fig.4 Effect of CBF on cylinder pressure

由圖4可見，缸內(nèi)壓力出現(xiàn)峰值的時(shí)刻隨著CBF摻混比例的增大而前移，且峰值壓力隨著CBF摻混比例的增大而略微減小。在2 700 r/min工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí)的缸內(nèi)峰值壓力分別 為7.03，6.93 MPa，分 別 下 降 了2.0%和3.4%；峰值壓力出現(xiàn)時(shí)刻為13°CA和12°CA，分別提前了1°CA和2°CA。在3 600 r/min工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí)，缸內(nèi)峰值壓力分別為6.44，6.33 MPa，大約下降了1.6%和3.2%；峰值壓力出現(xiàn)時(shí) 刻 為14 °CA和13 °CA，分 別 提 前 了1°CA和2°CA。柴油機(jī)在2 700 r/min工況下，由于供油提前角略微偏大且無(wú)法改變，導(dǎo)致預(yù)混燃料燃燒時(shí)的供油量較大，燃燒爆發(fā)壓力變大，因此在2 700 r/min工況下的峰值壓力比在3 600 r/min時(shí)要高[14]。由于相同體積下的CBF放熱量略低于柴油，因此在柴油中添加CBF會(huì)導(dǎo)致缸內(nèi)峰值壓力減??；盡管CBF含有約11%的氧，有助于促進(jìn)缸內(nèi)燃燒，但由于摻混比例偏小，無(wú)法補(bǔ)償因?yàn)镃BF熱值偏低所引起的峰值壓力減小。另外，由于CBF有較高的十六烷值，且本身含氧，導(dǎo)致混合燃料的滯燃期比柴油短，使缸內(nèi)峰值壓力出現(xiàn)時(shí)刻略微提前。

2.3.2壓力升高率

圖5為柴油機(jī)燃用不同摻混比例CBF-柴油混合燃料時(shí)，在2 700 r/min和3 600 r/min轉(zhuǎn)速下、全負(fù)荷工況時(shí)的缸內(nèi)壓力升高率隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律。

圖5 CBF對(duì)壓力升高率的影響Fig.5 Effect of CBF on pressure rise rate

由圖5可以看出，缸內(nèi)壓力升高率的峰值出現(xiàn)時(shí)刻，隨著CBF添加比例的增大而前移，且峰值隨著CBF添加比例的增大而增大。在轉(zhuǎn)速為2 700 r/min工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí)的 壓 力 升 高 率 峰 值 為0.49，0.53 MPa/°CA，分別提升了6.1%和13.7%；壓力升高率峰值的 出 現(xiàn) 時(shí) 刻 由9 °CA提前到8 °CA，前移了1 °CA。在轉(zhuǎn)速為3 600 r/min工況下，柴 油 機(jī) 燃用B3，B5時(shí)的壓力升高率峰值為0.42，0.43 MPa/°CA，分別提升了4.8%和9.4%；壓力升高率峰值的出現(xiàn)時(shí)刻由12°CA提前到10°CA，前移了2 °CA。這是由于CBF的較高含氧量能促進(jìn)燃燒，使缸內(nèi)燃燒更加劇烈，從而使壓力升高率的峰值變大[15]。另外，因?yàn)镃BF有較高的十六烷值，且本身含氧，導(dǎo)致CBF-柴油混合燃料的滯燃期比純柴油短，從而缸內(nèi)壓力升高率峰值的出現(xiàn)時(shí)刻略微提前[10]。

2.3.3放熱率

圖6 CBF對(duì)瞬時(shí)放熱率的影響Fig.6 Effect of CBF on instantaneous heat release rate

圖6為柴油機(jī)燃用不同摻混比例CBF-柴油混合燃料時(shí)，在2 700 r/min和3 600 r/min轉(zhuǎn)速下，全負(fù)荷工況時(shí)的瞬時(shí)放熱率隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律。由圖6可見，轉(zhuǎn)速為3 600 r/min時(shí)的瞬時(shí)放熱率峰值比轉(zhuǎn)速為2 700 r/min時(shí)低。當(dāng)轉(zhuǎn)速為2 700 r/min時(shí)，由于柴油機(jī)預(yù)混燃燒時(shí)期的供油量較大，且預(yù)混燃燒時(shí)間較長(zhǎng)，因此瞬時(shí)放熱率變大[18]。隨著CBF添加比例的增加，瞬時(shí)放熱率峰值略微降低，且峰值出現(xiàn)時(shí)刻前移。在轉(zhuǎn)速為2 700 r/min工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí) 的 放 熱 率 峰 值 為55.37，53.66 J/°CA，分 別 下降了5.7%和8.6%；放熱率峰值位置由10°CA提前 到9 °CA，均 前 移 了1 °CA。在 轉(zhuǎn) 速 為3 600 r/min工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí)的放熱率峰值 為48.07，46.99 J/°CA，分 別 下 降 了10.8%和12.8%；放熱率峰值位置由12°CA提前到10°CA，均前移了2°CA。由于相同體積CBF的放熱量較柴油略低，且CBF較高的十六烷值導(dǎo)致混合燃料的滯燃期比柴油短，因此預(yù)混燃燒時(shí)的燃油量偏少，瞬時(shí)放熱率峰值略微降低，且放熱率峰值出現(xiàn)時(shí)刻略微提前[18]。

2.3.4滯燃期和燃燒持續(xù)期

圖7為柴油機(jī)燃用不同摻混比例CBF-柴油混合燃料時(shí)，在2 700 r/min和3 600 r/min轉(zhuǎn)速下的滯燃期和燃燒持續(xù)期的變化規(guī)律。

圖7 CBF對(duì)滯燃期與燃燒持續(xù)期的影響Fig.7 Effect of CBF on ignition delay period and combustion duration

由圖7可見，滯燃期隨著CBF摻混比例的增大而縮短，而燃燒持續(xù)期隨著CBF摻混比例的增大而延長(zhǎng)。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為2 700 r/min時(shí)，滯燃期由15°CA縮短為14.5°CA；在轉(zhuǎn)速為3 600 r/min時(shí)，滯燃期由16.5°CA縮短為15.5°CA。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為2 700 r/min時(shí)，燃燒持續(xù)期由40°CA延長(zhǎng)為42°CA；在轉(zhuǎn)速為3 600 r/min時(shí)，燃燒持續(xù)期由33°CA延長(zhǎng)為34°CA。這是由于柴油中添加CBF后，燃料的十六烷值增大，導(dǎo)致滯燃期縮短，但相同工況下CBF的循環(huán)供油量會(huì)略大于柴油，導(dǎo)致在預(yù)混燃燒期燃油較少，而在擴(kuò)散燃燒期增多，并且CBF的粘度、密度比柴油較大，會(huì)使得燃油的霧化和蒸發(fā)惡化，降低了擴(kuò)散燃燒速率，使整個(gè)擴(kuò)散燃燒時(shí)期延長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)了整個(gè)CBF的燃燒持續(xù)時(shí)間[16]?；旌先剂系臏计陔S著轉(zhuǎn)速的提高而延長(zhǎng)，而燃燒持續(xù)期隨著轉(zhuǎn)速的提高而縮短。這是由于缸內(nèi)溫度隨著轉(zhuǎn)速提高而有所下降，從而降低了燃料的著火性能，延長(zhǎng)了燃燒的滯燃期；另一方面，柴油機(jī)在轉(zhuǎn)速為2 700 r/min時(shí)，由于供油提前角略微偏大，且無(wú)法改變，從而在該轉(zhuǎn)速下的燃燒持續(xù)期延長(zhǎng)[17]，[18]。

2.4 排放特性

2.4.1 HC的排放

圖8為柴油機(jī)燃用不同摻混比例CBF-柴油混合燃料時(shí)，在2 700，3 600 r/min轉(zhuǎn)速下的HC排放隨負(fù)荷的變化規(guī)律。由圖8可以看出，HC排放量隨著CBF摻混比例的增加而降低，且柴油機(jī)處于高負(fù)荷工況時(shí)，CBF對(duì)HC的減排作用尤為顯著。在轉(zhuǎn)速為2 700 r/min全負(fù)荷工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí) 的HC排 放 為39×10-6和37×10-6，分別下降了9.3%和14.1%；在轉(zhuǎn)速為3 600 r/min全負(fù)荷工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí)的HC排放為56×10-6和54×10-6，分 別 下 降 了9.4%和12.6%。這 是由于在低負(fù)荷工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的噴油量偏低，從而造成了空燃比偏大；低負(fù)荷工況下的缸內(nèi)溫度、壓力都較高負(fù)荷時(shí)偏低，使缸內(nèi)燃料不完全燃燒的程度偏大，從而造成HC排放量較大。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的提高，缸內(nèi)的噴油量增大，使空燃比逐漸適中，缸內(nèi)溫度和壓力也相應(yīng)增大，油氣能夠得到均勻混合，使得缸內(nèi)燃料的燃燒更為充分，從而使HC的排放得到了有效抑制[12]。另外，由于CBF含有約11%的氧，有助于促進(jìn)HC的氧化燃燒，且CBF較大的十六烷值使得混合燃料的滯燃期縮短，能夠減少油氣混合的過稀區(qū)，所以混合燃料的HC排放量隨著CBF摻混比例的增加而減少[19]。

圖8 CBF對(duì)HC排放的影響Fig.8 Effects of CBF on HC emissions

2.4.2 CO的排放

圖9 CBF對(duì)CO排放的影響Fig.9 Effect of CBF on CO emissions

圖9為柴油機(jī)燃用不同摻混比例CBF-柴油混合燃料時(shí)，在2 700 r/min和3 600 r/min轉(zhuǎn)速下，CO排放隨負(fù)荷的變化規(guī)律。由圖9可見，CO排放量隨著CBF添加比例的增加而明顯降低，隨著轉(zhuǎn)速的增大而略微增加，隨著負(fù)荷的增大呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì)。這是由于CBF自身含氧，隨著CBF添加比例的增大，缸內(nèi)氣體的氧濃度加大，空燃比變大，這一方面能夠促進(jìn)燃料的充分燃燒，另一方面有助于CO在燃燒后期的二次氧化，從而使得CO排放量降低。在較低轉(zhuǎn)速時(shí)，CO的排放量偏低，但隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，缸內(nèi)燃料的混合和燃燒時(shí)間被壓縮，沒有充足的時(shí)間來(lái)充分混合燃燒，導(dǎo)致缸內(nèi)不充分燃燒的區(qū)域增多，CO排放量變大。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷由小變大時(shí)，缸內(nèi)的燃燒溫度逐步升高，會(huì)促進(jìn)CO的氧化；但是，在最大負(fù)荷工況附近，缸內(nèi)噴油量的提高會(huì)導(dǎo)致空燃比偏低，部分區(qū)域缺氧嚴(yán)重，使得燃料不完全燃燒的程度偏大，CO排放量再 次 升 高[12]。

2.4.3 NOX的排放

圖10為柴油機(jī)燃用不同摻混比例CBF-柴油混合燃料時(shí)，在2 700 r/min和3 600 r/min轉(zhuǎn)速下的NOX排放隨負(fù)荷的變化規(guī)律。

由圖10可見，NOX排放量隨著負(fù)荷和CBF添加比例的增大而增加。在大負(fù)荷工況時(shí)，柴油機(jī)的NOX排放量的增長(zhǎng)幅值加大。在同等負(fù)荷下，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速為3 600 r/min時(shí)的NOX排放量，比轉(zhuǎn)速為2 700 r/min時(shí)的NOX排放量小。在轉(zhuǎn)速為2 700 r/min全負(fù)荷工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí)的NOX排放增幅分別為7.2%，9.7%；在轉(zhuǎn)速為3 600 r/min全負(fù)荷工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí)的NOX排放增幅分別為4.6%，6.8%。這是因?yàn)镃BF本身含氧，能夠促進(jìn)缸內(nèi)燃燒，提高缸內(nèi)溫度。在低負(fù)荷工況時(shí)，由于缸內(nèi)溫度偏低，因此不易于形成NOX。在大負(fù)荷工況下，柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒溫度提高，高溫富氧的燃燒環(huán)境極易促進(jìn)NOX的產(chǎn)生，所以，NOX排放量隨著CBF摻混比例和負(fù)荷的增大而增加。另外，柴油機(jī)轉(zhuǎn)速的提高使燃料混合和燃燒的時(shí)間縮短，缸內(nèi)燃燒不充分，NOX的產(chǎn)生得以抑制。因此，柴油機(jī)在高轉(zhuǎn)速時(shí)的NOX排放量比在低轉(zhuǎn)速時(shí)低。

圖10 CBF對(duì)NOX排放的影響Fig.10 Effect of CBF on NOX emissions

2.4.4碳煙的排放

圖11為柴油機(jī)燃用不同摻混比例CBF-柴油混合燃料時(shí)，在2 700 r/min和3 600 r/min轉(zhuǎn)下碳煙的排放隨負(fù)荷的變化規(guī)律。

圖11 CBF對(duì)碳煙排放的影響Fig.11 Effect of CBF on soot emissions

由圖11可見，柴油機(jī)的碳煙排放隨著CBF摻混比例的增大而減少。在大負(fù)荷工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí)的碳煙減排效果尤為明顯。在轉(zhuǎn)速為2 700 r/min全負(fù)荷工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí)的碳煙降幅分別為13.5%和26.4%；在轉(zhuǎn)速為3 600 r/min全負(fù)荷工況下，柴油機(jī)燃用B3，B5時(shí)的碳煙降幅分別為15.2%和31.7%。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增大，噴油量增大，空燃比減小，此時(shí)在燃油中添加自身含氧的CBF，緩釋了缸內(nèi)的過濃混合氣，有利于促進(jìn)缸內(nèi)的燃燒，從而碳煙的排放量降低。另外，由于CBF中不含有導(dǎo)致碳煙形成的芳香烴，也有助于降低碳煙的排放。

3 結(jié)論

①柴油機(jī)摻燒CBF后，扭矩和功率比不摻燒CBF時(shí)均略有下降，最大降幅均為4%；油耗率和能耗率比不摻燒時(shí)略有增加，在高、中負(fù)荷時(shí)其增幅更為明顯。

②隨著CBF添加比例的增加，柴油機(jī)的缸內(nèi)壓力、放熱率峰值均有所減小，其壓力升高率峰值稍有增大。在轉(zhuǎn)速為2 700 r/min和3 600 r/min工況下，柴油機(jī)缸內(nèi)壓力峰值的最大降幅分別為3.4%和3.2%；放熱率峰值的最大降幅分別為8.6%和12.8%；壓力升高率峰值最大增幅分別為13.7%和9.4%；滯 燃 期 縮 短 了0.5～1°CA；燃 燒 持續(xù)期延長(zhǎng)了1～2°CA；缸內(nèi)壓力、壓力升高率和放熱率峰值出現(xiàn)時(shí)刻均有提前，提前角度為1～2°CA；燃燒速度加快。

③隨著CBF添加比例的增加，柴油機(jī)的HC，CO和碳煙的排放均有降低，而NOX的排放增加；在全負(fù)荷工況下，柴油機(jī)的尾氣排放變化顯著：HC和碳煙排放的最大降幅分別為14.1%和31.7%；NOX排放的最大增幅為9.7%；CO排放的降幅為6%～12%。