【作者】

Sumito Nishio

【摘要】

国际海事组织要求，到2050年，海上船舶每年温室气体排放量降至现有水平的一半，生物燃油作为一种碳中性燃料，有可能成为潜在的船用燃料。 作者长期以来一直使用缸径230mm的中高速试验发动机研究各种生物燃料的燃烧特性。如后文所述，此发动机配备了专用的燃油喷射系统。作者在2019 CIMAC论文中报告了最近使用来自印度尼西亚的生物燃料进行试验的研究结果： 棕榈油制脂肪酸甲酯（FAME）； 粗棕榈油（CPO）； 将每种燃料与船用柴油（MDO）混合，研究了混合比例对燃烧和废气排放的影响。 在FAME燃料特性试验中，选择30%FAME+70%MDO、50%FAME+50%MDO、100%MDO作为对照组进行试验，试验时所有燃料不进行加热。相比MDO试验组，使用FAME 燃料的试验组具有更好的点火特性，并且在所有工况下，两者的燃烧特性相同。 在CPO燃料特性试验中，选择与FAME试验组相同的混合比例进行试验，但是与FAME燃料试验不同的是，CPO试验组中的燃料需要进行加热以获得合适的喷射黏度。与FAME试验结果不同的是，纯CPO在低负荷运行时表现出一定的难燃性。这可能是因为CPO在低负荷时，在低空气温度下具有较差的蒸发和点火特性。 为了恢复CPO在低负荷时不良的燃烧特性，作者开发了一种独特的“混合式”燃油喷射系统。这个系统就是在原来通过凸轮驱动博世型燃油泵的基础上，加上一个小型共轨（CR）系统。发动机运行时，生物燃油的主喷还是由原来的博世油泵进行，CR系统仅用于生物燃料预喷。由于采用了CR系统，可以自由设定预喷正时和持续时间。利用该系统进行的试验表明，少量的预喷可以明显改善CPO在低负荷下的燃烧特性。 整篇论文不仅仅是研究了燃料燃烧特性，还讨论了一些其他方面的问题，比如过滤器的堵塞和混合燃料经过长时间贮存后从MDO中分离生物燃料等。对于船用柴油机来说，加热和过滤等一些问题对FAME河CPO安全使用都是必要的。 由于生物燃料不含硫，因此可以实现零硫排放。但是，氮氧化物的排放在一定程度上高于传统燃料。生物燃料中含有氧原子，可以促进燃烧，从而增加氮氧化物的生成。 本文尝试了一种独特的降低氮氧化物的方法。将模拟沼气导入发动机的进气管，并与上述液体生物燃料（FAME）同时燃烧。 本试验以甲烷与二氧化碳的比例为60%至40%混合制备模拟沼气。沼气采用预混合稀燃方式燃烧，只排放少量的氮氧化物。另一方面，由于沼气混合和液体生物燃料燃烧，进气氧气减少，降低了氮氧化物含量。增加沼气量也可以改善烟气。 使用生物燃料可以减少所有的排放，二氧化碳，硫氧化物，氮氧化物和颗粒物。但在同时使用生物燃料和沼气的情况下，沼气必须作为极稀的混合气燃烧。另外，应该讨论一些减少“甲烷滑”的措施。

【会议名称】

第29届CIMAC会议

【会议地点】

加拿大 温哥华

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