柴油机燃用生物柴油放热规律及燃烧过程等容度研究
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油 提前 角 为上止 点 前 ２ ２ 。 。采 用 由 Ｃ Ｂ ５ ６ ６ 燃 烧 分 析
油， 完 全 燃烧 时对 外 部 氧的 需求较 少 ， 有利 于燃 料 的
完全 燃烧 。４ ）生物 柴 油 由动植 物 油脂 转 化 而来 ， 属
于 可再 生 能源 。
仪、 Ｋｉ ｓ ｔ ｌ ｅ ｒ 压力 传感器与电荷放大器、 光 电 传 感 器
（ 长安 大学 汽车学院交通新能源开发 、 应 用 与 汽 车 节 能 陕 西省 重 点 实 验 室 ，陕 西 西 安 ７ １ ０ ０ ６ ４ ）
摘 要 ：为 了深入 研 究 柴 油 机 燃 用 生 物 柴 油 时 的 燃 烧 规 律 ， 在 一 台单 缸 直 喷 式 柴 油 机 上 对 生 物
燃料 的主 要 指 标 如 表 １所 示 。试 验 用 燃 料 为 Ｂ Ｏ 、 Ｂ Ｉ Ｏ ０及 调配 的 Ｂ ３ ０ 、 Ｂ ５ ０与 Ｂ ８ ０ ， 数 字表示 生物 柴 油
其 生命 周期 内可 有效 减 少 Ｃ Ｏ： 排 放 。 因此 ， 发 展 生
物柴 油具 有 良好 的环 境 意义 。
在 混合 燃 料 中的体 积 比例 。
１ ． ３ 燃 烧 特性 测试 方 法
目前 ， 对 生物 柴 油 的理 化 特 性 、 喷雾特性 、 燃 烧 特 性及 排 放特 性 的研 究 已 非常 完 善 ， 但 对 其 燃 烧 热 效 率 的研究 多集 中于定 性 分析 。该 文 以研究 生 物柴
公 路 与 汽 运
总第 １ ５ ６期
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｓ ＆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
１ ７
柴 油 机 燃 用 生 物 柴 油 放 热 规 律 及 燃烧过程等容度研 究 ＊
马 志 义 ，陈 昊 ，宋俊 良 ，李 阳 阳
点 均大 于 Ｉ １ ０℃ ， 高 于普 通 的矿 物 柴 油 （ ６ ０℃ ） ， 运 输、 储 存 和使 用过 程 中生物 柴油 的安 全性 比柴 油好 。
３ ）生 物柴 油属 于含 氧燃 料 ， 理论 空 燃 比低 于矿 ．９ ９ ６ Ｌ， 标定功率为 １ １ ．０ ３ ｋ Ｗ， 供
及 曲轴 转角 发 生器 等组成 的动态 测试 系统测 录发 动
机 气缸 内的燃 烧压 力 。
１ ． ２ 燃 料 特 性
生 物 柴 油 既可 满 足 汽 车 能源 的需 求 ， 又 可 促进
农 林 等 领域 的 经 济 发 展 ， 并 提 供 广 阔 的就 业 机 会 。
因此 ， 发 展生 物 柴 油 具 有 较好 的社 会 效 益 。生 物柴
选择 转 速为 １ ５ ０ ０ 、 １ ８ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 平 均有 效 压 力 Ｐ 分别 为 ０ ． ０ ８ ９ 、 ０ ． １ ７ ７ 、 ０ ． ２ ６ ６ 、 ０ ． ３ ５ ４ 、 ０ ． ４ ４ ３ 、 ０ ． ５ ３ １ ＭＰ ａ的工 况 点 来 分 析 燃 烧 特 性 。 利 用 燃 烧 分 析 仪采 集 的燃 烧压 力 ， 采 用 双 区模 型计 算 燃烧 放
代 生物 柴油 已经 商 业 化 ， 第 三 代 生 物 柴 油处 于研 发
中试 阶段 。２ ）几 乎 所 有 原 料 制 备 的生 物 柴 油 的 闪
试 验 用发 动 机 为 Ｚ ＨＩ １ ０ ５ Ｗ 型单 缸 柴 油 机 ， 活 塞行 程 为 １ １ ５ ｍｍ， 气缸直径为 １ ０ ５ ｍｍ， 压 缩 比为
柴 油及 其 与 柴 油 混 合 燃 料 的燃 烧 特性 进 行 对 比 试 验 研 究 ， 在 此 基 础 上 计 算 不 同燃 料 的 瞬 时燃 烧 放
热 率及 放 热 率 曲 线型 心 对 应 的 曲 轴 转 角 ， 以此分析 柴油机 燃 用生物 柴油 时燃烧过程 的等 容度 ， 进
而 得 到 其 燃 烧 热效 率 的 规律 。研 究 结 果 表 明 ， 中、 小 负荷 时 生 物 柴 油 的 峰 值 瞬 时 燃 烧 放 热 率 比 柴
生 物柴 油是 指 可再 生 的脂肪 酸 甲酯或 乙酯 。与 化 石柴 油相 比 ， 生 物 柴 油 具 有 以下 特 点 ： １ ）生 物 柴 油来 源 广泛 ， 到 目前 为止 共 有三代 生 物柴 油原 料 ， 第
一
的曲轴 转 角 ， 定 量研 究 生 物 柴 油 对 燃烧 过 程 等 容 度
油的略 高， 而大 负荷 时生物柴 油的峰 值瞬 时燃烧放 热率 比柴 油的略低 ； 随着 生物柴 油掺 混体 积比
例的增加 ， 型 心 对 应 曲轴 转 角呈 下 降 趋 势 ， 在 高 负荷 下情 况 最 为 明 显 ； 在相 同工况 下， 增 加 生 物 柴
油 掺 混 比例 可提 高 燃烧 过 程 的 等 容 度 ， 进 而提 高 燃 烧 热 效 率 。 关 键 词 ：汽 车 ；柴 油机 ；生物 柴 油 ；燃 烧 放 热 ；等 容 度 ；热 效 率 中图分类号 ： Ｕ４ ６ ４ ． １ ７ ２ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ １ —２ ６ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ３ —０ Ｏ １ ７ 一Ｏ ４
试 验燃 料 为 ０ 柴 油 （ 用Ｂ ０表 示） 和菜籽 油制 成
的生物 柴 油 （ 用 Ｂ １ ０ ０表 示 ） 。理 化 测 试得 到 的 ２种
油作 为 清洁 含氧 燃料 ， 可 降低 ＨＣ等 污染 物排 放 ； 生 物 柴 油原 料在 生 长 阶 段通 过 光 合 作 用 吸 收 Ｃ ０。 ， 在
的影响 ， 为 柴油 机燃 用 生 物 柴 油 时 的 热效 率 分 析 奠
定基 础 。
代 是 以大 豆等 可 食 用 农 作 物 为原 料 ， 第 二代 是 以
油料 植 物为原 料 ， 第 三代 是 以工程 微 藻为原 料 ， 前两
１ 试 验 仪 器 与 燃 料
１ ． １ 试 验 仪 器
油， 完 全 燃烧 时对 外 部 氧的 需求较 少 ， 有利 于燃 料 的
完全 燃烧 。４ ）生物 柴 油 由动植 物 油脂 转 化 而来 ， 属
于 可再 生 能源 。
仪、 Ｋｉ ｓ ｔ ｌ ｅ ｒ 压力 传感器与电荷放大器、 光 电 传 感 器
（ 长安 大学 汽车学院交通新能源开发 、 应 用 与 汽 车 节 能 陕 西省 重 点 实 验 室 ，陕 西 西 安 ７ １ ０ ０ ６ ４ ）
摘 要 ：为 了深入 研 究 柴 油 机 燃 用 生 物 柴 油 时 的 燃 烧 规 律 ， 在 一 台单 缸 直 喷 式 柴 油 机 上 对 生 物
燃料 的主 要 指 标 如 表 １所 示 。试 验 用 燃 料 为 Ｂ Ｏ 、 Ｂ Ｉ Ｏ ０及 调配 的 Ｂ ３ ０ 、 Ｂ ５ ０与 Ｂ ８ ０ ， 数 字表示 生物 柴 油
其 生命 周期 内可 有效 减 少 Ｃ Ｏ： 排 放 。 因此 ， 发 展 生
物柴 油具 有 良好 的环 境 意义 。
在 混合 燃 料 中的体 积 比例 。
１ ． ３ 燃 烧 特性 测试 方 法
目前 ， 对 生物 柴 油 的理 化 特 性 、 喷雾特性 、 燃 烧 特 性及 排 放特 性 的研 究 已 非常 完 善 ， 但 对 其 燃 烧 热 效 率 的研究 多集 中于定 性 分析 。该 文 以研究 生 物柴
公 路 与 汽 运
总第 １ ５ ６期
Ｈｉ ｇ ｈ ｗａ ｙ ｓ ＆ Ａｕ ｔ ｏ ｍｏ ｔ ｉ ｖ ｅ Ａｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
１ ７
柴 油 机 燃 用 生 物 柴 油 放 热 规 律 及 燃烧过程等容度研 究 ＊
马 志 义 ，陈 昊 ，宋俊 良 ，李 阳 阳
点 均大 于 Ｉ １ ０℃ ， 高 于普 通 的矿 物 柴 油 （ ６ ０℃ ） ， 运 输、 储 存 和使 用过 程 中生物 柴油 的安 全性 比柴 油好 。
３ ）生 物柴 油属 于含 氧燃 料 ， 理论 空 燃 比低 于矿 ．９ ９ ６ Ｌ， 标定功率为 １ １ ．０ ３ ｋ Ｗ， 供
及 曲轴 转角 发 生器 等组成 的动态 测试 系统测 录发 动
机 气缸 内的燃 烧压 力 。
１ ． ２ 燃 料 特 性
生 物 柴 油 既可 满 足 汽 车 能源 的需 求 ， 又 可 促进
农 林 等 领域 的 经 济 发 展 ， 并 提 供 广 阔 的就 业 机 会 。
因此 ， 发 展生 物 柴 油 具 有 较好 的社 会 效 益 。生 物柴
选择 转 速为 １ ５ ０ ０ 、 １ ８ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ ， 平 均有 效 压 力 Ｐ 分别 为 ０ ． ０ ８ ９ 、 ０ ． １ ７ ７ 、 ０ ． ２ ６ ６ 、 ０ ． ３ ５ ４ 、 ０ ． ４ ４ ３ 、 ０ ． ５ ３ １ ＭＰ ａ的工 况 点 来 分 析 燃 烧 特 性 。 利 用 燃 烧 分 析 仪采 集 的燃 烧压 力 ， 采 用 双 区模 型计 算 燃烧 放
代 生物 柴油 已经 商 业 化 ， 第 三 代 生 物 柴 油处 于研 发
中试 阶段 。２ ）几 乎 所 有 原 料 制 备 的生 物 柴 油 的 闪
试 验 用发 动 机 为 Ｚ ＨＩ １ ０ ５ Ｗ 型单 缸 柴 油 机 ， 活 塞行 程 为 １ １ ５ ｍｍ， 气缸直径为 １ ０ ５ ｍｍ， 压 缩 比为
柴 油及 其 与 柴 油 混 合 燃 料 的燃 烧 特性 进 行 对 比 试 验 研 究 ， 在 此 基 础 上 计 算 不 同燃 料 的 瞬 时燃 烧 放
热 率及 放 热 率 曲 线型 心 对 应 的 曲 轴 转 角 ， 以此分析 柴油机 燃 用生物 柴油 时燃烧过程 的等 容度 ， 进
而 得 到 其 燃 烧 热效 率 的 规律 。研 究 结 果 表 明 ， 中、 小 负荷 时 生 物 柴 油 的 峰 值 瞬 时 燃 烧 放 热 率 比 柴
生 物柴 油是 指 可再 生 的脂肪 酸 甲酯或 乙酯 。与 化 石柴 油相 比 ， 生 物 柴 油 具 有 以下 特 点 ： １ ）生 物 柴 油来 源 广泛 ， 到 目前 为止 共 有三代 生 物柴 油原 料 ， 第
一
的曲轴 转 角 ， 定 量研 究 生 物 柴 油 对 燃烧 过 程 等 容 度
油的略 高， 而大 负荷 时生物柴 油的峰 值瞬 时燃烧放 热率 比柴 油的略低 ； 随着 生物柴 油掺 混体 积比
例的增加 ， 型 心 对 应 曲轴 转 角呈 下 降 趋 势 ， 在 高 负荷 下情 况 最 为 明 显 ； 在相 同工况 下， 增 加 生 物 柴
油 掺 混 比例 可提 高 燃烧 过 程 的 等 容 度 ， 进 而提 高 燃 烧 热 效 率 。 关 键 词 ：汽 车 ；柴 油机 ；生物 柴 油 ；燃 烧 放 热 ；等 容 度 ；热 效 率 中图分类号 ： Ｕ４ ６ ４ ． １ ７ ２ 文献标志码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ６ ７ １ —２ ６ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ ３ —０ Ｏ １ ７ 一Ｏ ４
试 验燃 料 为 ０ 柴 油 （ 用Ｂ ０表 示） 和菜籽 油制 成
的生物 柴 油 （ 用 Ｂ １ ０ ０表 示 ） 。理 化 测 试得 到 的 ２种
油作 为 清洁 含氧 燃料 ， 可 降低 ＨＣ等 污染 物排 放 ； 生 物 柴 油原 料在 生 长 阶 段通 过 光 合 作 用 吸 收 Ｃ ０。 ， 在
的影响 ， 为 柴油 机燃 用 生 物 柴 油 时 的 热效 率 分 析 奠
定基 础 。
代 是 以大 豆等 可 食 用 农 作 物 为原 料 ， 第 二代 是 以
油料 植 物为原 料 ， 第 三代 是 以工程 微 藻为原 料 ， 前两
１ 试 验 仪 器 与 燃 料
１ ． １ 试 验 仪 器