[发明专利]基于石脑油改性剂的改善生物柴油发动机工作性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于内燃机燃料技术领域。针对生物柴油发动机受到燃油低温特性和雾化质量差的问题，提出一种采用混兑石脑油的方式改善生物柴油物理化学性能，进而改善发动机工作性能的方法。

背景技术

与常规的石化燃料相比，使用生物燃料不仅能有效减少温室气体排放，同时其可再生性更是具有巨大的潜在发展优势。其中，生物柴油的十六烷值和热值等燃烧性能指标与石化柴油非常接近，属于理想的石化柴油替代品。因此，围绕生物柴油在发动机上的应用研究是当前内燃机燃料研究的热点。诺丁汉大学Hoon Kiat Ng等人研究认为，纯生物柴油可在不改动或者少量改动原机结构的基础上即可使用。但是，100%纯生物柴油由于运动粘度高，燃料喷雾质量较差，生物柴油燃烧速度降低，造成热效率降低。国内同济大学李理光教授等在油泵试验台上利用高速摄影对比研究了常压下生物柴油和柴油的喷雾图像。研究发现，与柴油相比，生物柴油的喷雾贯穿距离比柴油大，喷雾锥角大约只有柴油的一半。依据内燃机混合气形成机理可知，生物柴油的这一特性对油气缸内混合质量不利，极易产生缸内混合气浓度不均匀分布，近而影响燃烧质量。而产生这一现象的原因还是由于生物柴油常温条件下粘度比柴油的高引起的。此外，生物燃料倾点和浊点温度高，寒冷天气还会引起燃料输送困难，出现油路堵塞，直接使用将影响发动机低温起动性能。

可见，现阶段生物柴油在内燃机上的使用还有不尽人意之处，特别是直接混合法生产的生物柴油存在粘度高，挥发性差，燃烧速度慢、燃烧不完全，低温流动性差等缺点。为克服生物柴油的缺陷，现阶段采用最多的方法是使用燃料改性技术，即在生物柴油为主的基础上，添加适当比例的改性剂。美国能源部通过按不同比例混合生物柴油与石化柴油，研究了三类生物柴油混合液，即低比例混合生物燃料（生物柴油占2%或5%的混合体积），B20生物柴油（20%生物柴油和80%的石油基柴油）以及B100生物柴油。在综合考虑生产成本、排放、冷启动，性能、材料兼容性以及可溶性等方面，认为B20是最佳的方案，现阶段在美国使用最广泛。天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室姚春德教授等人研究了超低硫柴油、生物柴油及后者与甲醇的混合燃料对发动机性能的影响。结果表明,和超低硫柴油相比,生物柴油及其和甲醇的混合燃料的热效率增加,NOx和微粒质量、数量浓度的排放降低,但HC、CO和NO₂排放升高；同时,随着甲醇混合比例的增加，HC、CO和NO₂的排放成比例增加,微粒的质量浓度及数量浓度进一步降低,热效率及NOx几乎保持不变。综上所述，为改善生物柴油发动机的性能，生物柴油改性技术所采用的改性燃料多为石化柴油或者甲醇等物质，还没有检索到使用石脑油作为生物柴油改性剂的方法。

发明内容

本发明基于燃料改性理论，针对目前生物燃料添加剂已开展的研究中，为了解决现阶段改性剂中甲醇，由于其具有一定的毒性，对使用者身体健康会造成潜在伤害；使用生物燃料加水技术即生物燃料乳化，容易造成机器内部水份过多，对发动机内部机件产生过大的腐蚀和锈蚀的问题，提出一种基于石脑油改性剂的改善生物柴油发动机工作性能的方法。

该方法利用石脑油作为生物柴油改性剂的技术路线，石脑油具有产量丰富易于获得，毒性低，性能接近汽油燃料的特点，不但可防止改性剂对机器和周围环境的影响，同时可解决纯生物柴油常温粘度偏高，雾化质量差，特别是在低负荷工况下，生物柴油发动机工作性能不够理想的问题，从而为改善生物柴油发动机工作性能提供一种新方法。

本发明提供的基于石脑油改性剂的改善生物柴油发动机工作性能的方法，是由以下步骤组成的：

1筛选生物柴油改性剂，选择石脑油作为稀释剂的最佳方案。