生物柴油让国Ⅳ并不遥远

   很多专家认为，国Ⅲ柴油机达到国Ⅳ标准只有一个途径，即加装尾气后处理装置。有两种尾气后处理系统可供选择，一是SCR（选择性还原催化器）；二是EGR（废气再循环系统）+DPF(颗粒捕集器)。可是，清华大学汽车工程系汽车安全与节能国家重点实验室副主任、博士生导师王建昕指出，尾气后处理系统成本高、结构复杂，达到国Ⅳ排放标准可以换个思路———使用生物燃料。

    生物柴油减排效果有差异

    王建昕告诉记者：“生物柴油的原料很多，包括各类油料作物、富油木本植物以及废弃的食用油。将棉籽油、大豆油、菜籽油、棕榈油、废弃油与柴油的尾气排放效果相比较，总体来说，生物柴油可以降低37%~80%的颗粒物排放。由于不同原料的物理性质不同，减排效果有所不同。”

    一般来说，尾气中的颗粒物主要包括碳烟、硫酸盐和可溶有机物(SOF)。在碳烟方面，生物柴油的含氧量越高、黏度越低，降低碳烟的效果越好。在硫酸盐方面，如果在生物原料中采用低硫或无硫的原料，就可以明显降低硫酸盐的含量。

    在SOF方面，生物柴油会较大幅度地增加SOF在颗粒物中的比例，影响减排效果。试验结果显示，在柴油的颗粒物排放中，SOF所占的比例不会超过30%，而在生物柴油的颗粒物排放中，SOF所占的比例都在40%以上，在很多工况下，甚至超过50%。

    王建昕说：“使用生物柴油后，随着尾气中碳烟含量的大幅下降，SOF可能成为颗粒物中的主要成分。SOF含量增加的主要原因是生物柴油中未燃碳氢量增加，如果选择高十六烷值的生物原料就可以缓解这个问题。”

    除颗粒物之外，尾气中的另一项主要污染物为氮氧化物，试验结果显示，生物柴油可能使氮氧化物的含量增加10%~20%，5种生物柴油氮氧化物的尾气含量相差10%。王建昕说：“氮氧化物含量升高的主要原因是生物柴油含氧量高。由于生物柴油的这个性质无法改变，只能采用推迟喷油时间或废气再循环等方法改善发动机的燃烧性能。”

    混合生物柴油减排效果好

    由于不同的生物柴油对汽车尾气排放效果的影响很大，设计一种性能优越的生物燃料非常重要。

    “通过研究生物柴油对发动机尾气排放效果的影响，我们认为含氧量高、十六烷值高和含硫量少的生物柴油是比较理想的选择。”王建昕说：“通过研究多种生物柴油的性质，我们设计了新的燃料方案，即生物柴油占50%，柴油占35%，碳酸二甲酯(DMC)占15%。”

    对此设计方案，可能很多人会提出疑问：为何不能单独使用生物柴油，而需要掺入柴油和DMC。

    王建昕介绍说，掺混柴油是新燃料适应原始发动机的必然选择。由于与柴油的物理和化学性质不同，生物柴油无法适应原始发动机的燃烧过程。生物柴油与普通柴油混合后，可以增强对发动机的适应性。此外，生物柴油低温流动性差，无法适应北方地区寒冷的外部环境，掺混柴油可以明显提高新燃料的低温性能。

    掺混DMC的目的是为了进一步降低颗粒物排放。生物原料的自身含氧量不能满足大幅度降低颗粒物排放的需要，因此，需要添加含氧量高的DMC。如果考虑到资源供应现状，可以用乙醇来替代。

    混合生物柴油使国Ⅲ变国Ⅳ

    “我们将生物柴油、普通柴油和DMC的混合燃料用在康明斯国Ⅲ发动机上，这种新燃料能使国Ⅲ发动机达到国Ⅳ排放标准。”王建昕说。

    记者了解到，在发动机稳态循环试验ESC中，颗粒物和氮氧化物的排放量分别为国Ⅳ排放标准限值的75%和85%。在发动机瞬态循环试验ETC中，颗粒物和氮氧化物的排放量分别为国Ⅳ限值的77%和90%。

    王建昕说：“在发动机不用任何尾气后处理装置的情况下，生物柴油有可能使国Ⅲ发动机达到国Ⅳ排放标准，希望生物柴油可以先在城市公交车和市政车上试用，以便获得更多试验数据，为日后新燃料的改进打下良好基础。”

    相关专家评价说：“我国已在生物柴油制备方面具备了较强的能力，如果积极与国外专家进行有效交流，我国可能成为研发生物柴油的先进国家。”