柴油机燃用生物柴油的排放特性分析

郑军武

（江苏省无锡交通高等职业技术学校，江苏 无锡 214151）

随着社会经济和科学技术的飞速发展，机动车工业在人们日益提高的生活及生产水平下，也得到了进一步的发展。但是我们要从越来越便利的出行条件及越来越高的生活质量上看到，这一切都是以牺牲环境和能源为代价的。如今，柴油内燃机在一度被人们放弃使用之后，经过改造重新登上了机器生产及运转的舞台。而柴油机在经过科学家的改造后，已然成为了一种排放物清洁，节约能源的动力机械。为顺应时代发展的需要，柴油内燃机不仅要从结构及技术上进行不断地创新和改造，还要在燃料使用上进行突破和开发。因为柴油机在使用面上得到进一步拓展之后，已经成为缓解日益紧缺的能源问题及日益恶劣的环境问题的组成部分，而开发新能源，代替传统的石油及柴油，是顺应可持续发展战略的必然趋势，生物柴油应运而生。

1 生物柴油

目前，为缓解能源使用紧张和净化柴油机排放物，减少有害物体的排放，采用各种代用燃油满足人们的生产生活需要。而如今主要的代用燃料有压缩天然气、重整柴油、生物柴油等，其中以生物柴油为主要替代使用油。

生物柴油是在环境污染日益恶劣、能源紧缺日益突出的情况下生成的可再生的清洁性能源，早在1988年就由德国的聂耳公司提炼发明，而其主要是以菜籽为原料提炼而成。如今的生物柴油的提炼原料已在原有的基础上，得到进一步的发展，除了油含量高的大豆、菜籽等农作物，还有油棕等油料树木的果实，并且随着油提炼技术的发展，动物的油脂和废弃的餐饮用油同样能作为原料进行液体油燃料的提取。现下通过长时间的实验和运用实践，生物柴油的可利用率和可行性已经得到全面证实。要知道，在所有的燃油替代品中，生物柴油是最具使用优势的，因为它不仅热值最高，而且兼容性最强，适合任何新型发动机使用，而传统发动机只要稍加改造，使用起来也毫无问题。此外，生物柴油还可以与其它油类混合使用。生物柴油是一种绿色的可再生资源，因为其在使用后，排放物比其它油类更加洁净，对环境的影响最小。现下，我们主要就生物柴油的排放物性进行实验性的分析。

2 柴油机燃用生物柴油的排放特性

笔者以江淮动力生产的ZH110直喷式四冲程柴油机为实验柴油机，在实验的过程中，柴油机的供油系统和参数都没有进行改变。另外我们利用同样是江淮动力品牌的JDEMS-2000对燃油排放物进行测试分析。此次实验主要以普通柴油、生物柴油为实验油，来对生物柴油的排放特性进行分析。而实验结果表明，生物柴油在使用过后，比普通柴油所排放出来的气体要洁净，对环境影响更小的。而在其它条件相同并稳定的情况下，燃油的性质量决定着排放物的差异，而生物柴油与普通柴油的不同主要集中在十六烷值、粘度、密度、芳香烃等方面：

（1）一氧化碳的排放，在实验过程中，两种燃料一氧化碳排放量的不同主要表现在燃油机的高负荷运转阶段。通过实验我们发现，在高负荷时，生物柴油燃烧所排放的一氧化碳会大大降低，而普通燃料油则明显高出很多。例如，在特定条件下，生物柴油所排放的一氧化碳量要比普通柴油降低29%。那么是什么原因形成了这样的现象呢：一方面，是因为生物柴油拥用氧含量高达10%的特性，而这也就决定了其在高负荷时能达到燃油的完全燃烧，从而促进一氧化碳分解和中合；另一方面，就十六烷值的含量，生物柴油比普通柴油的高，而十六烷值的高低决定着燃油燃烧性能的好与差，燃烧性能好对于柴油机的起动和运转自然更有利。实验结果表明，每提高10个单位的十六烷值，一氧化碳在冷起动过程中能减少0.496g/(kW·h)。故，生物柴油的使用能有效减少一氧化碳的排放量。

（2）碳氢化合物的排放，在生物柴油与普通柴油排放物的对比实验中，我们发现，对于碳氢化合物的排放，生物柴油的排放量明显小于普通柴油的排放量。在特定环境下，燃烧生物柴油所排放出来的碳氢化合物的量要比普通柴油所排放的量少24.98%。出现这一现象的主要原因在于两种燃油中芳香烃与十六烷值的不同。生物柴油中芳香烃的含量小，导致内燃机的滞燃期短，而十六烷值高，使燃油的着火性能好，同样减短燃油的滞燃期，这样就使未燃碳氢和裂解碳氢都得到有效的减少，从而有效减少碳氢化合物的排放。此外，生物柴油中富含的氧原料也会降低碳氢化合物的排放。

（3）碳烟的排放，通过这次实验我们发现，因为纯生物柴油中芳香烃小，而氧燃料的含量大，使其比纯柴油的碳烟排放量要低将近50%。要知道，芳香烃的含量高决定着碳氢的质量比高，从而决定其燃烧烟度大，但是纯生物柴油芳香烃含量小，便使得碳烟排放量小；而氧燃料高，降低缺氧燃烧现象出现概率，从而让原料在燃烧过程中燃烧得更加完全，以降低碳烟的排放。

3 总结

生物柴油的使用是社会经济与环境和谐发展的必然要求，是符合可持续发展战略需要的。为有效处理能源紧缺和环境污染问题，生物柴油发明至今，使用范围已得到了大面积的拓展，但是在我国仍然处于起步阶段，需要国家加大鼓励力度，对相关的生物柴油提炼企业进行必要的扶持，从而促进我国生物油提炼和生产技术的发展，以提高生物柴油的使用率。

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