化工英文文獻(xiàn)翻譯-使用碳酸二甲酯作為含氧添加劑對(duì)柴油和生物柴油排放物的對(duì)比(共14頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上使用碳酸二甲酯作為含氧添加劑對(duì)柴油和生物柴油排放物的對(duì)比摘要：在歐洲，新交通工具的銷售中多數(shù)為柴油車。這歸因于固有的燃油效率和高可靠性。從全球變暖的擔(dān)憂上已經(jīng)看到了用可再生能源替代化石柴油產(chǎn)生較低的二氧化碳(CO2)排放量的生產(chǎn)需求。含氧的生物柴油燃料，如油菜籽甲酯(RME)可以用在一個(gè)未修改的傳統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，RME燃燒產(chǎn)生的未完全燃燒的碳?xì)浠衔?THCs)、一氧化碳(CO)和顆粒物(PM)的排放量低。這一結(jié)果是由于燃料本身所含氧的比重(10.8wt)。本研究探討用添加碳酸二甲酯(DMC)的形式來(lái)增加燃料本身含氧量對(duì)常規(guī)柴油的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用96%柴油和4%的

2、DMC的混合物使氮氧化物(NOx)增加，并且碳?xì)浠衔铩O、和PM減少到50%。有趣的是，在僅有1.1%wt的氧中，柴油里2%的DMC可以和RME燃燒產(chǎn)生類似的顆粒、THCs和CO排放物。DMC混合也可能有潛力減少迄今未調(diào)節(jié)致癌物的排放，如苯和1,3-丁二烯。1 簡(jiǎn)介柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有熱效率高，可靠的特點(diǎn)，并與火花點(diǎn)火(SI)發(fā)動(dòng)機(jī)相比提高了轉(zhuǎn)矩特性。從全球變暖的問(wèn)題和遠(yuǎn)離不可再生的化石燃料的需求來(lái)看，代替?zhèn)鹘y(tǒng)化石燃料道路運(yùn)輸?shù)哪繕?biāo)逐步實(shí)行。一個(gè)例子是生物燃料的管理1。很顯然，生物燃料在歐洲引起了人們強(qiáng)烈的興趣。歐洲道路運(yùn)輸市場(chǎng)僅約為270噸(2004)。到2020年，當(dāng)生物燃料管理中有10%的

3、生物燃料替代品時(shí)，這預(yù)計(jì)將增加到325噸2。這可能意味著，生物燃料的生產(chǎn)量將不得不大于30百萬(wàn)噸/年(作為生物燃料的往往是低發(fā)熱率)。在10.8%wt在菜籽油甲酯(RME)的情況下，生物燃料使用的是燃料本身含氧量(目前在歐洲是最流行的)。燃燒的研究表明，燃料本身的含氧量可以輔助燃料對(duì)氧的誘導(dǎo)作用，因此，即使在燃料豐富地方也可以從燃料中發(fā)現(xiàn)可利用的氧3-6。在以下幾個(gè)方面，提高燃燒是通過(guò)改進(jìn)燃料對(duì)氧的誘導(dǎo)作用:改進(jìn)后的混合物提高了柴油完全燃燒的可能性。最簡(jiǎn)單的說(shuō)法是由于氧的利用率(反應(yīng)物)。當(dāng)沒(méi)有足夠的氧的時(shí)候，以不完全燃燒為主。當(dāng)然，這是不利的，因?yàn)檩^少的燃料燃燒意味著較低的有效功率，并且未燃

4、燒的烴(碳?xì)浠衔?和CO是有潛在危險(xiǎn)的排放物。已經(jīng)觀察到，在使煙塵核的形成和增長(zhǎng)減速的原因是由于氧燃料本身的含氧量7,8。事實(shí)上研究表明，當(dāng)燃料本身氧含量在30%以上時(shí)為無(wú)煙燃燒9,11。有幾種化合物，可用于燃料加氧。這些包括酯、醚、乙二醇、乙酸鹽和碳酸鹽12。一些研究人員已發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)小差異是因?yàn)橛糜谠黾尤剂现械难醯姆肿咏Y(jié)構(gòu)和大小導(dǎo)致對(duì)排放物的影響，并且這個(gè)控制因素是由氧的添加量13-16。圖1 碳酸二甲酯(乳酸)碳酸二甲酯(DMC)是一種無(wú)毒的化合物，C3H6O3(圖1)。對(duì)DMC的主要興趣是由它產(chǎn)生的約為53高氧比重。很多以前的研究中曾經(jīng)有人試圖研究燃料本身的氧含量的影響8-18。也許

5、最棘手的問(wèn)題是進(jìn)行這些研究時(shí)，添加劑在改變各種燃料性能效果解耦。DMC對(duì)燃料的其他各種重要的特性的影響小,但仍然不理想。先前的研究已經(jīng)表明DMC有減少PM，碳?xì)浠衔?，一氧化碳的排放量和在某些情況下，氮氧化物和熱效率的潛力19,20。近年來(lái)由甲醇與氧催化氧化羰基合成法生產(chǎn)DMC已成為可能21,22。這一步已經(jīng)看到了光氣合成DMC一個(gè)分量危險(xiǎn)的消除。利用生物衍生的甲醇和潛在浪費(fèi)的CO2來(lái)自最新一代發(fā)電站封存的超臨界二氧化碳為原料，它能夠以經(jīng)濟(jì)的方式生成DMC作為一種綠色生物燃料。以前的研究已經(jīng)集中在柴油和生物柴油燃燒之間的比較23-25。我們已經(jīng)看到，生物柴油燃料可以改善煙霧、一氧化碳和總未燃盡

6、碳?xì)浠衔?THCs)。但是，生物柴油燃料往往會(huì)增加氮氧化物。這項(xiàng)研究的主要目的是進(jìn)一步推動(dòng)我們對(duì)燃料本身含氧量在柴油燃燒中所扮演的角色的理解，可以通過(guò)比較柴油燃燒和含DMC和生物柴油的柴油柴油燃燒。第二個(gè)目的是檢查DMC在傳統(tǒng)化石柴油中作為含氧添加劑的潛力。2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 .發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)使用單缸、泵-線-噴嘴、直噴柴油機(jī)進(jìn)行，噴油時(shí)限維持在制造商的設(shè)置范圍。燃料噴射器位于靠近燃燒室中心，并具有180bar的打開壓力，燃燒室是碗式活塞設(shè)計(jì)。表1顯示了一個(gè)詳細(xì)的發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)格，單缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)(圖2)由一個(gè)晶閘管控制的直流電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)機(jī)測(cè)力計(jì)連接到測(cè)力傳感器和用于裝載和啟動(dòng)

7、發(fā)動(dòng)機(jī)。缸內(nèi)壓力痕跡獲取由奇石樂(lè)6125B石英式壓力傳感器與奇石樂(lè)5011電荷放大器在通過(guò)一個(gè)360 PPR增量軸編碼器與記錄數(shù)據(jù)采集板國(guó)家儀器的PCI-MIO-16E-4的數(shù)據(jù)來(lái)確定安裝在PC上曲柄軸的位置。內(nèi)部開發(fā)的Lab VIEW軟件基于用于獲得壓力數(shù)據(jù)和分析燃燒參數(shù)(例如，變異系數(shù)(COV)的平均指示有效壓力(IMEP)、峰值壓力、指示功率和熱釋放)。大氣條件的讀取中，溫度、壓力、濕度、都被用來(lái)記錄和分析燃燒的排放。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還涉及其他標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)裝置儀器，即燃料流量計(jì)和幾個(gè)當(dāng)?shù)氐臒犭娕?。廢氣再循環(huán)(EGR)的流動(dòng)是由閥門手動(dòng)控制的。作為減少在一個(gè)固定的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)上的空氣體積流量

8、的百分比，該EGR水平由容積確定。進(jìn)氣氣流測(cè)量使用Romet G65旋轉(zhuǎn)氣流計(jì)。該EGR方法的準(zhǔn)確性已被測(cè)試，通過(guò)在我們的實(shí)驗(yàn)條件下使用的該塔的功能測(cè)試，與30%的EGR在分析儀和減容技術(shù)在記錄的最大的區(qū)別是小于1%。我們?cè)谡{(diào)整減少通過(guò)基礎(chǔ)測(cè)試基礎(chǔ)的測(cè)試，以補(bǔ)償每一天發(fā)生的任何的變化。對(duì)六個(gè)燃料進(jìn)行了測(cè)試,，基本燃料成分在表2中列出。表3顯示了六個(gè)測(cè)試燃料的燃料特性。20種DMC已被列入，因?yàn)樗鼈兊娜剂涎鯕庵亓堪俜直冉咏黂ME。表1 發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)格圖2 柴油機(jī)原理與EGR表2 燃料表3 燃料特性圖3 2000 rpm 4 bar IMEP 0% EGR氣缸壓力和熱釋放率2.2 排放分析Horiba

9、 Mexa 7100 DEGR分析儀用來(lái)測(cè)量氮氧化物、CO、CO2、O2、THCs的濃度。Horiba Mexa 通過(guò)化學(xué)發(fā)光測(cè)量氮氧化物(NO+ NO2)；使用非色散紅外 (NDIR)測(cè)量CO和CO2；O2由電化學(xué)測(cè)量方法和碳?xì)浠衔?THCs)火焰離子化檢測(cè)器(FID)測(cè)定。采用博世煙度計(jì)進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)冒煙測(cè)量。TSI smp 3080粒子數(shù)量和大小是用來(lái)測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的PM排放的總數(shù)量和大小分布，稀釋倍數(shù)為1份排氣100份的空氣。所有測(cè)試的熱稀釋器設(shè)定在573K(蒸發(fā)掉水和揮發(fā)性有機(jī)化合物)為具體的碳數(shù)和粒徑分布的產(chǎn)量(煙塵)PM。為了使物種形成的小的組成(有害)未燃盡的水電碳更全面的排放,惠普

10、模型II 5890系列氣相色譜儀(GC)配備一個(gè)安捷倫火焰離子化檢測(cè)器(FID)。這使碳物種的百萬(wàn)分濃度(ppm)從C1C7即甲烷(PPM)甲苯(PPM)上升，對(duì)于C1-C5,最低檢測(cè)濃度1 ppm；對(duì)于C6-C7，2 ppm，50 ppm1 ppm的精度(氣體標(biāo)準(zhǔn),驗(yàn)證了準(zhǔn)確性0.1 ppm)。2.3 測(cè)試過(guò)程所有測(cè)試都是穩(wěn)定狀態(tài)和設(shè)置在引擎的速度1500和2000 rpm。研究不同混合物的影響，進(jìn)行了2bar，4和5bar均表示平均有效壓力(IMEP)。所有的測(cè)試都是在至少兩個(gè)不同場(chǎng)合的至少兩次，并在所有這些試驗(yàn)中讀取平均數(shù)。在讀數(shù)之前，至少要穩(wěn)定兩分鐘。我們的排放記錄軟件平均每十秒記錄一

11、次，記錄一百秒。在發(fā)動(dòng)機(jī)油已經(jīng)達(dá)到足夠的溫度的時(shí)候，所有測(cè)試都是在19和27之間進(jìn)行。為了研究廢氣循環(huán)的影響，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行保持在恒定負(fù)載EGR技術(shù)分別變化為0%和30%。為了進(jìn)行燃燒分析，前面提到的內(nèi)部開發(fā)的實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)軟件被用來(lái)獲取連續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的數(shù)據(jù)，以便研究汽缸壓力峰值的統(tǒng)計(jì),變異系數(shù)的峰值壓力，IMEP等等。每個(gè)測(cè)試條件是從200個(gè)連續(xù)的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的氣缸壓力數(shù)據(jù)已經(jīng)獲取和的平均值來(lái)確定。3 結(jié)果與討論3.1 燃燒一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，我們注意到在燃料混合階段，在超低硫柴油(ULSD)中引進(jìn)一點(diǎn)DMC會(huì)使溶解和分散更容易。但是DMC在超低硫柴油(20 DMC)的大量混合并不容易，當(dāng)然為實(shí)現(xiàn)一個(gè)連

12、續(xù)的單液攪拌也是必要的。這樣做的意義可能是DMC在一定時(shí)間上需要從柴油中分離出來(lái)，也可能是需要某種表面活性劑。一個(gè)初步的調(diào)查顯示，1個(gè)月內(nèi)，在室溫下大約一半的20DMC的已經(jīng)從超低硫柴油分離。其他的混合物似乎沒(méi)有分離。圖4 2000rpm,5bar IMEP 0EGR氣缸壓力和放熱圖5 2000rpm3號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載總氮氧化物排放量在有無(wú)EGR的情況下( 2,4和5bar IMEP)圖6 在2000rpm時(shí)煙霧濃度有大量20DMC的混合物在燃燒過(guò)程中也呈現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題，汽缸壓力的峰值比低硫柴油燃燒(圖3)要高得多，尤其是在初始預(yù)混合燃燒階段。我們認(rèn)為這可以降低柴油的十六烷值并提高氧含量。出于這個(gè)原

13、因，當(dāng)該燃料使用時(shí)，最大IMEP 5bar變得無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)，作為噴射系統(tǒng)硬件無(wú)法輸送燃料的要求的量。圖4是一個(gè)典型的氣缸壓力(頂部)的熱釋放率(ROHR)(底部)的整個(gè)范圍內(nèi)的曲柄角度(CAD)。20 DMC系列省略了從圖5和圖6前面提到的燃料問(wèn)題。當(dāng)考慮到缸內(nèi)壓力，很明顯，較高的峰值壓力使混合燃料得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，DMC峰值呈線性比例增加，即線性峰值壓力的增加會(huì)使氧含量增加。這個(gè)跡象表明，提高預(yù)混(接近TDC)時(shí)發(fā)生了燃燒。如果我們也看看汽缸壓力之前TDC，初始?jí)毫ι仙彩够旌现械难鯕庠龆?。因此，確實(shí)壓力升高(最清楚地在圖4中看到)和壓力上升速率(未示出)會(huì)再次增加共混物的氧的量。在羅爾分析(

14、圖4)，我們可以立即看到，在所有的DMC的混合物的熱釋放的初始峰值速率明顯不同。它也可以看出，這個(gè)峰值與DMC的量有關(guān)，即更多的DMC給出放熱的更高的初始峰值速率。這表明，在用燃料本身含氧量預(yù)混或快速燃燒階段增加了燃料的使用比例。這似乎符合邏輯的，正如燃料本身的含氧量，更多的燃料將在點(diǎn)火延遲期間的可燃性極限下與氧氣接觸(噴射點(diǎn)開始燃燒，即正的ROHR)26。此外，十六烷值和密度通過(guò)添加少量的DMC(表3)并沒(méi)有顯著的影響。所有燃料在燃燒的開始就被保持在約-6CAD。在羅爾在圖4中進(jìn)一步來(lái)看,在混合控制燃燒和延遲燃燒階段期，包含DMC共混物在內(nèi)都低于超低硫柴油放熱的基礎(chǔ)。這方面的一個(gè)可能的原因是

15、在超低硫柴油的燃燒，氣缸內(nèi)的壓力低于含氧燃料的共混物。因此，增加部分未燒盡，仍然可以燃燒。噴射氧濃度的增加并不顯著影響發(fā)射的長(zhǎng)度(即氣體的溫度并沒(méi)有顯著改變)氮氧化物和煙塵沒(méi)有明顯增加27。另一種可能性是，如果沒(méi)有燃料本身含氧量 會(huì)有更大比例的煙灰(不完全燃燒)仍然能(依賴溫度)發(fā)生反應(yīng)釋放熱量在以后膨脹過(guò)程。類似燃燒趨向于為上述被認(rèn)為的所有負(fù)載條件和在引擎的速度(1500和2000 rpm)。主要差異在于載荷之間變化的程度，即在低負(fù)荷不太明顯。這些趨勢(shì)在EGR率為0%和30%時(shí)也能被發(fā)現(xiàn)。比較生物柴油與傳統(tǒng)柴油(圖4),可以看到,峰值壓力較高的生物柴油，壓力也略有增加。ROHR注意到也許更有

16、趣的是明顯的差異，很明確的是，燃燒開始較早，預(yù)混的峰值也增加(第一峰)。綜合考慮，認(rèn)為在燃燒主要是由于體積模量的增加，即生物柴油的密度，在依次注入氣缸內(nèi)之前使燃料內(nèi)壓力上升率更快，這一趨勢(shì)已被觀察到許多28-32。生物柴油預(yù)混放熱峰在CAD之前并比柴油的大。含10.8%wt RME的生物柴在密度和本身氧含量上都有所增加(表1)。由此可見,增加密度,就有增加汽缸燃油噴射過(guò)程中滲透的潛力。這應(yīng)該提高混合過(guò)程中增加滲透擴(kuò)散的區(qū)域。根據(jù)這一點(diǎn)上，預(yù)混燃料燃燒應(yīng)隨著燃油密度的增加而變強(qiáng)。所以這個(gè)結(jié)合的大部分燃料本身含氧量的密度在預(yù)混燃料的程度上應(yīng)該有一個(gè)相當(dāng)大的增加。生物柴油在這種情況下，具有39MJ/

17、 kg的低卡值(LCV)與柴油的42.7MJ/kg相比。以百分比，生物柴油含有約92的柴油質(zhì)量的能量。很明顯的，在生物柴油和柴油之間的化學(xué)和物理性質(zhì)的許多差異使其特別難以分離的只是一個(gè)組分的作用，在這里是氧。對(duì)于DMC共混物，燃料的物理性質(zhì)、密度、粘度、十六烷值壓縮性和加熱值近似等于柴油。最重要的區(qū)別是，它們的氧含量范圍從0.5到2.1%wt(表1)。因此這幅圖更清晰，更容易具體的看清氧的重量百分比的性質(zhì)差異。由于原理燃料的物理性質(zhì)變化不顯著，這些DMC共混物，按理說(shuō)，開始燃燒(SOC)不會(huì)被DMC顯著影響。在圖4中可以看到，SOC的發(fā)現(xiàn)，即積極的羅爾，在柴油和DMC共混物中有相同的CAD。明

18、顯地，我們也注意到所有的DMC共混物的預(yù)峰的程度。事實(shí)上，在圖4進(jìn)一步檢查，可辨別的是生物柴油的第一預(yù)混羅爾峰和2DMC或4DMC都不一樣大。對(duì)于生物柴油的第一預(yù)混峰通常要么在數(shù)值上低于2DMC要么始終在4DMC下方。含有2.1(重量)的氧(4DMC)共混物能夠產(chǎn)生比生物柴油含有10.8(重量)更大量的預(yù)混ROHR。在生物柴油和柴油之間的許多差異的原因是(其中一些已經(jīng)討論)，不同結(jié)構(gòu)和不同的官能團(tuán)和生物柴油的低熱值。很顯然解釋增強(qiáng)預(yù)混合生物柴油的燃燒必須避免單獨(dú)歸因于改進(jìn)預(yù)混燃燒的氧氣含量。3.2 排放圖5表示含有和不含有EGR時(shí)在2，4和5bar IMEP的氮氧化物排放量，對(duì)于所有的EGR的

19、條件下，最明顯的觀察是，所有的含氧燃料與柴油燃料相比產(chǎn)生的較高的NOx的排放。這可以通過(guò)含氧燃料增加了氣缸壓力來(lái)解釋(在較高的溫度下)，實(shí)際上增加了在較高的壓力下的時(shí)間(圖4)33。20 DMC的氮氧化物的排放量是很大的，這使得它成為不切實(shí)際的燃料作為這種發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)注入?yún)?shù)。當(dāng)EGR應(yīng)用在30(體積)時(shí)，含氧燃料的氮氧化物排放量減少到30的EGR柴油燃燒 的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)的大致水平。由于含氧燃料氮氧化物的基本排放量(0EGR)較高，似乎含氧燃料對(duì)EGR 氮氧化物的有很大的抑制。EGR的氣缸壓力和溫度的峰值減少主要是由于攝氧量的減少(在每個(gè)燃料比例中)34。EGR條件下對(duì)于含氧燃料燃燒，比熱容

20、(C p)也將增加。這是由于更完全的(由于燃料本身含氧量和H / C原子比的任何變化)燃燒產(chǎn)生更大比例CP、CO2和H2O的增加35。高EGR率的問(wèn)題是，在煙霧濃度高的時(shí)候燃燒在較高的負(fù)荷下變得不穩(wěn)定35-37。燃料本身含氧量可以通過(guò)擴(kuò)展這些高負(fù)載對(duì)EGR限制(煙的限制)條件，這反過(guò)來(lái)又可以進(jìn)一步降低NOx水平25。圖7 2000轉(zhuǎn)的煙塵粒子數(shù)圖8 在2000 rpm和5 bar IMEP煙塵粒徑分布圖9(a)未燃燒的碳?xì)浠衔?甲烷C1) (b)氣相色譜儀烴形態(tài)0%EGR(C1-C7)2000rpm 5bar IMEP圖10(a)未燃燒的碳?xì)浠衔?甲烷C1)(b)氣相色譜儀烴形態(tài)30%EG

21、R(C1-C7)2000rpm 5 bar IMEP圖11(a)一氧化碳(CO)的排放量和(b)%的熱效率煙霧或顆粒物(PM)的排放量都關(guān)系著健康、環(huán)保、法律和審美等因素。圖7顯示出有無(wú)EGR時(shí)各種發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的典型的的煙霧濃度?？梢钥吹剑谙鄳?yīng)的速度負(fù)荷條件下與其柴油(ULSD)相比所有的含氧燃料都產(chǎn)生較低的煙霧濃度。與DMC共混物相比，這也是合理的，當(dāng)燃料本身含氧量增加，煙霧濃度下降。汽缸壓力的增加與含氧燃料相關(guān)(圖4)這是可能的。煙或PM是由碳煙顆粒、揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)、水、少量的金屬化合物和灰組成的38。流動(dòng)粒子譜儀(SMP)是用來(lái)確定一個(gè)詳細(xì)的粒度分布的碳和碳凝聚粒子。在粒子

22、譜儀設(shè)置之前，在573 K時(shí)由熱去除掉揮發(fā)性有機(jī)化合物并用水來(lái)稀釋體系。所有含氧燃料的碳粒子低排放總數(shù)(圖7)。事實(shí)上，在EGR條件，含氧燃料的碳粒子總數(shù)減少了多達(dá)50。圖8顯示了在5 bar IMEP和2000rpm有無(wú)EGR時(shí)典型的碳粒子大小分布。所有的含氧燃料所產(chǎn)生的分布大小減少,意味著轉(zhuǎn)為更小碳粒子。對(duì)于DMC共混物，就平均粒徑而言DMC共混比柴油(ULSD)略小。這被認(rèn)為是由于燃料本身含氧量導(dǎo)致部分的煙塵核抑制燃料液滴核心的生長(zhǎng)10。生物柴油(RME)與柴油相比更顯著降低平均粒徑。這被認(rèn)為是由于顆粒的形成率和碳顆粒凝聚在一起形成更大的附聚顆粒的平均直徑的碳比例的降低。這種現(xiàn)象的一個(gè)可

23、能的解釋是，凝聚的形成是受到氣缸壓力的提高。反過(guò)來(lái)，這些缸的壓力是由于燃料本身含氧量，生物柴油燃料密度的增加(誘導(dǎo)增加的滲透和擴(kuò)散)。這個(gè)參數(shù)可以用來(lái)解釋圖8中小比例的增加核模式生物柴油燃燒的碳顆粒。一般來(lái)說(shuō)，圖8-10證實(shí)了氧含量以更大的的優(yōu)勢(shì)在減少煙霧的總量，降低碳顆粒的總數(shù)。事實(shí)上，只有2%DMC的柴油在這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中，可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)于生物柴油碳顆粒總數(shù)減少?？紤]到煙霧測(cè)量(圖6)包含不僅有碳顆粒，而且還有揮發(fā)性有機(jī)化合物(揮發(fā)量)顆粒和水顆粒物的比例。有趣的是，在圖9和圖10中注意到減少DMC混合和減少炭黑粒子的級(jí)別不一樣大。我們認(rèn)為這是對(duì)可溶性有機(jī)餾分包含在煙霧在內(nèi)(SOF)的測(cè)量。理想

24、的燃燒是空氣與原子化燃料完全混合?，F(xiàn)實(shí)的情況是不同的，有缺氧的區(qū)域的存在。然而，這些區(qū)域經(jīng)過(guò)燃燒的加熱，從而導(dǎo)致熱分解39。這種分解可以創(chuàng)建更短的烴鏈長(zhǎng)度和潛在毒性的揮發(fā)性有機(jī)化合物，燃料本身含氧量有助于碳?xì)浠衔锏呐欧帕康臏p少。隨著氧氣的比例增加，由于DMC中融合的增加導(dǎo)致THCs的減少(圖9a)。圖9b詳細(xì)描述了烴(HC)的化合物(C 1 -C 7)的組成，并使用GC-FID進(jìn)行定量。在圖8b中的一些VOC是有特殊的作用的，如苯和1,3-丁二烯是已知的致癌物質(zhì)是對(duì)人體健康有害的化合物40。有趣的是，苯和1,3-丁二烯在柴油燃燒產(chǎn)物中都存在；然而對(duì)于DMC共混物，沒(méi)有檢測(cè)到這些化合物。RME

25、表明沒(méi)有1,3-丁二烯和降低的苯。燃料本身氧量不僅減少了VOC的水平，而且還可以降低在這個(gè)(C1-C7)范圍內(nèi)各種揮發(fā)性有機(jī)化合物。含氧燃料的揮發(fā)性有機(jī)物的大量減少(圖10a)，與燃油燃料相比總體水平減少50%。這表明在EGR期間，當(dāng)進(jìn)氣的氧含量降低，燃料本身氧含量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)在THCs和較小的C 1 -C 7的化合物(圖10b)的排放上有更大的影響。而且，看來(lái)該燃料本身氧含量已經(jīng)在很大程度上減少了苯的形成并抑制形成1,3-丁二烯(致癌物)至可檢測(cè)水平以下。圖11a表示出了一氧化碳的排放量隨著燃料的含氧量的升高成比例的降低，熱效率數(shù)據(jù)是用所有的測(cè)試條件下的平均值。發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率(發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量燃料

26、供給能量)依賴于燃料類型(圖11b)?？偟内厔?shì)是：超低硫柴油1DMC2DMC4DMC RME，但是差異很小。事實(shí)上DMC燃料流量(沒(méi)有顯示)與ULSD相比，在所有條件他們加熱值的混合是成比例的。我們已經(jīng)看到了DMC為超低硫柴油的添加劑對(duì)煙，PM和HC的益處，這可以用來(lái)幫助擴(kuò)大EGR極限(即較高的NOx還原)可能也有利于后處理系統(tǒng)的性能、壽命和成本。4 結(jié)論為了評(píng)估燃料本身含氧量在燃燒中所起的作用,并測(cè)試二甲酯(DMC)作為柴油添加劑的可行性，在柴油(ULSD)、生物柴油(RME)和混有DMC含氧添加劑的柴油之間進(jìn)行燃燒比較的研究。含53wt DMC的氧可以在較低水平和柴油混合均勻，并可以用在標(biāo)

27、準(zhǔn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中作為燃燒燃料。然而，較大比例的DMC共混比如 20DMC(20.3 % DMC在柴油機(jī))并不可行。燃料本身含氧量有助于改善發(fā)動(dòng)機(jī)THCs、CO和PM的排放量。甚至低水平的增加DMC(2和4 DMC)可以減少這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的高達(dá)50%碳顆粒(煙塵)。氮氧化物的排放量稍有增加由于與含氧燃料預(yù)先混合的越多，燃燒越強(qiáng)。一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是，2%DMC在柴油中可以產(chǎn)生顆粒、THCs和RME燃燒的CO排放量，即使只有1.1%wt的氧。在加入柴油DMC可能也有降低較小的潛在致癌揮發(fā)性有機(jī)化合物如苯和1,3 -丁二烯的潛力，在EGR條件下這種特質(zhì)尤其明顯。燃料本身含氧量減少了VOC的排放水平，也減少了在

28、(C 1 -C 7)的測(cè)試范圍內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物的種類。我們已經(jīng)看到，碳酸二甲酯作為柴油添加劑的一些潛在的排放效益。有可能在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)研究沒(méi)有發(fā)現(xiàn)潛在的水體污染問(wèn)題(使用清潔燃料罐在受控環(huán)境中)并應(yīng)進(jìn)行調(diào)查。一個(gè)更徹底的混溶性研究也將是有利的。最后，光學(xué)研究和現(xiàn)代化的多缸(較高的注射壓力)發(fā)動(dòng)機(jī)的使用都被設(shè)想。命名法專心-專注-專業(yè)BSN=博世煙數(shù)量CAD=曲軸轉(zhuǎn)角度CO=一氧化碳CO2=二氧化碳CP=比熱容量DMC=碳酸二甲酯EGR=廢氣再循環(huán)HC=碳?xì)浠衔風(fēng)CV=低熱值NOx=氮氧化物O2=氧氣PM=顆粒物RME=油菜籽甲基酯ROHR=熱釋放速率SMPS=掃描的流動(dòng)性粒度儀SOC=

29、開始燃燒THCs=總碳?xì)浠衔颱LSD=超低硫柴油VOCs=揮發(fā)性有機(jī)化合物VOC PM =揮發(fā)性有機(jī)化合物的微粒物質(zhì)Water PM=水顆粒物IMEP=指示平均有效壓力參考文獻(xiàn)1Directive 2009/28/EC of the European Parliament and of the Council of the 23rd April 2009. Off. J. Eur.Commun.2009,140(16),2(8).2 Ho, M.-W.; Biodiesel Boom in Europe ISIS Report 06/03/06,2006.3 Hribernik, A.; K

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