概要
至2009年8月底，我国机动保有量为180018512辆。其中，汽车(含三轮汽车和低速载货汽车)71856993辆，摩托车92387571辆。（中国新闻网）。汽车给我们带来便利，时也产生了能源危机与环境问题，日本、德国和美国的汽车耗能分别占到了终端消费的23％、24％和31％，OECD国家平均是27％，中国现在是6.2％，这个比例无疑会继续上升。在日本一辆汽车的年均耗油是1.1吨(标油换算)，美国是2.2吨，而中国是2.1吨。汽车成为能源消耗及环境污染的大户。
石化燃料的消耗必然导致人们寻找代替燃料。生物柴油已经是人们关注已久的燃料，它有很多优点：可再生，有优良的理化和排放性能。燃用生物柴油后,发动机燃烧始点提前、最高燃烧压力增加、最高燃烧温度上升^[1]。生物柴油的氧量远远的高于石化柴油，所以体现了它优良的性能：着火滞燃期会缩短，碳烟的生成就会低于石化柴油；滞燃期缩短，气缸内的最高压力降低，氮氧化物的生成率降低；含氧量高，可以使C，H化合物充分的燃烧，减少CO，HC化合物的排放。所以只要改善生物柴油的喷雾性能，那么就可以很好的改善排放的性能。

• 生物柴油的理化性质与石化柴油的对比

表一  生物柴油和0^#的理化性质

性能指标	0＃柴油	生物柴油
密度（20℃,kg/m3）	858.1	878.5
运动黏度(40℃,mm2/s)	3.3	5.0
色度	16	11
冷滤点(℃)	2	2
倾点(℃)	0	0
闪点（闭口, ℃）	72	170
硫(%)	0.026	0.008
水分(%,V/V)	痕量	痕量
灰分(%)	0.06	最大0.03
酸值(mgKOH/g)	0.062	0.03
芳烃(%)	33.6	0
碘值(gl/100g)	1.9	105
十六烷值	43	51
馏程(90%,℃,)	355	350
含氧量（%）	0	10

分析生物柴油与石化柴油的理化性质，分析到很多优点：

1. 生物柴油的密度高于石化柴油，在同样的喷油系统中，喷入生物柴油的质量会高于石化柴油，但由于生物柴油的运动粘度，高于石化柴油，所以在喷油过程中两者的喷入质量近似。
2. 冷滤点低，有利于发动机的低温启动型，特别是在寒冷的冬季，有优良的表现。在不需添加剂的情况下，冷滤点能够达到-20℃。
3. 虽然生物柴油的运动粘度低，但也体现了另外一个优良的性质，具有较好的润滑性质，能够降低油泵、缸体、以及曲柄连杆的磨损。有利于延长发动机的使用寿命。
4. 高含氧量以及高十六烷值，使生物柴油的燃烧特性明显好于石化柴油。随着排放要求的不断提升。生物柴油具有特别的优势。
5. 生物柴油可再生，这是生物柴油另一个优点。随着石化柴油的不断消耗，生物柴油越来越的会走上一个新的台阶。生物柴油是可再生资源，几乎可以完全被微生物降解，相对于难降解的石化柴油，生物柴油对环境几乎没有污染。因为生物柴油的可再生，同时缓解了温室效应的增加，与石化柴油相比，生物柴油的碳是一个循环的过程，而石化柴油是不断的增加大气中的CO2总量。
6. 生物柴油的含硫量低于石化柴油，SO2和硫化物的排放减少30%。提高空气的质量，并有效的降低酸雨的形成。
7. 生物柴油的闪点高，有利于生物柴油的储存，运输。在使用方面具有良好的安全性。

综上优点：生物柴油的燃烧特性会明显的好于石化柴油。

• 生物柴油在应用在发动机上的研究现状

华中科技大学以及香港理工大学,柴油机燃用生物柴油的排放特性试验研究^[2]表明：与燃用纯柴油相比, 燃用生物柴油混合燃料可改善燃烧过程, 大幅降低HC、CO的排放，但同时会引起NO_X排放量的增大。燃用生物柴油可大幅降低微粒排放, 且随柴油中掺混生物柴油比例的增大, 降低程度也逐渐增大。长安大学，燃用生物柴油增压柴油机的性能和排放^[3]同样表明：与柴油相比,燃用B10 、B20 、B30 、B50 、B80 和B100 生物柴油的发动机碳烟排放平均降低了34.69 % ,NOx排放平均增加了25.01% ,HC 排放平均降低了33.05 %,CO 排放在满负荷下平均增加了11.13 %；虽然有效燃料消耗率有所增大,但有效能量消耗率平均降低了2.18 %；功率平均增加了5.34 %；生物柴油碳烟排放降低的百分比较NOx排放增加的百分比分别提高了7.01 %、15.37 %、14.17 %、10.45 %、6.73 %和4.39 %,因此,B20 掺混比最佳。
从上面的研究现状表明：生物柴油与石化柴油燃烧状况差异很大，NO_X、HC、CO以及微粒的排放具有明显的差异，这些都与生物柴油特有的性质有关。

1. NO_X排放量增加。影响NO_X生成的因素主要是高温、富氧。生物柴油本身的含氧量高于石化柴油，同时生物柴油十六烷值、闪点高，造成着火延迟期缩短，燃烧反应速率快，缸内压力急速升高，温度升高。给与了NO_X生成充分的条件。导致燃用生物柴油的柴油机NO_X升高。NO_X的排放需要有效的控制。
2. HC排放减少。HC的排放产生原因是，燃料的燃烧不充分，由于生物柴油的含氧量，与同等条件下的柴油相比形成了富氧，燃烧特性升高。同时生物柴油运动粘度低，具有的润滑性质，在这里也减少了活塞与气缸窜气减少HC的排放。
3. CO排放减少。柴油机的CO排放主要是，在喷入气缸内的油束需扩散燃烧，造成局部地区含油量高，不能够充分燃烧形成。柴油机的CO排放，主要是在低负荷和大负荷的情况下CO排放明显。由于生物柴油的本身的含氧量，在局部含油量高的地区，也能够很好的燃烧。所以有效的降低了CO的排放。
4. 微粒排放减少。微粒即碳烟，碳烟的形成因为某些大油滴，在短时间内不能够完成扩散燃烧，在高温、高压、缺氧的条件下生成。生物柴油的含氧量，能够有效的使液滴快速的裂解，燃烧。所以要比同等条件下的石化石化柴油优良。

长安大学，柴油—生物柴油混合燃料喷雾特性试验研究^[4]表明：随着生物柴油掺混比的增大,燃料黏度增大,喷雾锥角变小,Sauter^[5] 平均直径增大。北京理工大学，生物柴油喷雾特性试验研究^[6]表明：喷油持续期延长，其贯穿距离和喷雾锥角变大； 背景气压力增加,其贯穿距离减小,喷雾锥角加大。江苏大学，生物柴油和石化柴油喷雾特性的对比研究^[7] 表明：在相同的喷射条件下,生物柴油的索特平均直径和喷雾贯穿距大于石化柴油,而喷雾锥角小于石化柴油。
生物柴油的喷雾特性比石化柴油差，利用石化柴油燃油喷射系统，不能够把生物柴油的性能体现出来，所以要针对生物柴油喷雾，进入深一步的研究，开发生物柴油喷射系统。

• 结论

从以上的研究现状表明：

1. 生物柴油的燃烧特性比较好。明显的优于石化柴油，并且生物柴油是可再生资源，是我们要寻找的良好的代替燃料。
2. 生物柴油的喷雾特性比较差，喷雾贯穿距离大，喷雾锥角小。贯穿距离大，影响生物柴油在气缸内的喷射，增大气缸壁面喷油量。喷雾锥角减小影响燃油在气缸内部的扩散，相对于石化柴油，扩散均匀时间增长。这些都影响生物柴油的充分燃烧。
3. NOX排放的增多，需要有效的控制。因为生物柴油的燃烧效果比较好，其他的产物能够得到很好的改善，NO_X的增加，我们可以通过后处理的方式解决，比如用SCR的方式，把NO_X还原成氮气。对柴油机的排放能够得到良好的控制。

• 展望

生物柴油的可以做为良好的代替燃料，我们应该充分的利用好它，把它的优越性能充分的体现出来。针对其特点，在喷雾方面设计相关的燃油喷雾系统，有效的控制喷油量，喷油时间，以及喷雾锥角和贯穿距离，调节压缩比等方式，改善生物柴油的喷雾特性，使生物柴油的燃烧效率得到提升，充分的发挥生物柴油的优越