CN104312644B - 一种用于柴油发动机的混合燃料及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于柴油发动机的混合燃料，所述混合燃料由以下体积百分比的成分组成：正戊醇20～40％，生物柴油20～40％，石化柴油30～50％；三种成分的体积百分比之和为100％。所述混合燃料以正戊醇作为生物柴油和石化柴油的含氧添加组份，可以有效提高混合燃料的含氧量，同时发挥正戊醇和生物柴油的互补性，实现各成分的协同增效作用，不需添加其它成分或助剂即可达到燃烧充分、减少废气排放等一系列有益效果。本发明提供的混合燃料可以直接应用于任何柴油发动机，而无需对发动机进行任何改造。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机以及清洁能源领域，具体涉及一种用于柴油发动机的新型混合燃料及其在柴油发动机上的应用。
背景技术
传统柴油发动机采用压燃和喷雾扩散燃烧的方式，热效率较高，但在减排领域面临的最大挑战是碳烟和NOx排放，采用清洁的含氧替代燃料是实现柴油发动机节能减排的有效手段之一。
正戊醇是一种具有良好发展前景的新一代生物质液态燃料，同低碳醇燃料甲醇、乙醇和丁醇相比，正戊醇的十六烷值更高，改善了着火特性；热值更高，能量密度提高；气化潜热降低，改善了发动机的冷启动性；粘度与石化柴油接近，保证润滑；可与石化柴油以任意比例完全互溶；且不宜被水污染，是一种更适用于柴油发动机的绿色替代燃料。
生物柴油同样是一种可应用于柴油发动机的环境友好型绿色能源。生物柴油的十六烷值与石化柴油接近甚至更高，含氧量在10～11％，掺混生物柴油有利于减少石化柴油发动机的碳烟排放，但与正戊醇相比，生物柴油的粘度高于石化柴油，不易雾化和混合；且生物柴油多以低比例与石化柴油掺混应用，造成混合燃料的含氧量较低。而添加戊醇有利于显著改善生物柴油的喷雾特性，提高混合燃料的含氧量,从而获得优异的燃烧排放效果。
目前，以正戊醇、生物柴油和石化柴油为原料组成清洁燃料的技术方案未见报道。
发明内容
本发明旨在提供一种用于柴油发动机的新型混合燃料，该燃料成分简单，使用方便，具有良好的环境友好特性，可作为高效清洁的石化柴油替代燃料。
为了实现上述目的，本发明提供了一种用于柴油发动机的新型混合燃料，所述混合燃料由以下成分组成：正戊醇，生物柴油和石化柴油。
具体的，本发明所述混合燃料由以下体积百分比的成分组成：正戊醇20～40％，生物柴油20～40％，石化柴油30～50％，且三种成分的体积百分比之和为100％。
优选地，本发明所述混合燃料由以下体积百分比的成分组成：正戊醇30％，生物柴油30％，石化柴油40％。
为了实现良好的技术效果，可以对所述混合燃料中各成分的性质进行进一步限定，具体而言：
所述正戊醇优选为纯度大于99％的正戊醇；
所述生物柴油为脂肪酸甲酯，其十六烷值大于50；优选为硫含量小于10ppm的脂肪酸甲酯；
所述石化柴油的十六烷值大于47；优选为硫含量小于50ppm的石化柴油。
本发明所述混合燃料，以正戊醇作为生物柴油和石化柴油的含氧添加组份，可以有效提高混合燃料的含氧量，同时发挥正戊醇和生物柴油的互补性，三种成分以特定的配比组合后，不需添加其它成分或助剂即可实现优异的技术效果。具体而言，该混合物在保证燃料着火特性的前提下，有效降低了原有生物柴油或石化柴油的粘度，从而改善了生物柴油和石化柴油的雾化蒸发特性，加速了混合气的形成，使燃烧更充分；同时正戊醇较高的汽化潜热可适度降低缸内的燃烧温度，有利于减少NOx的生成。
本发明提供的混合燃料中，正戊醇、生物柴油和石化柴油具有良好的互溶性，在常温常压下按照配比混合，搅拌均匀，即得混合燃料；所得混合燃料长期存放无分层。
本发明进一步保护所述混合燃料在柴油发动机上的应用。
由于本发明提供的混合燃料具有燃烧充分、减少废气排出等一系列环保特性，因此，可以直接应用于柴油发动机而无需对其进行任何改造。
附图说明
图1，为实验例2中石化柴油、生物柴油和实施例1所得混合燃料的蒸馏曲线对比图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
以下各实施例中使用的原料符合以下条件：正戊醇为纯度99.5％的正戊醇；生物柴油为脂肪酸甲酯，十六烷值大于50，硫含量小于10ppm；石化柴油的十六烷值大于47，硫含量小于50ppm。
实施例1
混合燃料组成为：正戊醇3L，生物柴油3L，石化柴油4L。在常温常压下将上述原料混合，搅拌均匀，即得混合燃料。该实施例所得混合燃料性能稳定，长期存放无分层。
实施例2
混合燃料组成为：正戊醇3L，生物柴油2L，石化柴油5L。在常温常压下将上述原料混合，搅拌均匀，即得混合燃料。该实施例所得混合燃料性能稳定，长期存放无分层。
实施例3
混合燃料组成为：正戊醇3L，生物柴油4L，石化柴油3L。在常温常压下将上述原料混合，搅拌均匀，即得混合燃料。该实施例所得混合燃料性能稳定，长期存放无分层。
实施例4
混合燃料组成为：正戊醇2L，生物柴油3L，石化柴油5L。在常温常压下将上述原料混合，搅拌均匀，即得混合燃料。该实施例所得混合燃料性能稳定，长期存放无分层。
实施例5
混合燃料组成为：正戊醇2L，生物柴油4L，石化柴油4L。在常温常压下将上述原料混合，搅拌均匀，即得混合燃料。该实施例所得混合燃料性能稳定，长期存放无分层。
实施例6
混合燃料组成为：正戊醇4L，生物柴油3L，石化柴油3L。在常温常压下将上述原料混合，搅拌均匀，即得混合燃料。该实施例所得混合燃料性能稳定，长期存放无分层。
实施例7
混合燃料组成为：正戊醇4L，生物柴油2L，石化柴油4L。在常温常压下将上述原料混合，搅拌均匀，即得混合燃料。该实施例所得混合燃料性能稳定，长期存放无分层。
实验例1
在一台无后处理装置的柴油发动机(参数见表1)上对本发明各实施例所得混合燃料进行性能检测。
表1：发动机参数
| 技术参数 | 参数值 |
| 缸径×行程(mm) | 83.1×92 |
| 单缸排量(L) | 0.5 |
| 压缩比 | 16.7 |
| 气门布置 | 四气门 |
| 喷油系统 | 高压共轨 |
| 喷油压力(Mpa) | 80 |
检测负荷为0.6Mpa，检测结果见表2；其中，所述石化柴油、生物柴油和正戊醇与本发明各实施例中使用的成分相同。
表2：燃料性能检测结果
经检测，应用了本发明各实施例提供的混合燃料后，发动机的碳烟、CO、THC和NOx排放均显著低于单独使用石化柴油、70％石化柴油+30％生物柴油或70％石化柴油+30％正戊醇的排放结果，指示热效率均明显提高；其中，实施例1的综合效果最佳。
实验例2
对实施例1所得混合燃料进行综合理化性质检测并与常规燃料进行比较，结果如下：
该混合燃料的含氧量为8.8％，十六烷值约为49，不低于目前石化柴油标准，且粘度和表面张力均低于生物柴油；
根据图1所示的蒸馏特性曲线可以得到以下数据：该混合燃料的馏程为128～320℃，石化柴油和生物柴油的馏程分别为176～333℃和235.5～338.5℃，即添加戊醇后混合燃料的初馏点降低,挥发性提高；由上述参数可知，该混合燃料的蒸发和雾化特性得到了改善，混合气形成质量得到了提高，燃烧时在大幅度降低碳烟、一氧化碳和总碳氢的排放的同时能够保持较高的热效率。
综上所述，本发明提供的混合燃料在没有进行任何改造的柴油发动机上应用体现了良好的性能。
虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种用于柴油发动机的混合燃料，其特征在于，由以下体积百分比的成分组成：正戊醇20～40％，生物柴油20～40％，石化柴油30～50％；三种成分的体积百分比之和为100％；
所述生物柴油为脂肪酸甲酯，其十六烷值大于50。
2.根据权利要求1所述的混合燃料，其特征在于，由以下体积百分比的成分组成：正戊醇30％，生物柴油30％，石化柴油40％。
3.根据权利要求1或2所述的混合燃料，其特征在于，所述正戊醇的纯度大于99％。
4.根据权利要求1或2所述的混合燃料，其特征在于，所述生物柴油为脂肪酸甲酯，其十六烷值大于50，硫含量小于10ppm。
5.根据权利要求1或2所述的混合燃料，其特征在于，所述石化柴油的十六烷值大于47，硫含量小于50ppm。
6.权利要求1～5任意一项所述混合燃料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：在常温常压下混合各成分，搅拌均匀，即得混合燃料。
7.权利要求1～5任意一项所述混合燃料在柴油发动机上的应用。
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