时双 李文庆 周硕
长城汽车股份有限公司 河北省汽车工程技术研究中心 071000
摘要：柴油是一种重要的燃油能源，属于一种轻质的石油产品，相比汽油，柴油的能量密度更高，同时能源消耗率低，因此被广泛的应用于一些大型的动力机械中，但是柴油燃烧也会产生大量的污染物，对空气环境造成污染，在当前的发展阶段下，环境保护是时代的主题，在此发展背景下，生物柴油应运而生，使用生物柴油能够有效的降低污染物的含量，对生态环境的保护具有重要的意义。在推进生物柴油应用的过程中也需要对生物柴油的燃烧以及排放性能进性研究，从而提升生活柴油的应用水平。
关键词；生物柴油：动力经济性；排放特性
生物柴油技术近些年来发展的比较快，技术目前已经相对成熟，已经能够基本代替石油柴油。生物柴油的出现是现代能源技术发展的体现，该技术的出现对于保护生态环境，提高社会经济可持续发展的能力具有重要的意义，相比传统的柴油能源生物柴油在能源的清洁性上有了很大的提升，同时燃油的性能也很优异，基本与零号汽油相当。由于在燃烧的过程中，污染物排放较低，因此生物柴油可以满足欧洲三号排放标准。生物柴油主要是从植物中提取，在燃烧过程中的碳排放，远远低于植物生长中吸收的二氧化碳，因此长期来看，生物柴油的应用对生态环境的保护具有积极的意义。另外生物柴油中硫的含量比较低，与普通的柴油相比也不含有芳香烃等物质，因此也能减少一氧化碳的排放，为了推进生物柴油的有效应用，需要加大对生物柴油对发动机燃烧以及排放性能的研究，提高该种燃油的应用水平。
一．生物柴油的动力经济性
从生物柴油体积热值上来看，与石油柴油基本一致。而从柴油发动机的运行原理上来看，发动机气缸的能量需要根据每循环的热值来进行计算，在发动机的运行中，可以通过增大供油量的方式来提升功率以及扭矩来提升发动机的功率以及扭矩，从生物柴油的特性上来看，生物柴油属于自有氧供应，在同样的燃烧条件下，生物柴油自有氧量比普通柴油要高出15%,因此在没个循环多出10%油量的情况下，生物柴油的燃烧性质依然稳定，因此柴油机应用生物柴油基本上能够保持正常的动力性能。
我们可以将生物柴油与普通柴油的燃烧特性进行比较，在相同的转速下，生物柴油所提供的扭矩以及功率是要高于普通柴油的。由于生物柴油具有较高的自有氧量，因此在发动机实际运行的情况下，可以通过提升供油量，来实现发动机功率以及扭矩的增加，同时也能保证燃油的充分燃烧，保证燃烧的效率。通过实际的对比可以看出生物柴油的燃油效率是要略高于普通柴油的。
欧洲的ESSO 研究中心曾对生物柴油对燃油消耗量进行对比实验，在实验中，依据欧洲ECE以及EUDC标准进行循环测试，测试所用的发动机为相同型号的1.9L柴油发动机，通过与普通柴油的对比可以发现，在相同的测试条件下，普通柴油要比生物柴油燃油量多出2.1%-2.4%吗，而纯生物柴油基本上可以比普通柴油节省大约8.4%的油量。
从生物柴油的生产过程上来看，植物油通过酯化转为生物柴油，在这个过程中，分子量会明显的下降，一般来说会从800-950的水平降低到300左右，这一指标与一般柴油的指标（190-220）已经十分接近，在植物油酯化的过程中，燃料的表面张力以及粘度都会降低，这在很大程度上提升燃料的挥发性，同时饱和蒸汽气压也会得到提升，这些变化，极大的提升了生物柴油的燃烧性能，从燃烧反映上来看，十六烷值已经与一般的柴油相当。因此从生物柴油的特征上可以看出，在应用生物柴油的过程中，不需要对喷油的提前角进行调整，就可以得到不错的燃烧效果，如果对喷油的提前角反而会破坏燃烧的稳定性。为了对这一结论进行论证，可以采用常用的涡流室式柴油机进行实验（2000r/min），在实验中对原有的提前角进行调整，将十五度调整为十七度，在此情况下，生物柴油的耗油量增加了很多。
二．生物柴油的排放特性
石油燃料在燃烧的过程中会产生大量污染物，其中主要的污染物为二氧化碳，一氧化碳，烟尘颗粒，氮氧化物以及二氧化硫等。而从生物柴油燃烧污染物排放来看，在燃烧的过程中，处于氮氧化物的排放要略高于普通柴油外，其他污染物的排放，均少于普通柴油的污染物排放。同时由于生物柴油中不含有芳香烃，因此在燃烧的过程中不会产生笨类污染物。与普通柴油相比，生物柴油在排放特性上有以下优势。
2.1对酸雨的有效控制
酸雨的产生与硫氧化物的浓度有很大的关系，空气中硫氧化物的浓度越高，产生酸雨的几率就越大，同样酸雨所造成的危害就越大。而石油燃料的燃烧就是硫氧化物的主要来源。因此想要对酸雨进行控制，首先就要控制硫氧化物的燃烧。一般来说在一般柴油中硫的含量在1%-3%之间，因此在柴油燃烧的过程中会产生大量的二氧化硫，导致酸雨的产生。而生物柴油中硫的含量极低，在燃烧的过程中，所产生的二氧化硫也比较少，因此通过生物柴油的应用能够有效的减少硫氧化物的排放，能够对酸雨的产生进行有效的控制。
2.2有利于缓解温室效应
二氧化碳的大量增加是导致温室效应的主要原因，在当前的发展阶段下，社会经济更加的活跃，因此二氧化碳的排放也在不断增加，进一步加剧了温室效应的产生。因此需要对二氧化碳的排放进行有效的控制，逐步降低大气中温室气体的水平。而石油燃料在燃烧的过程中会产生大量的二氧化碳。通过生物柴油的应用能够减少二氧化碳的排放。生物柴油主要是从植物中进行提取，而生物柴油燃烧所产生二氧化碳是远远小于植物生长过程中吸收的二氧化碳的，因此长期来看，生物柴油的应用能够降低大气中二氧化碳的水平，因此生物柴油对于控制大气中二氧化碳的水平，缓解温室效应具有重要的作用。
2.3生物可降解性，以及对光化学污染的控制
本质上生物柴油属于可再生的生物能源，因此生物柴油的毒性极低，同时能够有效的自然降解，需要对生物柴油进行降解时，只需要选用合适的微生物即可，基本上不会造成油类污染。而普通的柴油，在自然环境下的讲解极其困难，一旦在运输的环节中发生了泄漏，将导致大范围的油类污染。另外生物柴油也能有效的对光化学烟雾进行控制。在石油燃料燃烧的过程中会产生大量的一氧化碳，碳氢化合物以及氮氧化合无，这些污染物质会导致光化学污染。而相比石油燃料，生物柴油的一氧化碳，碳氢化合物的排放大大的降低，仅有氮氧化合物的含量有一定的增加，因此应用生物柴油，能够对光化学污染进行有效的控制。
总结：
在当前的发展阶段下，环境保护成为了时代发展的重要主题，在此发展阶段下，需要对污染物的排放进行有效的控制，提升环境的承载力，以及社会经济可持续发展的能力。在这个过程中，生物柴油技术不断发展成熟，在保证燃油性能的同时，有效的降低了燃油产生的污染，因此需要大力推进生物柴油技术的应用，在满足能源需求的同时，降低环境的污染，为了实现这一点，还需要加大对生物柴油燃烧性能以及排放性能的研究，明确生物柴油的应用与发动机动力性能以及排放的影响，根据生物柴油的特性，不断提升生物柴油能源的应用水平，为提升社会经济的可持续发展能力创造良好的条件。
参考文献：
[1]龙腾. 甲醇-生物柴油混合燃料的燃烧及排放特性研究[D].武汉理工大学,2019.
[2]臧继嵩,许文娟.生物柴油和甲醇组合燃烧对发动机排放性能的影响[J].北华航天工业学院学报,2015,25(02):37-39.
[3]何超,赵龙庆,贾德文,谭建伟.推迟供油提前角对生物柴油发动机燃烧和排放性能的影响[J].内燃机工程,2010,31(02):76-80+85.
[4]林琳. 米糠油制备生物柴油及其乳化与燃料特性研究[D].江苏大学,2007.