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      不同濃度生物柴油對歐5排放標準發(fā)動機排放和性能的影響

      2015-12-14 06:46:32
      汽車文摘 2015年7期
      關(guān)鍵詞:消耗率柴油轉(zhuǎn)矩

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      不同濃度生物柴油對歐5排放標準發(fā)動機排放和性能的影響

      為減少溫室氣體的排放,巴西早在20年前就出臺了相關(guān)政策,鼓勵使用生物柴油替代部分化石燃料,并正在逐步提高生物柴油的比例。2009年化石燃料中生物柴油比例為2%~3%,而在2010年1月該比例提高至4%,2013年又增至5%。在污染比較嚴重的城市如圣保羅,部分客車的這一比例已達到20%,并計劃到2018年所有客車均使用可再生燃料,顯然生物柴油是最佳解決方案。巴西在2012年出臺P7法規(guī)與歐5排放標準中的規(guī)定基本一致。為滿足此標準,探究不同濃度的生物柴油混合物對發(fā)動機排放及性能的影響。

      試驗的生物柴油比例分別為5%、10%、20%、30%、50%、75%和100%,分別記為B5、B10、B20、B30、B50、B75和B100。選用歐5標準的試驗臺,其可以進行歐洲穩(wěn)態(tài)測試循環(huán)及歐洲瞬態(tài)測試循環(huán)。試驗采用梅賽德斯奔馳OM926LA E5發(fā)動機,并配備選擇性催化還原系統(tǒng)。鑒于巴西目前所售柴油燃料中至少含有5%的生物柴油,本試驗結(jié)果將與B5柴油測試的結(jié)果相比較。

      試驗結(jié)果表明,與B5柴油相比,混合濃度一直到B20幾乎沒有損失功率,升至B30時功率降低1%,從B50升至B100過程中功率損失從4%升至8%。發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的變化規(guī)律與此類似。需要注意的是,從B5增至B50過程中轉(zhuǎn)矩幾乎無損失,而增至B100時轉(zhuǎn)矩損失達到9%。就燃油消耗率而言,從B5增至B100過程中,燃油消耗率均增加。做功相同時,B100柴油比B5柴油的燃油消耗率高14%。

      通過歐洲穩(wěn)態(tài)測試循環(huán)對發(fā)動機排放進行檢測。發(fā)現(xiàn)碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)含量無顯著變化,而氮氧化物(NOx)含量增加,這與生物柴油的化學(xué)性質(zhì)相關(guān)。雖然沒有立法要求使用除B5柴油以外的其它燃料必須遵守P7法規(guī),但是若在此考慮該法規(guī),則濃度小于B50的混合柴油剛好能滿足法規(guī)對NOx的要求,濃度高于B50的則不能滿足。至于B100柴油則排放超出規(guī)定40%。使用柴油排放中顆粒物的含量最為重要,此時生物柴油具有優(yōu)勢,如B75柴油產(chǎn)生的廢氣中,顆粒物含量僅為P7法規(guī)的25%。綜上,從進行歐洲穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)測試循環(huán)過程中產(chǎn)生的廢氣分析可知,隨燃料中生物柴油含量的增加,排放物中NOx含量增加,但顆粒物含量大幅下降。

      研究表明,最佳的生物柴油混合濃度為5%~30%,此范圍內(nèi)功率和轉(zhuǎn)矩損失較小,最大僅為1%;燃油消耗率的增加也較小,最大僅為3%;從排放角度分析,濃度≤50%為最佳。

      Anibal Godoy Machado et al. SAE 2013-36-0208.

      編譯:王祥

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