第3期（总第236期） 2018年6月
车用发动机 VEHICLE ENGINE
No 3(Serial No 236)
Jun2018
柴油机掺烧生物柴油NO和Soot排放控制研究
郑佳，周斌，闫嘉楠，南靖雯
（西南交通大学机械工程学院，四川成都610031）
摘要：对柴油机燃用生物柴油-0号柴油混合燃料的NO，和Soot排放特性进行了仿真研究。在柴油机参数不作任何改变的情况下燃用体积分数分别为10%，20%，30%，40%和50%的生物柴油混合燃料，与原机的N0：和 Soot排放特性进行对比。研究表明：随着混合燃料中生物柴油体积分数的增加，柴油机Soot排放降低,NO：排放增大。EGR的引入使柴油机NO排放降低，同时也使Soot排放增加。在1800r/min中低负荷工况下，大比例生物柴油-0号柴油混合燃料应用于柴油机时，可道过调节EGR率使得柴油机NO：和Soot排放都控制到与原机相当。
关键词：柴油机生物柴油排放控制；废气再循环 DOI: 10 3969 /i issn 1001-2222 2018 03 005
中图分类号：TK4215
文献标志码：B
文章编号：1001-2222（2018)03-0031-06
一个世纪以来，随着新材料、新工艺的应用以及设计水平的提高，汽车得到了长足的发展。随着汽车保有量的逐渐增加，能源问题和环境污染问题日益显现。汽车尾气成为城市空气的主要污染源，世界各国的汽车排放法规也越来越严。这使得替代燃油的研究越来越受到人们的重视。
生物柴油是指以植物油脂、动物油脂以及餐饮废油等为原料通过酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料，其物理化学性质与0号柴油相似，不同浓度的生物柴油-0号柴油混合燃料可以直接应用于压燃式内燃机了。生物柴油应用于柴油机的研究始于 20世纪80年代。由于生物柴油的热值比0号柴油低，目自身含有10%的氧：燃用生物柴油-0号柴油混合燃料导致柴油机动力性能降低、燃油消耗率增加，在排放方面，导致NO，排放增加而其他排放有所改善[2-3]。综合考虑各方面的影响，多数学者认为生物柴油应用于柴油机的掺烧比应该在20%以内，同时也有学者指出生物柴油-0号柴油混合燃料对柴油机尾气排放影响的研究不完善，因此，最佳混合比例问题是该研究领域所讨论的热点[4]
本研究运用GT-Power软件建立4JB1柴油机
模型，在模型得到验证之后仿真计算柴油机燃用生物柴油-0号柴油混合燃料对NO：和Soot排放的影响，以及引入EGR对这两种排放物的影响。
收稿日期：2017-12-11；修回日期：2018-05-31
1仿真模型的建立 1.1柴油机模型的建立
GT-Power软件是一维发动机仿真分析软件，可对发动机的各项性能进行模拟计算。本研究以排量为2.771L的4JB1发动机为研究对象，发动机的主要技术参数见表1。根据柴油机的参数建立的 GT-Power仿真模型见图1。
表1柴油机主要性能指标
型式缸径/mm 行程/mm 压缩比
直列、水冷 S6 102 18 2 : 1
早皇
标定功率/kW
标定转速/r·min-1 最大扭矩/N·m
最大扭矩转速/r·min-1
卓享
75 3 300 240
1 800~2 200 650806
全
图1柴油机整机模型
作者简介：郑佳（1993—），男，硕士，主要研究方向为内燃机的燃烧与排放控制，535062089@qeom。