于明暉 李萌 左成強 周建 巴興強 趙琪琤

摘 要：通過實驗可以發(fā)現，堿性燃燒技術對于柴油發(fā)動機氣缸內的氣體燃燒有一定的影響。堿性燃燒技術可以提高缸內氣體的燃燒效率，使氣體燃燒更加完全。同時有助于減少尾氣中氮氧化物的排放量，比較接近清潔燃燒的目標。

關鍵詞：堿性燃燒技術；柴油機排放；影響

1 概述

隨著社會和經濟的發(fā)展，我國機動車的保有量在逐年增加，我們在享受機動車所帶來的方便與快捷的生活品質的同時，也承受著由此所帶來的能源消耗和尾氣污染問題，這些正逐漸成為社會熱點難點問題。對于柴油機來說，憑借其動力性強，耗油率低以及其經濟性好等優(yōu)勢，在中重型車輛中得到了廣泛的應用，而其所帶來的環(huán)境污染問題卻越來越嚴重。在我國，雖然重型柴油車占機動車總量的15%左右，但其氮氧化物和碳煙粒子排放量卻占到了機動車總排放量的60%以上。由此可見，柴油機所帶來的環(huán)境問題迫在眉睫，亟需盡早解決。

為了減少柴油機尾氣對空氣的污染，對柴油機設置相應的處理系統(tǒng)是必不可少的。從經濟與環(huán)境的角度考慮，能夠得到廣泛推廣的尾氣處理系統(tǒng)應該具備結構簡單，操作可靠，且能有效的解決汽車尾氣污染問題的特點，同時系統(tǒng)成本要相對經濟并且使用壽命長。

2 試驗過程與方法

在經過文獻搜集整理以及實驗準備后，我們擬采用在發(fā)動機燃燒過程中進行堿性燃燒處理的方法，來尋求柴油機排放的氮氧化物含量降低的技術。

所謂堿性燃燒，即通過伺服器將合適的堿性溶液霧化，并以適當的比例與空氣融合，使進入到發(fā)動機內的空氣含有一定堿性，從而在燃燒過程促進氣體的燃燒效率。在傳統(tǒng)燃燒方式下，經常會發(fā)生因為燃料燃燒不充分而導致燃料剩余造成浪費，并且產生大量的污染氣體的問題，主要包括二氧化碳以及氮氧化合物。通過采用堿性燃燒技術，將合適的堿性溶液氣溶膠與空氣混合，可以促進混合氣體的燃燒，提高燃燒的效率，探討是否會減少燃燒所產生的氮氧化物和顆粒物的含量。

為了驗證設想，我們進行相關實驗。實驗主要目的有二

1）通過對比試驗數據，研究堿性燃燒的節(jié)能減排效果，即尾氣中CO2、O2、NO濃度的變化規(guī)律。

2）預測堿性燃燒的最佳環(huán)境和如何控制堿性燃燒效果。

實驗采用柴油機動車，清潔燃燒伺服器，德圖煙氣測試儀，轉速儀（負荷測試）作為實驗設備。裝置簡圖如圖1所示。

圖1 車用柴油發(fā)動機尾氣排放測試

實驗時，將實驗用柴油機動車停在實驗場地，啟動發(fā)動機并保持怠速狀態(tài)20分鐘，然后在發(fā)動機怠速的狀態(tài)下，分別進行普通空氣燃燒，加入堿性A液燃燒和加入B液燃燒。選定在發(fā)動機轉速為1000r/min時，測定各種性質的空氣對發(fā)動機尾氣排放的影響，并做對比，具體步驟如下：

1）預熱伺服器十分鐘

2）開啟堿性燃燒氣體發(fā)生裝置，采用堿性溶液A，并使發(fā)動機怠速運轉十分鐘

3）開啟堿性燃燒氣體發(fā)生裝置，采用堿性溶液B，并使發(fā)動機怠速運轉十分鐘

4）關閉伺服器，在不加任何助劑的情況下怠速運轉十分鐘。

3 排放氣體數據繪圖與分析

通過實驗，我們得出NO、O2、CO2、排放數據，并繪制成圖2、圖3、圖4。

圖2 怠速工況下，不同空氣介質對排放NO的影響

圖3 怠速工況下，不同空氣介質對排放O2的影響

圖4 怠速工況下，不同空氣介質對排放CO2的影響

通過實驗數據可以看出，在有堿性溶液介入的條件下，會對柴油發(fā)動機燃燒效率及尾氣排放污染物均有一定影響，對于不同性質的堿性介質來說，燃燒效果的影響也是不同的。在本試驗中，圖2 反映出怠速工況下，采用的A、B液對于氮氧化物的排放均有一定的降低效果。圖3 反映出怠速工況下，采用的A、B液對對排放O2的排放含量也有所下降，說明發(fā)動機缸內燃燒更完全，燃油經濟性有所提升。但是，在堿性空氣介質參與下，發(fā)動機缸內燃燒二氧化碳的排放量有所增加，如圖4所示。

結束語

環(huán)境問題是現在社會的一大重點問題，由空氣污染帶來的城市的霧霾問題也是現在社會廣泛討論的一大熱點。作為大氣污染中的一大重要組成部分，汽車尾氣的排放物也應該引起我們足夠的重視。我們可以發(fā)現堿性燃燒在改善發(fā)動機尾氣方面有著很明顯的效用。堿性燃燒作為一種較為經濟實惠且收效明顯的手段，在經過不斷的實踐與完善后，可以作為柴油機尾氣處理的推廣手段，從而在保證柴油發(fā)動機的經濟與實用性的同時，可以減輕柴油發(fā)動機所帶來的環(huán)境污染問題。（1）通過堿性燃燒，在一定程度上降低柴油發(fā)動機尾氣中氮氧化物的排放量。（2）堿性燃燒技術可以適當地改善柴油發(fā)動機缸內氣體的燃燒，使燃燒更充分。（3）不同性質的堿性介質，對于柴油發(fā)動機的燃燒效果的影響也是不同的。（4）堿性燃燒技術在促進燃燒的同時，會導致二氧化碳的排放量增加。

參考文獻

[1]趙琪睜.堿性燃燒應用實例研究.中國環(huán)境科學學會學術年會論文集[C]（2013）.

[2]巴興強.堿性空氣介質參與缸內燃燒對農用車發(fā)動機排放的影響[J]. 農業(yè)科技，0517-6611（2014）18-06068-03.