柴油摻燒地溝油的臺架性能試驗分析

陳艷艷

（黃河水利職業(yè)技術學院，河南 開封 475003）

0 引言

生物柴油和石化柴油摻混是目前最合適的柴油發(fā)動機燃油應用方式之一。生物柴油的摻混比例直接影響發(fā)動機的動力性、燃油經(jīng)濟性和排放性［1~2］。因此，根據(jù)臺架性能試驗，合理確定生物柴油摻混比例十分重要。

本試驗采用D19TCI柴油機，分析發(fā)動機燃用BDGX-0.1，Y-525（G表示混合燃油中添加有乙醇，“X-0.1”表示減煙劑在混合燃油中的體積為0.1%，“Y-5”表示乙醇在混合燃油中的體積百分比為5%，“25”表示地溝油和乙醇在混合燃油中的體積比為25%）和BD0兩種油樣，在標定點轉(zhuǎn)速-100%標定點扭矩、標定點轉(zhuǎn)速-75%標定點扭矩、標定點轉(zhuǎn)速-50%標定點扭矩、標定點轉(zhuǎn)速-10%標定點扭矩、扭矩點轉(zhuǎn)速-100%標定扭矩、扭矩點轉(zhuǎn)速-75%扭矩點扭矩、標定點轉(zhuǎn)速-50%扭矩點扭矩、扭矩點轉(zhuǎn)速-10%扭矩點扭矩8個工況下的動力性能、經(jīng)濟性能、排放性和綜合性能，以期確定最佳的地溝油摻混比例。

1 試驗設備

1．1 試驗用柴油機

試驗用柴油機為D19TCI高壓共軌電控增壓柴油機，為立式、直列、水冷、四沖程、增壓中冷、頂置雙凸輪軸、每缸4氣門、電控高壓共軌柴油機。其主要技術參數(shù)為：4缸，增壓中冷，壓縮比18.5，標定功率 ／轉(zhuǎn)速為 82 kW／4 000 r／min， 最大扭矩 ／轉(zhuǎn)速 ／為235 N.m／18 00～2 300 r／min，排量 1.85 L，最低空載穩(wěn)定轉(zhuǎn)速為 900 r／min。

1．2 試驗儀器

試驗所用測試儀器包括：美國ABB公司生產(chǎn)的油耗儀，上海自動化儀表三廠生產(chǎn)的紅外測溫儀WFHX-68，奧地利AVL公司生產(chǎn)的電力測功機AVL，奧地利AVL公司生產(chǎn)的五氣分析儀，杭州弈科機電技術公司生產(chǎn)的油耗儀ABBFCM 2000_MS21，奧地利AVL公司生產(chǎn)的煙度計AVL415等。

2 石化柴油摻燒地溝油試驗分析

2．1 動力性分析

發(fā)動機燃用兩種油樣BDGX-0.1，Y-525和BD0所得外特性數(shù)據(jù)處理后功率和扭矩對比曲線如圖1所示。

由圖1可以看出，兩油樣功率和扭矩隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化趨勢一致，隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速增加，功率也逐漸增大，扭矩在轉(zhuǎn)速為2 100r／min時達到最大值，然后逐漸下降。

2．2 經(jīng)濟性分析

外特性試驗所得小時油耗量和比能耗對比曲線如圖2所示。

從圖2可看出，發(fā)動機燃用兩油樣時，比油耗和比能耗的變化趨勢基本相同。與BD0相比，BDGX-0.1，Y-525的小時油耗量平均升高2.16%，而比能耗平均下降1.66%?？紤]到試驗客觀影響和人為因素，可以認為，發(fā)動機燃用混合燃油和石化柴油在外特性的燃油經(jīng)濟性能上趨于一致。

圖1 功率和扭矩對比曲線Fig.1 Correlation curves of power and torque

圖2 比油耗和比能耗對比曲線Fig.2 Correlation curves of specific fuel consumption and specific energy consumption

2．3 排放性分析

發(fā)動機燃用兩油樣時的外特性碳煙排放特性對比、CO、CH排放特性對比、NOx排放特性對比如圖3～圖 5 所示［3］。

從圖 3 可以看出， 與 BD0 相比，BDGX－0．1，Y－525 的消光系數(shù)平均下降19．5%，降煙效果比較穩(wěn)定。由圖4可以看出，兩種油樣的CO、CH排放水平的變化趨勢基本一致，均隨著轉(zhuǎn)速的上升下降較快，在高轉(zhuǎn)速后降到最低，之后略有上揚。與石化柴油BD0相比，BDGX－0．1，Y－525 的 CO、CH 排放水平分別 平均 升高 了1．29%、2．46%，尤其是在低轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)，生物柴油及其混合燃油的CO、CH排放水平均明顯高于石化柴油。從圖5可以看出，兩油樣的NOx變化趨勢基本相同，均隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加而快速升高，在2 800 r／min左右達到最大值，然后緩慢下降。與BD0相比較，BDGX－0．1，Y－525 的 NOx 排放水平分別平均增大 1．58%， 尤其是在高轉(zhuǎn)速 3 400 r／min左右，比BD0 增加 17．1%。

由于發(fā)動機是噴油壓燃，燃油在燃燒室中的停留時間短，因而受冷激效應、油膜吸附、沉積物吸附作用很小，因此其HC排放較低。反映在圖4上，燃用兩油樣時的HC排放水平都非常低，受試驗儀器的測量精度所限，試驗誤差的影響較大，可認為HC排放變化不明顯［4］。

圖3 光吸收系數(shù)對比曲線Fig.3 Correlation curves of optical absorption coefficient

圖4 CO和HC排放特性對比曲線Fig.4 Correlation curves of CO and HC discharge features

圖5 NOx和tr對比曲線Fig.5 Correlation curves of NOx and tr

2．4 綜合性能分析

發(fā)動機燃燒混合燃油的動力性、經(jīng)濟性和排放特性對比試驗數(shù)據(jù)處理結(jié)果如表1所示。

通過發(fā)動機燃用混合燃料摻燒特性各項性能指標的變化可以看出， 優(yōu)選復配方案 BDGX－0．1，Y－525 和BD0對比動力性變化不大，下降了1．96%和1．94%，油耗略有增加，增加了2．16%，但是排放性得到了很大改善，CO、HC、NOX都有所下降，特別是碳煙排放大大降低，降低了 19．52%和 19．41%。

表1 優(yōu)選復配BDGX-0.1，Y-525各項性能指標相對BD0的變化Table 1 Changes of optimal compound BDGX-0.1，Y-525 performance index to BD0

3 結(jié)語

經(jīng)過試驗，初步認識了地溝油摻燒石化柴油混合燃油對發(fā)動機動力性、經(jīng)濟性和排放特性的影響。綜合分析可以得出：發(fā)動機燃用 BDGX－0．1，Y－525 時，動力性下降不多，煙度排放降低明顯，其他指標變化不明顯，可以滿足目標要求。 因此，推薦采用 BDGX－0．1，Y－525（簡稱BDG25）作為使用地溝油摻燒石化柴油的優(yōu)選配比。

［1］劉家利．添加乙醇對柴油－生物柴油混合燃料性能的影響［J］．上海汽車，2008（2）：9－12．

［2］袁銀南．柴油機燃油生物柴油的燃燒與排放［J］．江蘇大學學報，2006，27（3）：216－219．

［3］GB17691－2005，車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法［S］．

［4］邊耀璋．汽車新能源技術［M］．北京：人民交通出版社，2003．