摘要：为了减少传统石化柴油排放的尾气造成的环境污染，本文利用在石化柴油中混合一定较低比例的生物乙醇，并分别用实验测试添加了四种不同混合比例的无水酒精和一般酒精的柴油机排放，结果表明，柴油机燃油消耗率随添加酒精比例的增加而增加，但颗粒物浓度，NOX浓度值和HC浓度均随酒精添加比例的增加而减低，说明生物乙醇的添加能改善柴油机的尾气排放，减少环境污染。

    0 引言
    柴油是重型运输机械、农用机械和工程机械的主要燃料，但由于柴油机颗粒物浓度，NOx浓度和HC浓度排放较高，使柴油机的发展受到越来越严格的环保法规的制约。
    为了满足能源消耗需求增长和控制环境污染，世界各国都在寻求柴油机的替代能源，车用替代性燃料包括：氢燃料、酒精燃料、天然气、二甲醚和生物柴油等。但部分燃料特性、燃料性质和燃料供应方式均要求修改原发动机设计，故使用时必须重新修改发动机供油系统，无法直接用于车辆上。生物乙醇无须重新改装发动机供油系统，可直接使用柴油发动机，且国外柴油车辆的测试报告结果显示，石化柴油混合一定较低比例的生物乙醇，使用时并不会对发动机产生不良影响。

    1 实验设备与方法
    本研究在市售国标0号柴油中分别添加5%、10%、15％和20％的高纯度99.9％无水酒精及纯度95.8％的一般酒精使用于柴油发动机上，并对两种酒精的不同特性和不同添加比例进行有关发动机燃料消耗率和各废气排放的比较分析。
    1.1实验设备
    本研究使用的实验设备示意图如图1所示。搅拌器对燃油箱中的不同油品给予充分搅拌，以保证混合均匀，添加酒精的柴油燃料经三通阀分别送至量油计并输往稳压油泵，再压送至单缸柴油发动机的喷油嘴，实验采用四行程单气缸水冷直喷式柴油发动机。

    1.2实验用燃料
    实验用柴油为国标0号柴油，以及高纯度的99.9％无水酒精和纯度95.8％的一般酒精共三种，油品理化性质如表1所示，由表1得知，高纯度无水酒精和一般酒精的含氧量皆较国标0号柴油高，若添加在0号柴油中能使燃烧效率提升并减少黑烟的排放。此外，因高纯度无水酒精的酒精浓度比一般酒精高，故含水量较一般酒精低。为了明确实验燃料的区别，因此，在国标0号柴油中添加高纯度无水酒精的燃料称为A混合燃料，添加一般酒精的燃料称为B混合燃料，两种混合燃料所添加的酒精比例相同，分别为5%、10%、15％和20%，故分别简称为A5、A10、A15和A20，以及B5、B10、B15和B20等八种。另由于B燃料的酒精水分量较高，因此，需使用乳化剂来调配，以提高混合燃料的稳定性。

    1.3实验方法
    在不改变单缸直喷柴油发动机原有设计参数（喷油正时、压缩比、喷油嘴位置、喷油角度等）的情况下，将八种混合燃料分别使用于柴油发动机，发动机的转速设置在1800 r/min，负荷设定在全负荷起到40 N·m、35 N·m、30 N·m、25 N·m、20 N·m轻负荷（T=15 N·m）下进行实验得到燃油消耗率（BSFC）、颗粒物浓度，NO、浓度和HC浓度。

    2 实验结果与分析
    在上述实验设备下，严格按照实验方法要求，实验结果和分析如下：
    2.1燃油消耗率（BSFC ）
    表2所示为发动机转速在1800 r/min时，各负荷下的BSFC总平均值与不同混合比例的两种混合燃料A与B的比较。从表中可知A和B两种混合燃料的BSFC值均随添加酒精比例的增加而增加，这是由于酒精的热值较柴油低的关系，因此，混合燃料中添加酒精比例越高则热值越低，油耗也会相对的随之增加。

    此外，B燃料不同混合比例的BSFC总平均值均较A燃料高，这是因为B燃料中的含水量较A燃料多，而使B燃料热值较A燃料低，故BSFC值较A燃料高。又从表中得知不同混合比例B燃料的BSFC总平均值分别较A燃料高约3.71% 、4..67% 、5.19％及7.15%。

    2.2颗粒物浓度
    表3是发动机转速在1800 r/min时各负荷下的颗粒物浓度总平均值与不同混合比例的两种混合燃料A与B的比较。从表3可知A与B混合燃料的颗粒物浓度值均随酒精添加比例的增加而减低，其主要原因是酒精的含氧量较高，故在燃烧过程中有助燃的效果，使燃烧更加快速和完全，提升燃烧效率，从而抑制黑烟的生成。

    同时可以发现B燃料的颗粒物浓度总平均值均随酒精添加比例的增加而均较A燃料低，这是因为B燃料含水量较多的关系，在燃烧过程中产生微爆现象，促使燃烧速率加快而减低颗粒物浓度值。从表中可得知，不同混合比例B燃料的颗粒物浓度平均值分别较A燃料低约24.60%、 18.30% 、18.40％以及22.71%。

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