碱性燃烧技术对柴油机排放影响的研究

于明晖 李萌 左成强 周建 巴兴强 赵琪琤

摘 要：通过实验可以发现，碱性燃烧技术对于柴油发动机气缸内的气体燃烧有一定的影响。碱性燃烧技术可以提高缸内气体的燃烧效率，使气体燃烧更加完全。同时有助于减少尾气中氮氧化物的排放量，比较接近清洁燃烧的目标。

关键词：碱性燃烧技术；柴油机排放；影响

1 概述

随着社会和经济的发展，我国机动车的保有量在逐年增加，我们在享受机动车所带来的方便与快捷的生活品质的同时，也承受着由此所带来的能源消耗和尾气污染问题，这些正逐渐成为社会热点难点问题。对于柴油机来说，凭借其动力性强，耗油率低以及其经济性好等优势，在中重型车辆中得到了广泛的应用，而其所带来的环境污染问题却越来越严重。在我国，虽然重型柴油车占机动车总量的15%左右，但其氮氧化物和碳烟粒子排放量却占到了机动车总排放量的60%以上。由此可见，柴油机所带来的环境问题迫在眉睫，亟需尽早解决。

为了减少柴油机尾气对空气的污染，对柴油机设置相应的处理系统是必不可少的。从经济与环境的角度考虑，能够得到广泛推广的尾气处理系统应该具备结构简单，操作可靠，且能有效的解决汽车尾气污染问题的特点，同时系统成本要相对经济并且使用寿命长。

2 试验过程与方法

在经过文献搜集整理以及实验准备后，我们拟采用在发动机燃烧过程中进行碱性燃烧处理的方法，来寻求柴油机排放的氮氧化物含量降低的技术。

所谓碱性燃烧，即通过伺服器将合适的碱性溶液雾化，并以适当的比例与空气融合，使进入到发动机内的空气含有一定碱性，从而在燃烧过程促进气体的燃烧效率。在传统燃烧方式下，经常会发生因为燃料燃烧不充分而导致燃料剩余造成浪费，并且产生大量的污染气体的问题，主要包括二氧化碳以及氮氧化合物。通过采用碱性燃烧技术，将合适的碱性溶液气溶胶与空气混合，可以促进混合气体的燃烧，提高燃烧的效率，探讨是否会减少燃烧所产生的氮氧化物和颗粒物的含量。

为了验证设想，我们进行相关实验。实验主要目的有二

1）通过对比试验数据，研究碱性燃烧的节能减排效果，即尾气中CO2、O2、NO浓度的变化规律。

2）预测碱性燃烧的最佳环境和如何控制碱性燃烧效果。

实验采用柴油机动车，清洁燃烧伺服器，德图烟气测试仪，转速仪（负荷测试）作为实验设备。装置简图如图1所示。

图1 车用柴油发动机尾气排放测试

实验时，将实验用柴油机动车停在实验场地，启动发动机并保持怠速状态20分钟，然后在发动机怠速的状态下，分别进行普通空气燃烧，加入碱性A液燃烧和加入B液燃烧。选定在发动机转速为1000r/min时，测定各种性质的空气对发动机尾气排放的影响，并做对比，具体步骤如下：

1）预热伺服器十分钟

2）开启碱性燃烧气体发生装置，采用碱性溶液A，并使发动机怠速运转十分钟

3）开启碱性燃烧气体发生装置，采用碱性溶液B，并使发动机怠速运转十分钟

4）关闭伺服器，在不加任何助剂的情况下怠速运转十分钟。

3 排放气体数据绘图与分析

通过实验，我们得出NO、O2、CO2、排放数据，并绘制成图2、图3、图4。

图2 怠速工况下，不同空气介质对排放NO的影响

图3 怠速工况下，不同空气介质对排放O2的影响

图4 怠速工况下，不同空气介质对排放CO2的影响

通过实验数据可以看出，在有碱性溶液介入的条件下，会对柴油发动机燃烧效率及尾气排放污染物均有一定影响，对于不同性质的碱性介质来说，燃烧效果的影响也是不同的。在本试验中，图2 反映出怠速工况下，采用的A、B液对于氮氧化物的排放均有一定的降低效果。图3 反映出怠速工况下，采用的A、B液对对排放O2的排放含量也有所下降，说明发动机缸内燃烧更完全，燃油经济性有所提升。但是，在碱性空气介质参与下，发动机缸内燃烧二氧化碳的排放量有所增加，如图4所示。

结束语

环境问题是现在社会的一大重点问题，由空气污染带来的城市的雾霾问题也是现在社会广泛讨论的一大热点。作为大气污染中的一大重要组成部分，汽车尾气的排放物也应该引起我们足够的重视。我们可以发现碱性燃烧在改善发动机尾气方面有着很明显的效用。碱性燃烧作为一种较为经济实惠且收效明显的手段，在经过不断的实践与完善后，可以作为柴油机尾气处理的推广手段，从而在保证柴油发动机的经济与实用性的同时，可以减轻柴油发动机所带来的环境污染问题。（1）通过碱性燃烧，在一定程度上降低柴油发动机尾气中氮氧化物的排放量。（2）碱性燃烧技术可以适当地改善柴油发动机缸内气体的燃烧，使燃烧更充分。（3）不同性质的碱性介质，对于柴油发动机的燃烧效果的影响也是不同的。（4）碱性燃烧技术在促进燃烧的同时，会导致二氧化碳的排放量增加。

参考文献

[1]赵琪睁.碱性燃烧应用实例研究.中国环境科学学会学术年会论文集[C]（2013）.

[2]巴兴强.碱性空气介质参与缸内燃烧对农用车发动机排放的影响[J]. 农业科技，0517-6611（2014）18-06068-03.