没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
废食用油甲酯的压燃式发动机燃料研究综述
工程科学与技术,国际期刊19(2016)1018回顾废食用油甲酯用作压燃式发动机燃料的研究进展S. Kathirvela,*,Apurba Layeka,S.穆图拉曼湾a印度西孟加拉邦杜尔加布尔国家理工学院机械工程系b阿曼马斯喀特高等技术学院机械工程系A R T I C L E I N F OA B S不 R 一C T文章历史记录:2015年9月25日收到截至2015年12月30日止2016年1月12日接受2016年2月4日在线发布保留字:WCOME生物柴油压燃式发动机性能燃烧和排放参数不断增长的人口和相应的人类经济发展造成了世界能源需求的无情激增化石燃料储量的快速减少和对石油基燃料的过度依赖已经促使世界寻找替代能源来抵消未来的燃料危机废食用油甲酯(WCOME)已被证明是一种可行的替代燃料,可用于压燃式(CI)发动机,由于其成本低,无毒,可生物降解和可再生的性质。 它还向大气排放最少量的净温室气体,如二氧化碳、二氧化硫和一氧化氮。本文的主要目的是集中研究的性能,燃烧和排放参数的CI发动机使用WCOME和探索的可能性,广泛使用WCOME与柴油的混合物代替柴油。用于酯交换的生产方法对所生产甲酯的理化性质起着至关重要的作用在酯交换过程中,采用水力空化和超声空化等多种生产强化技术来提高甲酯的收率本文综述了不同来源的WCOME在不同类型柴油机中的研究。大多数的研究符合一氧化碳(CO)排放量的减少和制动热效率的增加,而在CI发动机中使用WCOME。许多研究人员报告说,氮氧化物的排放神经网络建模已被广泛用于预测柴油机的过程性能和排放特性的实际值和预测值的最小误差百分比证明了人工神经网络建模的通用性© 2016,Karabuk University.出版社:Elsevier B.V.1. 介绍寻找有用的能源和希望有一个清洁和绿色的环境仍然是任何研究人员的兴趣点。石油储量的迅速枯竭已经向全球发出了一个警告信号,要求寻找替代手段来满足日益增长的能源需求。此外,化石燃料的有害排放也需要加以注意。由不同的可再生来源制成的生物柴油已经成为用作压燃式(CI)发动机中的燃料的可行替代品。生物柴油是指长链脂肪酸的单烷基酯。借助称为酯交换的化学过程,生物柴油由植物油生产,并用于未改装的压缩点火(CI)发动机[1不同来源的生物柴油中甲酯的百分浓度的变化导致了相当大的变化* 通讯作者。联系电话:+919488726288;传真:+919600902364。电子邮件地址:kathirnitd@gmail.com(S.Kathirvel)。由Karabuk大学负责进行同行审查http://dx.doi.org/10.1016/j.jestch.2016.01.0072215-0986/© 2016,Karabuk University.出版社:Elsevier B.V.生物柴油的物理和化学性质,这反过来又会影响所用发动机的特性[4]。不同的研究人员[2,5-12]已经尝试了来自各种原料的生物柴油,以研究和分析CI发动机的性能、排放和燃烧特性。报告显示,碳氢化合物(HC)排放量减少、制动功率(BP)下降幅度较小以及制动比油耗(BSFC)增加等令人鼓舞的然而,从植物油和动物脂肪生产的生物柴油商业化的主要障碍是其生产成本。与此同时,世界各地由于在河流和土地填埋物中倾倒此类物质会产生许多与污染有关的问题,因此此类石油的处置仍然是一个令人关注这也导致了维护生态平衡的问题避免废食用油(WCO)污染的最佳方法是生产废食用油甲酯(WCOME)[13-因此,从废弃的煎炸油或废弃的食用油中生产的生物柴油作为纯柴油的廉价替代品出版社:Karabuk University,PressUnit ISSN(印刷版):1302-0056 ISSN(在线):2215-0986 ISSN(电子邮件):1308-2043主 办可 在 www.sciencedirect.com上 在 线ScienceDirect可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页:http://www.elsevier.com/locate/jestchS. Kathirvel等人/工程科学与技术,国际期刊19(2016)10181019在文献中已经报道了使用WCOME作为CI发动机中的燃料的几个工作将不同来源的废食用油甲酯Kalam等人[14]用来自两种不同来源的废食用油(如棕榈油和椰子油)与5%废油和95%纯柴油的混合物进行了试验,并分析了4缸、四冲程、自然吸气、间接点火柴油发动机的排放和性能特征。Ahmed等[16]在直列四缸三菱帕杰罗发动机中使用从废芥子油中提取的芥子生物柴油(MB),从废油中提取甲酯所采用的不同生产技术也影响所用发动机的性能和排放特性。Chuah等人[17]使用水力空化技术从棕榈油精中提取甲酯,提取率高达96.5%以上,并表明此类强化技术对燃料特性产生更大影响,从而影响柴油发动机的性能和排放特性尽管许多评论[1,18-由于柴油作为燃料的情况仍然存在,因此特别检讨集中于使用来自废食油的生物柴油,因为燃料仍然缺乏。本文是一个认真的尝试,以填补这样一个差距,批判性地审查的主要结果,最近的作品在文献中。2. 废食用油生物降解废弃烹饪生物柴油或废弃烹饪油甲酯(WCOME)由于其减少排放的特性和减轻对化石燃料过度依赖的范围,成为CI发动机中使用的可行替代品。WCOME的理化性质列于表1中以供比较。尽管有许多现有的从WCO生产生物柴油的方法,但酯交换仍然是许多研究人员的热门选择。酯交换是一种化学过程,其中有机衍生油(植物油、动物脂肪和回收的废烹饪或煎炸油)与酒精结合形成脂肪酯,如甲基/乙基酯。酯交换反应,也称为醇解,是基于一摩尔甘油三酯与三摩尔甲醇反应产生三摩尔甲酯,这被称为生物柴油。酯交换过程通常使用一些催化剂进行,以提高反应速率和产率。在某些情况下,也采用无催化剂的方法。催化剂可以是碱性或酸性的,或者基于其性质可以是均相或非均相的。像从反应物中分离产物和形成肥皂这样的问题会增加该过程的操作成本,这些问题是反对使用均相催化剂的一些事实,而不形成肥皂和更容易的分离方法有助于非均相催化剂在酯交换过程中变得更受欢迎[23,24]。由稻壳灰(RHA)的二氧化硅负载的碱金属可以也 被 使用 作为 催化剂 为 的 酯交换过程。表1WCOME与柴油的性能比较。SL编号燃料特性柴油生物柴油1燃料标准ASTM D 975ASTM D 67512燃料组合物C10-21HCC12-22FAME3低热值(MJ/kg)42.4939.6430 °C下的运动粘度(CST)4.591.9-6.05 15 °C时的密度(kg/m3)840880闪点(°C)52–962737十六烷值45378自动点火温度(°C)260300Hindryawati等人[25]使用稻壳灰的二氧化硅作为碱金属如锂(Li)、钠(Na)和钾(K)的载体材料,以检查反应参数,如添加的催化剂量、反应持续时间、甲醇与油的摩尔比和反应温度。作者成功地应用了碱金属在二氧化硅中的浸渍,并报道了催化剂可以重复使用6次,因为它很容易从反应溶液中分离出催化剂许多研究者探索了不同的生产方法来研究不同的临界参数对反应的影响。Amani等人[26]研究了使用铯浸渍二氧化硅作为废烹饪棕榈油(WCPO)和棕榈油(PO)酯交换反应的非均相催化剂的潜力。作者采用铯的负载量、醇油摩尔比、催化剂负载量、反应时间和水含量的各种组合来研究它们对反应过程变量的影响作者进行了催化剂的详细表征,并且报道了在二氧化硅上25%的铯在65 °C下在3小时的短反应时间内以3wt%的催化剂负载产生90%的最大产率。Sneha等人[27]使用湿浸渍法合成了用于酯交换工艺的25%溴化钾 浸 渍 在 CaO 中 的 非 均 相 催 化 剂 用 傅 里 叶 变 换 红 外 光 谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等技术对催化剂进行了表征,用气相色谱-质谱(GC-MS)确定了生成的甲酯的组成。通过改变酯交换法的催化剂用量、反应时间、醇油摩尔比等工艺参数,用响应面模型(RSM)分析了它们对甲酯收率的影响。转酯化生物柴油用于四冲程直喷式柴油发动机,并采用不同的混合物。与纯柴油相比,B10和B20混合物的排放较少,而制动热效率增加机械搅拌法的缺点是反应时间长,产率低,这是由于不混溶反应物的传质阻力。因此,在从不同来源的废油中转化甲酯的过程中试验了许多强化技术。微波辅助强化[28]、水力空化(HC)[17]、超声空化[29]等,这是许多研究者尝试过的一些方法。Gupta等人[30]探索了使用甘油二酸钙(CaDG)作为非均相催化剂的酯交换反应工艺参数的影响。采用超声波辐射强化反应,通过改变反应温度、催化剂用量、醇油摩尔比、超声波和占空比等工艺参数,确定最佳工艺参数。结果表明,醇油摩尔比为9:1,催化剂用量为废食用油的1%(w/w),反应温度为60 °C,低强度超声功率为120 W,占空比为50%时,生物柴油产率最高可达93.5%。并将常规搅拌法与超声波辅助反应法进行了比较,突出了所得生物柴油性能的改善Chuah等人[31]研究了甲基酯的转化,采用水力空化技术,从棕榈油和精炼食用油中提取废食用油 本文研究了进口压力和孔板几何形状对转化过程收率和反应时间的影响。据报道,使用优化的孔板几何结构(每1 mm直径有21个孔),实现了8倍的能量效率和6倍的反应时间Chuah进一步分析了水力空化转化甲酯过程中主要操作参数的影响1020S. Kathirvel等人/工程科学与技术,国际期刊19(2016)1018表2使用不同技术以酯交换工艺生产WCOME的工作概要。作者和年份油催化剂技术应用产量反应温度(°C)摩尔比反应时间注意要点Amani等人废食用棕榈油铯常规方法百分之九十65 °C二十比一3小时·铯多相催化剂(2014年)[26日]Chuah等人(2016)[三十一](WCPO)和棕榈油(PO)从棕榈油中提取废食用油(CsM-SiO2)作为非均相催化剂1重量% 氢氧化钾作为碱催化剂常规方法• 据报道,25%的铯/二氧化硅在65 ℃下在3小时的短反应时间内产生90%的最大产率催化剂负载量为3wt%• 测试了催化剂的可重复使用性,据报道,催化剂可以循环使用多达四次。97% 60 °C 6:1 90分钟·常规的机械搅拌是与HC这样的强化技术• 孔板几何形状和入口压力精制食用油水力空化常规方法水力空化98% 15分钟97% 90分钟98% 15分钟以研究产率和反应时间。• 更高的空化,产生多个孔,直径较小导致更高的产量缩短反应时间的效率。Chuah等人(2015年)[32个]从棕榈油中提取废食用油1重量% 氢氧化钾作为碱催化剂常规和水力空化技术不低于98.5%·油与甲醇的摩尔比(1:4-1:7),改变反应温度(50Sneha等人(2015年)[27日]食肆的废25%溴化钾浸渍CaO固体催化剂最大78.9%65 °C9:1至十二比一·KBr/CaO用了• 采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对催化剂进行了表征电子显微镜(SEM)技术。• 采用响应面法优化并确定了最佳工艺条件。• 实验结果表明,最佳反应条件为:n(催化剂):n(摩尔比)为12:1,催化剂用量为3%,反应时间为1.8h。• 进行了发动机试验,据报道BTE增加,而BSFC减少随着负载的增加。• 排放概况显示出碳氢化合物、一氧化碳和颗粒物较少的良好特征排放Gupta等人(2015)[30个]食肆的废作为非均相催化剂的超声辐照强化93.50% 60 °C 9:1 30分钟非均相催化剂在超声波辐照下的反应。• 反应温度(45至65 °C),催化剂负载量(WCO的0.5改变甲醇与油的摩尔比(6:1、9:1、12:1和14:1)、超声波功率(60 W至120 W)和反应进程的占空比,以确定最佳变量组。• 甲醇与油的摩尔比为9:1,催化剂负载量为废食用油的1%(w/w)反应温度60 °C、低强度超声功率120W、占空比50%为反应的最佳条件,最高生物柴油产率为93.5%。改变油与甲醇的摩尔比、催化剂负载量和反应温度,并研究它们的变化对产率的影响。1:6的较高摩尔比、1% KOH的最佳催化剂负载量和60°C的最佳反应温度被证明表现出良好的结果。各 种 其 它 技 术 如 低 温 转 化 工 艺 ( LTC ) 、 水 热 转 化 工 艺(HTC)、水热液化工艺(HTL)和催化加氢(HDO)也快速出现,以最小化上述工艺的某些限制讨论催化酯交换过程[23]。表2提供了上述关于不同酯交换生产方法的综述的主要摘要3. 研究性能、排放和燃烧特性食用废油的性能、排放和燃烧特性研究S. Kathirvel等人/工程科学与技术,国际期刊19(2016)10181021生物柴油已在本节中进行了研究和讨论。表3显示了不同调查人员对所测试的燃料类型、所使用的发动机和废食用油生物柴油趋势的总结。Muralidharan等人[33]在以废食用油及其与标准柴油的混合物为燃料的单缸四冲程可变压缩比CI发动机上进行了试验,以评估性能、排放和燃烧特性。在压缩比为21、发动机转速为1500 rpm的条件下,使用了20%、40%、60%和80%的结果表明,共混物B40的制动热效率随负荷的增加而增加,而排气温度随负荷的增加而降低。在较高负荷下,HC排放也增加。不同来源的生物质具有低热值、高粘度和高密度等共同性质这可以在测量岩心参数时反映出来。为了强调这一事实,Ozsezen和Canakci[34]使用两种不同的 生 物 柴 油 , 即 芥 花 油 甲 酯 ( COME ) 和 废 棕 榈 油 甲 酯(WPOME)作为燃料,他们对6缸水冷自然吸气直接点火柴油发动机进行了实验,以分析发动机在1000、1250、1500、1750和2000 rpm的恒定转速下满负荷工作时得出的结论是,由于较低的热值的BD,实现使用COME和WPOME的制动功率小于石油基柴油(PBDF)。两种生物柴油均降低了HC、CO、CO2和烟度,但由于点火延迟期缩短导致缸内温度升高,NOx排放增加。对性能和排放特性的影响研究了两台以柴油和WCO-柴油混合物为燃料的不同规格的DI四冲程柴油发动机发电机[35]。作者在Yanmar YDG-5500发电机和L100风冷单缸发动机上以及久保田GL-7000发电机和Z482液冷双缸发动机上进行了试验,作者得出结论,未燃HC排放受所用燃料性质的影响,与发动机及其运行条件无关,而排放和废气温度取决于发动机条件,而不是所用燃料。许多研究人员对WCOME燃料CI发动机的排放分析的主要发现之一是,与石油柴油作为燃料相比,有害的NOx有几种方法可以抵消这种通常被称为生物柴油NOx效应的特性。废气再循环(EGR)是一种有用的改进,旨在减少生物柴油驱动CI发动机的NOx排放。采用外部EGR系统分析了四缸直喷柴油机的燃烧和排放特性,该发动机使用经处理的废食用油与普通柴油混合作为燃料[36]。并与普通柴油的特性进行了比较由于TWCO(处理过的废食用油)混合物的较高体积模量引起的提前喷射定时,NOx排放增加,而当在发动机设置中采用EGR时,NOx排放减少。上述现象的原因是由于EGR引起的氧含量的减少通常,大多数关于废食用油甲酯的研究是在稳态条件下进行的Lin等人[37]在US-HDD瞬态循环下,在重型柴油发动机(HDDE)上使用WCOME测试超低硫柴油(ULSD)作者分析了重型柴油机的全排放曲线颗粒物排放量减少5. 29%将来自棕榈油和椰子油的废食用油与纯柴油以5%WCOME和95%纯柴油的比例混合,并用于多缸立式柴油发动机[14]。棕榈油和椰子油的低热值使C5的制动功率降低0.7%,P5混合物的制动功率降低1.2%。 由于椰子油中存在92%的高饱和脂肪酸,与棕榈油的50%相比,P5的排气温度高1.12%,而C5的排气温度高1.58%。P5共混物的CO排放量较低,CO2排放量较高,而C5共混物的HC排放量较低。C5混合燃料的NOx排放降低了1%,P5混合燃料的NOx排放增加了2%。废煎炸油的热值较低、粘度较高、挥发性较低,以及燃料中存在较多的氧分子,正确地决定了性能和排放参数。Hirkude和Padalkar[38]对同一问题进行了深入研究,在单缸四冲程直喷柴油发动机上使用废弃煎炸油甲酯(WFOME)混合物,并将其性能和排放特性与矿物柴油进行了比较。B50混炼胶在额定出力下的BSFC提高6.89%,BTE降低6.5%就排放而言,不同的混合物可使CO排放降低21%~An等人[4]在使用纯柴油和WCO生物柴油混合物的EURO IV柴油发动机上进行了不同负荷条件(例如,25%、50%和100%)下的试验,转速分别为800 rpm、1200 rpm、2400rpm和3600 rpm。An等人[4]分析了上述试验的性能、排放和燃烧特性的变化,并报告了生物柴油混合物的HC和NOx排放量较低。在部分负荷和低速时,BSFC记录为较高。BTE记录为50%而在25%负荷时,则小于100%负荷。在四缸四冲程水冷涡轮增压直喷发动机上研究了两种不同类型的生物柴油,例如初榨植物油生物柴油和废油生物柴油[39]。作者对两种类型的生物柴油研究得出了类似的结果。与生物柴油,15%以上的BSFC和略高的缸内压力和放热速率记录这是与文献中的其他作品。Nantha Gopal等人[40]报道了使用各种混合的废食用油甲酯作为燃料的恒速单缸四冲程风冷直喷柴油发动机的性能、排放和燃烧特性。将WCOME与矿物柴油按20%、40%、80%、100%等不同比例混合后进行试验,并与柴油进行对比。与柴油相比,使用WCOME作为燃料时,燃料消耗量增加,HC、CO排放量减少,BTE减少,NOx排放量增加。WCO乳剂由70% WCO、15%水、10%乙醇和5%表面活性剂的混合物组成,是参考文献[41]中尝试的另一种选择。作者在四冲程水冷自然吸气单缸Kirloskar发动机–燃烧特性根据实验结果,纯WCO导致更高的烟雾,碳氢化合物排放和一氧化碳排放相比,纯柴油。作者还发现,使用WCO乳剂时,所有排放量都大大减少。在高功率输出下,WCO乳化液导致更高的气缸峰值压力和最大速率与纯WCO相比,结果表明,纯WCO的烟度、HC和CO排放增加,纯WCO及其乳化物的着火延迟期也更长。结果表明,柴油机燃用未经任何改性的WCO乳化液,其性能与柴油机相当。1022S. Kathirvel等人/工程科学与技术,国际期刊19(2016)1018表3介绍了以WCOME为燃料的CI发动机的性能、燃烧和排放特性的研究工作。作者(年份)燃料测试发动机USED趋势注意到Muralidharan等人(2011年)[33个]03 The Dog(2011)[34个]Yilmaz和Morton(2011)[35]第三十五届Abu-Jrai等人(2011年)[三十六]Lin等人(2011年)[37个]Kalam等人(2011年)[14个]02 The Dog(2012)[38个]An等人(2013)[4]Tesfa等人(2013年)[39]第三十九章NanthaGopal等人(2014年)[第四十届]SenthilKumar和Jaikumar(2014)[41]Ahmed等人(2014年)[16个]Chuah等人(2015年)[17个]• WCO柴油混合物• B20、B40、B60、B80和B100• COME(芥花油甲酯)• 废棕榈油甲酯• PBDF(石油基柴油)• 海关组织• B0• B20• B100• 废食用油处理生物柴油-TWCO50• 传统柴油超低硫柴油(ULSD)混合了• WCOB 5• WCOB 10• WCOB 20• WCOB 30棕榈油和椰子油• P5• C5• B0废煎炸油甲酯(WFOME)• B50• B90• B100• 纯柴油• WCO共混物• B50• B100• 废油生物降解• 菜籽油生物柴油• 玉米油生物柴油• 普通柴油• WCME 20• WCME 40• WCME 80和• WCME 100• 纯柴油• 海关组织• WCO乳液(由70% WCO,15%水,10%乙醇和5%表面活性剂)芥末油• MB 10• MB 20• PB 10• PB 20• b0的关于Palm Olein• B 10• B 30• B 50• b0的四冲程、水冷、可变压缩比压燃发动机四冲程,6缸,水冷,NA,DI柴油发动机两台直喷式柴油发动机,具有不同的CR(20:1和23.5:1)、不同的冷却系统(空气冷却和液体冷却)以及不同的气缸数(单缸和双缸)。带外部EGR的四缸6缸,康明斯直喷重型柴油机(HDDE)在US-HDD瞬态循环试验条件下多缸四冲程柴油机单缸四冲程直喷柴油机直列四缸四冲程增压直喷柴油机共轨喷射系统四缸四冲程直喷增压水冷柴油机恒速单缸四冲程风冷直喷CI发动机4冲程,水冷,自然吸气单缸Kirloskar - AVI - CI发动机三菱帕杰罗多缸发动机直列立式6缸柴油机S. Kathirvel等人/工程科学与技术,国际期刊19(2016)10181023• 随着负载的增加,记录了所有混合物的制动热效率的增加• 制动功率随生物柴油含量的增加而降低。• 随着负载的增加,机械效率稳步增加,SFC下降。• 更长的点火延迟导致更高的燃烧压力。• NOx略有增加,但仍与柴油相当• 由于BD的热值较低,最大输出功率随BD的增加而降低• 由于提前喷射正时和较短ID,BD的燃烧开始(SOC)提前。这一事实增加了峰值气缸压力,温度升高导致NOx排放增加• BD的HC、CO、CO2和烟度较低.• 与纯柴油相比,WCOME和COME混合物在满负荷条件下运行时NOx排放增加11%和22%。• 无论发动机类型如何,BD混合物的BTE都会增加。• 在具有较低CR的发动机中,与柴油相比,BD观察到较高的排气温度,而在具有较低CR的发动机中运行时几乎没有变化。更高的CR发动机• 无论何种发动机,O2和CO排放均随负荷的增加而降低.• 显着减少UHC排放量的观察,在这两个发动机与BD。• NOx排放的趋势随不同的发动机、燃料和操作条件而变化很大。负荷的增加增加了两种情况下的NO排放量。机.• 高十六烷值的TWCO(=49)导致较短的ID• 由于TWCO混合燃料具有较高的体积压缩模量,因此喷油提前,从而降低了烟度和HC排放,而NOx排放降低涨了。• TWCO共混物的BSFC由于共混物的较低热值而降低。• 当使用TWCO 50润滑油运行时,低、中、高负荷运行时NOx排放分别减少37%、29%、22%,当使用50%EGR时进一步降低。当使用50%EGR时,排放分别为40%、47.5%和55%。• BSFC随着WCOB共混物的增加而增加。• WCOB混合物提高了燃烧效率,因此减少了PAH排放、HC、CO和PM。• 使用WCO的P5和C5混合物降低制动功率• 与纯柴油(B0)• 对于C5混合物,NOx排放降低了1%,而对于P5混合物,NOx排放增加了2%• 由于椰子油的点火延迟较短,C5的烟雾排放量低于P5和B0。• BSFC随着WFOME共混物的增加而增加。• 排气温度升高。• 使用WFOME作为燃料减少硫氧化物、CO和颗粒物• 注意到NOx排放随着混合物中WFOME浓度的增加而增加。• B50、B70、B90和B100的NOx排放分别增加了4%、7%、9%和10%。• BSFC特别是在低发动机速度和部分负载条件下更高• 在50%和100%负载下BTE略高,但在低负载下BTE较差• WCO混合物的点火延迟稍短。• 记录了较低的峰值热释放率和减少的HC排放• 与纯柴油相比,B100的NOx排放减少。• 观察到生物柴油混合物的峰值气缸压力和HRR较高• 先进的生物燃料点火延迟。• 所有负载条件下BD的BSFC增加。• 不同装载条件下WCME燃料的SFC更高。• 对于WCME燃料,当负荷增加时,SEC的下降趋势• 略低的BTE,更低的HC和CO排放。• WCME燃料混合物的NOx排放和烟含量增加。• 与柴油燃料相比,WCME 100在满负荷下的NOx排放量高出18.33%• WCME混合物的气缸气体压力趋势与柴油相似。• 与矿物柴油相比,WCO乳液的BTE增加,而WCO记录的BTE最低• 在高功率输出下WCO乳液的峰值压力增加,而在低功率输出下,WCO乳液表现出降低的峰值压力。• 点火延迟减少,增加功率输出的所有燃料测试。• 用纯WCO减少NO,而WCO乳液记录到最低的NO排放。• 在低功率输出时,使用WCO乳液的CO排放量高于WCO,而WCO乳液在高功率输出时的CO排放量较低。• 与纯柴油相比,使用WCO作为燃料时,NOx排放量减少了近24%。在最大功率输出条件下,以WCO作为燃料,NOx排放量从820 ppm降低到620 ppm。• 在大多数生物柴油中,MB具有优异的氧化稳定性。• 较高密度和较低热值的试验燃料降低了性能,而HC和CO排放量均降低。• 使用甲基溴混合物时,噪音水平略有降低• 与纯柴油相比,MB10和MB20混合物的NO排放分别增加9%和12%• 观察到WCOME共混物的发动机扭矩、制动功率和制动热效率降低• 随着试验燃料的添加,BSFC和排气温度增加,而NOx和CO2增加• 平均而言,与传统柴油相比,B10,B30和B50混合物的NOx排放量分别增加了4.7%,10.3%和19%。• 据报道,使用生物柴油混合物可大大减少CO排放量1024S. Kathirvel等人/工程科学与技术,国际期刊19(2016)1018表4关于WCOME作为燃料的发动机的操作参数的变化的工作总结作者(年份)燃料测试发动机使用趋势注意到Muralidharan等人(2011年)[33]Kannan和Anand(2012年)[42][43]第43集:一个人的世界Hwang等人(2014年)[44]4- 冲程、水冷、可变压缩比压燃式发动机单缸四冲程柴油机四冲程单缸直喷变压缩比柴油机单缸直喷式柴油机• 压缩比(18、19、20、21和22)• 注 射 压 力 ( 220 bar 至 300bar,间隔为20 bar)• 喷 油 正 时 ( 23°bTDC 、25.5° bTDC和28° bTDCbTDC)• 压缩比(14、16和18)• 注 射 压 力 ( 80 MPa和 160MPa)• 喷油正时(−25至0CADaTDC乘5 CAD)。• 与柴油相比,废食用油甲酯在较高压缩比下的着火延迟期、最大压力上升速率、放热• 随着压缩比的增加,所有混合物记录的制动热效率增加。• 制动功率在高压缩比时降低• BTE随着注射压力的增加以及负载条件的增加而增加。• 与柴油相比,生物柴油的NOx排放较低,但NOx随着生物柴油喷射压力的增加而增加。• 增加喷射压力,观察到生物柴油的最大气体压力升高和点火延迟降低• 与柴油相比,生物柴油的HRR增加,但在较高的喷射压力和提前的喷射正时下,HRR降低。• 点火延迟不取决于喷射压力和喷射正时。与柴油相比,它降低了生物柴油。• 在所有压缩比下所有混合物的发动机扭矩增加• 随着压缩比的增加,制动器热效率增加,BSFC减少。• 随着压缩比的增加,NOx和CO2排放增加,CO和HC排放减少.• 随着压缩比的增加,点火延迟下降• ISFC增加w.r.至BD的• 降低BD的峰值气缸压力和峰值放热率• BD的点火延迟更长• CO、HC和烟度降低,而NOx增加。Ahmed等人[16]使用气相色谱分析从芥末油中推导出WCOME的脂肪酸组成并对其进行表征,并将其用于三菱帕杰罗发动机中,以分析制动功率以及排放特性。芥子油生物柴油(MB)在大多数来自不同原料的生物柴油中被证明具有优异的氧化稳定性和与纯柴油相比,试验燃料的HC和CO排放量显著降低,噪音显著降低。WCOME的性能和排放特性取决于燃料的物理化学性质。在酯交换反应过程中,可以通过某些强化技术来改进这些特性。Chuah等研究了利用水力空化技术产生的废食用油甲酯与纯柴油以不同比例混合后对发动机性能的影响。[17]第10段。与纯柴油相比,WCOME混合燃料的制动功率降低1.6%~ 6.7%,扭矩降低0.6%~ 5.2%,热效率降低1.9%~ 8.4%。较高的氧含量的生物柴油导致更好的燃烧,因此二氧化碳排放量相对较高,而CO排放量被发现是较少的。4. 发动机工作参数变化规律的研究石油基柴油的性能往往决定了柴油机的设计和开发。最近,来自不同来源的植物油基生物柴油正在用于柴油发动机。因此,必须研究柴油机工作参数的选择,以便使它们适合于在柴油机上使用。广泛用于酯交换反应的生产技术也导致所得油的理化性质发生许多重大变化,这些变化直接影响发动机的操作参数,如喷射压力、喷射正时等。表4示出了这些工作的总结,其中改变发动机的操作参数,例如压缩比、喷射压力或喷射正时,以研究发动机的主要特性。对于主要设计为使用柴油作为其燃料的生物柴油驱动的CI发动机,坚持最佳压缩比的重要性可以通过在给定范围内改变压缩比并推断不同操作参数的值Muralidharan和Vasudevan[45]研究了使用废食用油甲酯及其与标准柴油的混合物运行的可变压缩比CI发动机的性能、排放和燃烧。实验在50%负载下以1500 rpm的固定速度进行,压缩比为18、19、20、21和22。结果表明,在较高压缩比下,B40混合燃料的制动热效率略高于标准柴油,而氮氧化物排放量却高于标准柴油。得出的结论是,在压缩比为21时,与标准柴油相比,B40混合物的性能优越。与压缩比一样,喷油特性如喷油压力和喷油正时也对CI发动机的燃烧起着重要作用。Kannan和Anand[42]改变了喷射压力和喷射正时,以确定以WCO作为燃料运行的单缸4冲程DI KIRLOSKAR柴油发动机的最佳工作条件喷射压力在220巴到300巴之间以20巴的间隔变化,而喷射正时在上止点前23°、25.5°和28° bTDC变化280 bar的较高喷射压力和25.5° bTDC的提前正时的组合设置恰好是使用生物柴油的发动机的最佳设置。在最佳设置下,观察到BTE增加,排放减少,气缸气体压力和HRR升高El-Kassaby和Nemit- Allah[43]进行了研究,旨在找出压缩比和混合比对采用不同WCO生物柴油和柴油混合物的四冲程单缸直喷可变压缩比柴油发动机的燃烧、性能和排放特性的影响三种不同的压缩比如14、16和18以及B10、B20、B30、B50的共混物用于实验。随着压缩比的增加,CO2和NOx排放量分别增加14.28%和36.84%,而HC和CO排放量分别增加14.28%和36.84%。S. Kathirvel等人/工程科学与技术,国际期刊19(2016)10181025表5以WCOME为燃料的ANN建模工作总结作者(年份)用发动机网络的输入参数网络的输出参数关键细节亮点恰纳克哲水冷式,四个• 发动机速度• 流速• 五个不同的网络• 预测中的平均%等人中风和• 燃料特性• 最大喷射被审判。的排放参数较高,(二零零九年)自然吸气• 环境压力• 标准bp而对于其他人来说,[五十二]间接喷射条件• 排放用作学习算法假定极限柴油机• 发动机负荷• 一个隐藏的• 人工神经网络模型,产生R2Ghobadian等人(2009年)[五十三]Shivakumar等人(2011年)[五十四]双缸四冲程柴油机计算机化5.2 kW单缸四冲程自然吸气直喷变压缩比水冷柴油机试验台• 发动机速度• 混合率• 压缩比• 喷射正时• 混合物%• 负载%• 最大气缸气体压力• 热效率• 扭矩• 证监会• HC• CO• BTE、BSFC和排气温度(性能型号)• NOx、烟和UBHC(排放模型)层使用• 具有一到两个隐藏层的网络• 隐藏层中使用的激活函数是logsig• 学习算法采用标准反向传播• 使用一个隐藏层的• 在隐层中使用的激活函数是transsigmoid• 学习算法采用标准反向传播• 通过平均相对误差(MRE)衡量的模型用训练数据和测试数据对CO的预测值分别为0.998508和0.992241同样,R2值为0.999424,HC为0.92668,HC为 0.998216,0.995510分别为训练和测试数据。• MSE(均方误差)误差为0.0004。• 发动机扭矩、SFC、CO和HC的相关系数为0.9999,0.999、0.9998和0.9999分别这些值非常接近1,这清楚地表明了ANN模型的预测。• MRE在性能的5%和8%的定义值范围内,排放模型• 在预测训练的BTE时,记录了96.6%和93.3%的预测准确率,测试数据,而建议的人工神经网络模型预测BSFC的训练和测试数据的准确率分别为95%对于训练数据和测试数据,排气温度的预测准确率分别为94%分别下降了14.28%和52%随着压缩比的增加,CI发动机的性能、燃烧和排放参数在很大程度上取决于燃料喷射到燃烧室中的压力。Hwang等人[44]分析了喷射参数对装有共轨喷射系统的单缸直喷式柴油机燃烧和排放的影响。所使用的喷射压力为80和160MPa,而喷射正时在TDC之后以5 CAD的增量从-25变化到0曲柄角(CAD)。 在所有试验工况下,采用WCO后,HC、CO和烟度等排放指标均有所降低,而NOx则有所增加。Salmani等人[46]建立了模拟燃烧室内热表面温度和高环境压力的试验装置热板温度从300 ° C变化至450 °C,而环境空气压力从10巴变化至25巴。在25 bar的较高环境空气压力下,柴油和椰子油微乳液的燃烧特性几乎相似,因为两者在固定喷射压力下具有大致相同的点火延迟。5. 神经网络建模在发动机关键参数预测中的应用增强型计算设备的出现使许多研究人员能够利用计算效率高的数字,预测和优化操作参数的物理方法以及智能工具[47人工神经网络(ANN)是一种现代建模技术,它允许人们在开发模型的帮助下以更快的方式用最少的实验来预测操作参数许多研究人员已经使用这种新技术来预测和确定发动机在不同工况下的性能,否则将投入大量资金。下一节讨论了此类工程的审查情况,并在表5中列出。Canakci等人。[52]使用五种不同的神经网络详尽地研究了per-peroxide和emission参数的预测。对于所有的网络,使用反向传播算法。对于模糊网络,考虑的输入参数是发动机转速、燃料特性和环境条件。输出参数包括喷油速率、最大喷油压力、排放、发动机负荷、最大气缸气压和热效率结果显示R2值为0.99。由于燃烧过程的复杂性,排放参数预测的平均%误差较高,而对于其他参数,它在假设的限度内。Shivakumar等人[54]使用WCO混合物作为燃料,在单缸四冲程固定式可变压缩比直喷柴油发动机上进行了试验。通过改变压缩比和喷射正时进行了试验。作者使用人工神经网络(ANN)技术预测性能和排放特性。两个独立的模型的性能和排放模型的评价进行了详细说明。压缩比、喷油正时、负荷、混合比作为输入参数。对于性能模型BTE,1026S. Kathirvel等人/工程科学与技术,国际期刊19(2016)1018BSFC和排气温度(Texh)被用作输出参数,而对于排放模型,NOx、烟和未燃碳氢化合物(UBHC)被用作输出参数。报道的结果显示预测值和实验值之间有很好的相关性。训练数据的平均相对误差(MRE)分别为1.914%、2.281%和2.476%,而测试数据的MRE分别为1.929%、3.064%和3.109%。同样,对于排放模型,对于NOx 、 烟 和UBHC 的 排放 , 训 练数 据 的MRE 分 别为 3.864% 、5.105% 和7.017% , 而对于测试数 据,它们 分别为4.586% 、5.490%和7.342%Ghobadian等人[53]采用一台双缸柴油发动机进行试验,以评估性能和排放特性。作者利用实验结果建立了一个人工神经网络模型,并预测性能和排放参数相当准确。模型采用标准的反向传播算法,以发动机转速和混合百分比作为输入参数。预测的输出参数为发动机扭矩、比油耗以及HC和CO排放。作者采用一到两个隐藏层,并使用logsig作为隐藏层的激活函数。发动机扭矩
下载后可阅读完整内容,剩余1页未读,立即下载
cpongm
- 粉丝: 4
- 资源: 2万+
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 收起
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
会员权益专享
最新资源
- zigbee-cluster-library-specification
- JSBSim Reference Manual
- c++校园超市商品信息管理系统课程设计说明书(含源代码) (2).pdf
- 建筑供配电系统相关课件.pptx
- 企业管理规章制度及管理模式.doc
- vb打开摄像头.doc
- 云计算-可信计算中认证协议改进方案.pdf
- [详细完整版]单片机编程4.ppt
- c语言常用算法.pdf
- c++经典程序代码大全.pdf
- 单片机数字时钟资料.doc
- 11项目管理前沿1.0.pptx
- 基于ssm的“魅力”繁峙宣传网站的设计与实现论文.doc
- 智慧交通综合解决方案.pptx
- 建筑防潮设计-PowerPointPresentati.pptx
- SPC统计过程控制程序.pptx
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功