基于介电常数法的生物柴油混合燃料混合比车载检测方法研究

宋 捷

（山西机电职业技术学院 汽车工程系，山西 长治 046000）

传统能源的日益枯竭需要开发新的可再生能源，环境保护与汽车工业的发展需要清洁油料。生物柴油是以植物或动物油脂及其产物为原料制成的可再生能源，作为柴油替代能源的生物柴油以其较为优越的车辆使用性能和环保性能受到了世界各国研究人员的重视。

但经过前期研究，不同种属和不同比例生物柴油混合燃料在车用时，其对发动机的喷油特性、燃烧性能、排放性和动力性上都有显著的影响。为优化发动机性能，并开发生物柴油发动机控制系统，生物柴油混合燃料混合比车载检测方法成为其重要研究内容。

本论文依据介电常数测试原理，通过试验分析方法，找出了生物柴油混合燃料混合比与其相对介电常数之间的映射关系，建立了基于介电常数的混合燃料混合比测试模型。

1 试验方法

1.1 试验仪器和试验油品

BI-870介电常数仪。

本试验中使用的油品是由北京凯蓝森工贸有限责任公司生产的大豆油酸制生物柴油，试验中使用的矿物柴油是东北地区冬季常用的-35号柴油和春秋季常用的0号柴油。生物柴油分别与两种矿物柴油混合得到两组混合燃料，并以生物柴油和-35号柴油配置的混合燃料为一组；以生物柴油和0号柴油配置的混合燃料为二组。两组混合燃料的配置过程相同，混合比例相同，配置过程如下：

利用两个量程为50ml的滴定管，其中一个负责滴定生物柴油，另一个负责滴定矿物柴油。通过两个滴定管的配合使用，配制生物柴油与矿物柴油体积比0%、5%、10%、20%、40%、50%、80%、100%的8个混合燃料各50ml。

1.2 试验过程

（1）用仪器专用清洗剂（环己烷）清洗仪器测试探头内腔；

（2）打开仪器电源开关，将测量档位调至到1-20档，此时测试探头置于空气中，然后先后调整粗调、细调旋钮；使得测试仪器LED显示为1.00，即为空气相对介电常数。

（3）将第一个测试样置于测试专用的测试皿内，此时放入仪器测试探头，并使其完全浸没于油样中；

（4）先后调整粗调、细调旋钮，当仪器上两盏红灯熄灭时，读取试样的相对介电常数值；

（5）重复三次操作，相对介电常数增值取平均值；

（6）用专用的清洗剂对测试皿、仪器测试探头进行清洗，并吹干，方可进行下一个试样的测试。

2 混合比测试模型的建立

2.1 试验结果

两组生物柴油混合燃料的相对介电常数值见表1，表2。

表1 一组混合燃料相对介电常数值

表2 二组混合燃料相对介电常数值

2.2 生物柴油混合比测试模型的建立

根据绘制出的两幅散点图1，图2，可以看出，相对介电常数与生物柴油混合燃料混合比基本成线性关系，可对所得数据采用一元线性回归法进行处理。

由两组试验数据和一元线性回归的计算公式 得[6]：

b1=95.885，a1=209.10，r1=0.999

b2=96.275，a2=208.03，r2=0.999

因此，基于介电常数的生物柴油混合燃料混合

比测试模型为：

两条回归直线的线性回归系数：r都趋近于1，说明两组生物柴油混合燃料的混合比例和生物柴油混合燃料的相对介电常数之间具有显著的线性关系。

2.3 测试模型的试验验证

为证明所建模型的准确性，分别将两组试验测得的生物柴油混合燃料的相对介电常数值带入所建模型，分别得到由所建模型测试生物柴油混合燃料的混合比，并计算与真值的误差值和误差率。如表3，表4所示。

表3 一组回归效果测试表

表4 一组回归效果测试表

通过表3，表4可以看出由所建模型测试的生物柴油混合燃料的混合比例与生物柴油混合燃料配置时的精确比例的误差率不大于4.0%，误差来源可能是由于试验中仪器测试皿、测试探头未洗净和仪器设备的系统误差造成，可以通过今后的大量取样测试解决，从而进一步提高回归效果。

通过比较两组生物柴油混合燃料的相对介电常数值，可以看出第二组试验测得各比例混合燃料的相对介电常数值比第一组小0.1左右，进过分析相对介电常数差值由于使用的介电常数仪器的调零误差和测试误差造成。由试验测试结果和系统误差分析，看出0号矿物柴油和-35号矿物柴油的相对介电常数值基本相同，进而生物柴油和不同牌号的矿物柴油混合得到的生物柴油混合燃料的相对介电常数值基本不变。

4 结语

在实验室条件下，通过介电常数仪对两组生物柴油混合燃料的相对介电常数值进行了测试，并用一元线性回归法对试验结果进行了回归分析，分析结果表明生物柴油混合燃料混合比例与其相对介电常数存在显著的线性关系，并构建了基于介电常数的生物柴油混合燃料混合比测试模型。该模型的建立为生物柴油混合燃料混合比车载检测系统测试提供了有效依据。

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