柴油機(jī)生物柴油和潤滑油對廢氣和顆粒物排放的影響

柴油機(jī)生物柴油和潤滑油對廢氣和顆粒物排放的影響

汽車是引發(fā)全球變暖的一個主要原因，使用電動汽車可以解決因使用汽車帶來的影響。預(yù)計2050年全球汽車保有量將達(dá)到25億輛，如果將這些汽車全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱悠噭t十分困難，因此使用碳排放較低的生物柴油，再結(jié)合相關(guān)后處理系統(tǒng)則可以緩解該問題。柴油機(jī)因其具有較高的熱效率和可用燃料的多樣性而成為降低排放、改善燃油經(jīng)濟(jì)性最具潛力的發(fā)動機(jī)。對此，通過試驗將混合不同比例生物柴油混合燃料的排放與傳統(tǒng)柴油的排放進(jìn)行了研究對比。同時，分析不同種類潤滑油及其溫度變化以及后處理系統(tǒng)對發(fā)動機(jī)排放的影響。

試驗使用一臺排量為3.0L的直列4缸、渦輪增壓直噴柴油機(jī)，其上還裝配了高壓共軌噴油系統(tǒng)、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)、水冷卻器。采用的后處理系統(tǒng)包括柴油氧化催化劑和壁流式柴油顆粒過濾器。在制備測試燃料時，傳統(tǒng)柴油使用日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）規(guī)定的JIS#3柴油，生物柴油采用從廢食用油中提取的脂肪酸甲酯。對質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為20%和50%生物柴油與傳統(tǒng)柴油混合得到的混合燃料進(jìn)行測試，同時也對純傳統(tǒng)柴油和純生物柴油燃料進(jìn)行測試。測試使用的潤滑油為粘稠度為10W-30、市場上在售的礦物潤滑油和合成潤滑油這兩種。試驗時，冷卻液溫度為80℃，發(fā)動機(jī)在扭矩200Nm、轉(zhuǎn)速1800r/min、平均有效壓力0.84MPa的條件下運行。在測試潤滑油溫度對發(fā)動機(jī)排放的影響時，潤滑油溫度的變化范圍為85～115℃，發(fā)動機(jī)負(fù)荷平均有效壓力設(shè)定為0.21～0.84MPa。試驗結(jié)果表明：①使用混合燃料后，CO、HC和煙霧最大降低了20.8%、74.7%和74%，但由于生物柴油中氧含量增多，使得燃油消耗、CO2和NOx分別增加了5.5%、5.8%和36.5%；②使用混合燃料和后處理系統(tǒng)，可使排放中顆粒物含量約降低了99.95%，得到的排放氣幾乎與大氣相同；③潤滑油溫度增加20～25℃，可以改善燃油消耗，在高負(fù)荷時約降低3%，在低負(fù)荷時約降低8%；④潤滑油種類對柴油機(jī)排放和燃油消耗的影響很微小。

Kazutoshi Mori et al.SAE 2015-01-1932.

編譯：李臣