汽车尾气清洁剂代替汽油 [汽油组成和生物柴油对汽车尾气排放的影响]

  摘要:本文首先介绍汽油组成对汽油机排放的影响,其次介绍生物柴油对柴油机排放的影响,并提出相应的改善排放的措施,最后简单介绍生物柴油的发展前景。  关键词:汽油组分 生物柴油 尾气排放0、引言
  我国的汽车工业的突飞猛进,2011年,我国实现汽车产销1841.89万辆和1850.51万辆,产销总量继续居全球第一位[1]。汽车排放已成为大气主要污染源之一,我国的排放标准越来越严格。然而影响汽车排放的因素很多,包括人们非常关注的发动机技术、尾气排放控制技术和交通情况,我们也知道燃油组分、品质对汽车尾气排放的影响也很大。
  1、汽油组成及其对排放的影响
  汽油主要是各种烷烃的混合物,此外还有影响排放的硫、烯烃、芳烃、苯等。
  1.1 硫含量对排放的影响
  硫含量是汽油质量标准中的重要参数之一,硫含量对发动机的排放和腐蚀有着重要影响。我国汽油车上普遍安装了三元催化转换器,硫含量过高,会对三元催化转换器的活性、耐久性有直接影响,降低其转化效率,同时使氧传感器灵敏度下降,进而导致车辆有害气体排放量增加。所有硫化物在燃烧后生成的SO2和SO3,排放至大气中都会污染环境,并且与水相遇后会产生具有腐蚀性的酸性物质,腐蚀发动机及曲轴箱部件。硫含量还影响现代汽油发动机汽车现场排放诊断的准确性,导致车辆行驶后期因诊断错误而使排放增加[2]。总之,硫含量是现代汽车对汽油品质要求的重要指标,世界各国汽油标准中硫含量均呈下降趋势。
  1.2 芳烃和烯烃对排放的影响
  芳烃的碳氢原子比高,随着汽油中芳烃含量增加,尾气中HC, CO排放浓度增加;而且碳含量高的芳烃燃烧时会增加燃烧室积炭引起发动机的爆燃和不正常燃烧。烯烃具有较高的臭氧生成活性,在日光下会形成有害的低空臭氧。烯烃的不饱和双键性质不稳定,在进气系统中易被氧化生成胶质沉积物,影响汽油车排放的稳定性,增加排放。烯烃碳含量较高,燃烧速度快,燃烧时火焰温度也略高,导致NOx排放增加。烯烃在三元催化转化器中的氧化速度比烷烃和芳烃快,所以增加汽油中烯烃含量能降低尾气HC排放。降低汽油中烯烃含量对尾气中有毒污染物总量没有显著影响,但是能降低1,3-丁二烯排放量,明显减少尾气排放物的光化学反应活性[3]。
  1.3苯含量对排放的影响
  苯是公认的致癌物,同时也是汽车尾气中含量最多的有毒污染物,它在汽油中会通过蒸发和不完全燃烧等途径排入大气,对空气造成严重污染,对HC和CO排放也有重要影响。尾气中苯含量会随汽油中苯、芳烃含量增加而上升。汽油中苯含量对废气中苯的影响程度大约是汽油中甲苯、乙苯、三甲基苯等烷基芳烃的10倍[2]。因此,欧盟、澳大利亚和俄罗斯等国的汽油标准中均对该指标加以限制,一般规定为不大于5 %(v/v)。但是作为环保要求,各国政府及有关机构还可做出更严格的限制。
  2、生物柴油对排放的影响[3]
  生物柴油主要是由C、H、O三种元素组成.以菜籽油制备的生物柴油为例,其主要成分是软酣酸、硬脂酸、油酸、亚油酸等长链饱和或不饱和脂肪酸同甲醇或乙醇等醇类物质所形成的醇类化合物。
  2. 1 生物柴油对CO排放的影响
  生物柴油对CO排放有一定的降低效果,随着混合比例的增加,CO排放降低比例增大,但效果不是很明显。根据国内外的研究资料,发动机的CO排放随掺烧比例的增加而下降,掺烧10%生物柴油的混合燃料,CO排放变化很小,只有0.1%左右,掺烧20%的生物柴油时CO排放下降约在1%左右,掺烧30%的生物柴油时CO排放下降约在4%左右。
  2.2 生物柴油对HC排放的影响
  生物柴油对HC排放有明显的降低效果,随着混合比例的增加,HC排放降低比例增大,因此,提高生物柴油的混合比例可以降低HC排放。掺烧10%的生物柴油,HC排放降低相对较少,在大部分工况点的HC排放降低10%左右,也有少部分工况点HC排放略有增加,整体平均降低3%左右。
  2.3 生物柴油对NOx排放的影响
  随着生物柴油掺烧比例的增加,NOx排放量略有增加.根据国内外的研究资料,掺烧10%的生物柴油几乎在所有工况NOx排放都有所降低,而掺烧20%和30%生物柴油后,NOx排放略有增加,但增加量比较少,整个工作范围平均增加只有1. 5%左右,NOx增加基本在3000rpm以上的工作区域。
  2.4 生物柴油对颗粒物排放的影响
  柴油机掺烧生物柴油可以明显降低发动机的颗粒物排放,颗粒物排放随生物柴油掺烧比例的增加而降低。从10%的掺烧比例增加到20%.排放降低大约一倍,继续增加到30%后颗粒物改善变缓。在整个柴油机工作范围内,燃用B10颗粒物比柴油平均降低10%左右,燃用B20颗粒物则比柴油降低30%左右。
  3、改善排放的措施
  在汽车上装置闭环控制电喷抗硫效果好的三元催化转化器,可以减少硫含量对排放的影响。
  对于生物柴油我们可以使用乳化生物柴油,生物柴油加一定比例的水乳化后形成乳化油。燃用乳化油会促进发动机的燃烧更完善,从而起到提高燃烧效率和热效率、降低比油耗、改善排放指标的效果。其次利用多次喷射,多次喷射相当于减小了主喷射的喷油提前角,从而可以降低NOx排放。采用多次喷射,燃烧室内形成多个碳烟生成区。由于第一次喷射后的燃烧产物为主喷射形成了一个高温的燃烧环境,燃油燃烧速度随之加快,有利于减少碳烟的排放。
  4、结束语
  降低汽油中硫含量对于降低汽车尾气污染物排放有着很大的作用,同时烯烃、芳烃含量的降低也可带来同样的效果,并且提高油品的抗爆性能也可以降低尾气污染物排放。随着石化能源的急剧减少及日益严格的排放法规,而且生物柴油的原材料是可再生资源,发展好生物柴油我们可以摆脱对石化资源的依赖,因此生物柴油有着良好的市场前景。
  参考文献:
  [1]中国汽车工业年鉴[N].中国汽车市场年鉴编委,2011
  [2]廖光华. 汽油质量标准对污染物排放标准的影响[J].石油库与加油站,2010,8:43-45.
  [3]苗启乐,张孝铭,宋海清等. 汽油组成对发动机及整车排放影响研究进展[J].用油全方位, 2010,8:43-47.
  [4]程显兵. 生物柴油对柴油机排放影响的研究综述[J].技术研发,2010,1:86.

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