乳化油在车辆内燃机上的应用研究

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摘 要：文章介绍了乳化油的性能和在车辆内燃机上的应用，分析了生物柴油-甲醇乳化油的构成。发现车辆内燃机用乳化油能有效提高热效率，明显降低燃烧生成物碳烟及NOX排放，动力性能有所下降，尾气中CO含量有所上升。
关键词：乳化油性能；发动机性能；生物柴油；甲醇
序言
将车辆用燃油和水通过乳化剂经一定技术条件合成形成乳化油。把几种不同特性的液体以液珠形态混合形成分散体系的合成乳化液，这种状态下的乳化油的稳定性和分散性都不满足车辆用的使用条件，通过油水乳化剂合成比较稳定的乳化油。与车辆用燃料柴油比较，这种合成的乳化油燃烧特性好、燃油消耗低、燃烧生成物少。
1 乳化油特性
从试验数据分析，把合成的乳化油压入内燃机的气缸，在燃烧温度渐渐升高时，合成乳化油里面的水分子先于车用燃油分子达到沸点，气化作用使水分子产生“微爆“，将合成乳化油里面的车用燃油分子微粒化加强，乳化油的油滴和空气形成的接触面积加大，进一步提高合成乳化油的燃烧效率。由于乳化油水分子的“微爆”把乳化油再次雾化，使油气更加混合均匀，减少不完全燃烧的发生，从而有效降低燃烧生成物炭烟和颗粒，使微乳化油的燃烧效率提高。把汽油和甲醇按照不同配比合成（M15：甲醇15%，M50：甲醇50%），经发动机台架性能试验检测氮氧化物含量。发现合成乳化油燃烧生成物NOX含量减少（图1）。
图1 汽油与甲醇60N·m混合燃烧NOX
2 乳化油研究现状
2.1 生物乳化油研究现状
由于生物油黏度较高、酸性比较强、着火性能比较差，因此柴油内燃机不能燃烧应用，如果把车用内燃机用柴油和生物油经一定技术合成，形成的乳化油能在柴油内燃机上直接使用。研究人员在柴油机性能试验台上研究了合成乳化油的燃烧和排放特性。发现生物柴油的热效率比10%生物油乳化油和0号柴油高，比 20%生物油乳化油明显高；乳化油比生物柴油的氮氧化合物含量明显高， 10%生物油乳化油的氮氧化合物含量与0号柴油接近；乳化油的燃烧生成物微粒比生物柴油燃烧排放含量较高，低于0号柴油的燃烧生成物微粒（图2）。
试验表明：这种合成乳化油可以在柴油内燃机直接使用，可以有效减少燃烧生成物NOX含量；但是燃烧时间缩短，燃油经济性较差。
2.2 生物柴油-甲醇混合分析
生物柴油是一种生物再生替代燃料，该燃料内部有少量氧成分，能显著降低燃烧生成物HC、CO和微粒含量，而燃烧生成物NOX含量上升，要想使其减少，混合甲醇在生物柴油中即可实现。研究人员分析了生物柴油和甲醇合成燃料对车辆内燃机特性、燃烧生成物微粒的影响因素。一台4缸直列直喷柴油机在试验台上试验，控制调节车辆内燃机的扭矩和转速。生物柴油体积比例10%和20%甲醇。试验表明，和车辆用纯生物柴油比较，热效率降低，比传统柴油升高；混合燃料显著降低车辆内燃机燃烧生成物NOX和炭烟含量， CO和NO2含量高于传统柴油；小于中低负荷期间，与车辆用传统柴油相比较， NO2含量占NOx的比例增加68%（表1）。
表1 混合燃料理化特性
该乳化油热效率高于车辆燃烧用传统柴油，燃烧生成物NOX和微粒含量减少； 燃烧生成物CO和NO2含量升高。
3 结束语
车辆内燃机用合成乳化油能使热效率显著提高，有效减少了车辆燃烧生成物NOX和微粒含量，车辆动力性略有下降，燃烧生成物CO含量上升。分析各方面性能，乳化油在车辆内燃机上应用，优点大于缺点。可见乳化油在我国未来的发展具有非常大的社会效益和经济效益，前景广阔。
参考文献
[1]周雅文，张高勇，王红霞.汽油微乳化技术研究[J].日用化学工业，2002，32（2）：1-4.
[2]盛酶，李为民，邬国英.生物柴油研究进展业透视[J].中国油脂，2003，28（4）：66-69.
[3]吴可克，等.微乳柴油的制备及其性研究[J].节能技术，2003，Vo121，N06：14～21.
[4]崔英德.实用化工工艺（中册）[M].北京：化学工业出版社，2002.
[5]何学良.内燃机燃料[M].北京：中国石化出版社，1999.
作者简介：樊瑞军（1980-），男，硕士，研究方向：替代燃料。