随着能源消耗的不断加剧以及环境保护法规的日益严格, 汽车改用柴油机正呈现出不可抗拒的趋势。柴油机具有较好的可靠性、耐久性以及燃油经济性,在欧洲能源危机相对严重的国家,“汽改柴” (车辆由汽油发动机改用柴油发动机) 已经取得了很大进展[1]。柴油被广泛用作车用燃料, 但燃用柴油的尾气排放比较高, 与环境保护的主题相违背。同时国内汽柴比例失调, 柴油供应不足, 造成“柴油荒”, 也成为柴油推广使用的屏障。因此如何改善柴油的尾气排放, 并提升经济性, 成为推广柴油亟需解决的问题。乳化柴油为油包水(W/O) 型乳液, 油滴的外相为柴油, 内相为水。由于柴油的沸点比水高, 所以受热时水先达到沸点而沸腾汽化。当油滴内部的压力超过油的表面张力和环境压力之和时, 水汽将冲破外层油膜而使油滴爆炸裂开, 产生“微爆” 作用, 形成更细小的油滴, 油气混合更均匀, 因此燃烧更完全, 从而达到节能环保效果。
乳化油是一种很有发展潜力的、可以部分替代石油的内燃机燃料。现在, 工业发达国家, 柴油掺水乳化已经得到广泛的应用, 并且已经成为节能技术和环保技术领域的一个重要方面。在日本、美国、德国等, 柴油乳化剂早已作为商品销售, 现已开发出第三代或第四代产品。国内关于乳化柴油产品在小范围内被使用, 但仍未得到大规模的应用。本文旨在通过发动机台架试验, 全面地比较乳化柴油和0#柴油在各项性能上的差异, 并对试验现象进行分析, 研究乳化柴油的特点和优势, 探讨乳化柴油作为清洁能源燃料在国内的应用前景。
乳化柴油的理化性质与0#柴油接近, 因此可在不改变发动机参数的情况下在柴油机上直接燃用。相比于0#柴油, 乳化柴油的燃烧相位后移, 预混合燃烧放热峰值更大, 而扩散燃烧放热量较少, 且在整个燃烧过程中燃烧室温度和压力均较低。乳化柴油的动力性表现不如0#柴油, 功率扭矩有所降低, 功率平均降低2.76%, 但燃油经济性改善明显, 油耗率平均降低12.25%。燃用乳化柴油有效降低了NOX排放, 平均降低12.61%。低负荷时, 乳化柴油的PM和HC排放较高, 但随着负荷的增大, 两者的排放性得到优化, 而CO排放呈现相反的变化规律, 低负荷时乳化柴油与0#柴油相当, 高负荷时乳化柴油的CO排放高于0#柴油。
综上所述, 相比于0#柴油, 乳化柴油在保证动力性损失不大的前提下, 能够达到明显的节油效果, 同时表现出优良的排放特性, 并可以直接在发动机上燃用。因此乳化柴油具有节能环保的优势, 在国内市场推广应用一定程度上能够缓解能源危机和空气污染,具有巨大的发展前景。