生物柴油是一种无与伦比的替代燃料，旨在将其价值扩展到化石燃料、柴油发动机的寿命和清洁度。由于其封闭的碳循环，减少了对国外燃料的依赖，减少了温室气体的排放。生物柴油的诸多优点被一些缺点所克服，如氮氧化物排放量的增加，它与寒冷天气条件的不兼容性，以及发动机部件更换的定期间隔，如燃料过滤器，油箱和燃料管路堵塞。通过添加纳米颗粒作为燃料添加剂，可以进一步提高燃料性能并克服其缺点。近年来对燃料添加剂的研究表明，纳米颗粒(金属、非金属、含氧、有机和复合)与柴油-生物柴油燃料乳剂的包合。实验结果表明，该燃料混合物的热物理性能得到了改善，传热速率得到了提高，稳定性得到了提高。此外，随着纳米流体添加剂用量的增加，发动机性能参数有所提高，尾气排放量有所减少。

近年来，随着工业与交通运输业的飞速发展，世界对柴油的需求量日益增加。另外随着人们环保意识日益增强，由于柴油燃烧不完全所造成的环境污染问题，也越来越受到人们的关注。解决这些问题的有效方法之一就是上文中提到的逐渐受到人们重视的纳米柴油技术。

其已被证明在发动机尾气净化方面具有优良的效果。而稀土金属在机外的催化功能正被迁移应用至发动机缸内，直接催化机内洁净燃烧。普通的固体介质因较大的密度和粒度，难以直接被添加至缸内参与燃烧，然而纳米颗粒却因具有较小的粒子尺寸、较高的面容比和增强的化学反应活性而得以采用。在柴油中加入纳米级的添加剂颗粒可以使燃油燃烧更加充分，污染物排放大幅降低。

张东恒等发现纳米颗粒加入柴油中使发动机节油7%左右，同时总碳氢化合物、颗粒物等排放物明显降低。H. Tyagi等通过热板点火几率试验发现在柴油中加入纳米颗粒可以增强热辐射和热质传递，从而缩短了着火延迟期，改善发动机的动力性和经济性。目前对纳米柴油的研究仅限于发动机燃烧与排放等宏观特性，而燃油的挥发和氧化过程直接关系着发动机的燃烧和排放性能。纳米燃油在热重条件下的特性可为了解缸内油束的挥发与氧化过程提供一定的参考.J. W. Goodrum运用热重法研究了动植物油脂生物柴油的挥发性和沸点。胡宗杰等采用热重分析法研究了不同初始厚度柴油油膜的蒸发特性，分析了加热速率、油膜厚度和气氛流量等对油膜蒸发的影响。

纳米粒子因其小尺寸和表面效应，具有良好的导热性能，可促进燃油射流油束的雾化蒸发过程，提高柴油机燃烧效率，从而提高平均有效压力以实现柴油机功率密度的提升及减少污染物排放。

2. 研究的基本内容与方案

（1） 选择不同特性的纳米金属及金属氧化物颗粒，选择不同的分散剂制备混合均匀稳定的纳米柴油。首先参考其他文献，确定目前最佳效果所勇的纳米金属颗粒及分散剂。然后设定多组不同浓度的纳米金属颗粒的配重及分散剂的配重。

（2） 制备纳米柴油，称取适当质量的纳米粒子和所选分散剂，将其加入柴油介质中，并通过物理搅拌、超声振荡等方式，制取几种不同配比的纳米柴油。首先将纳米金属颗粒机分散剂放置于精准电子城上进行衡量，调配不同的配重的纳米金属颗粒及分散剂进行配置，随后将每一组加入等量的同等浓度柴油，首先先用磁力搅拌器将纳米金属颗粒及分散剂在柴油中，每组样品搅拌20mins。随后将初次搅拌后的样品置于超声波震荡仪进行震荡30mins后再次将样品放置在磁力搅拌器上进行搅拌扩散。

（3） 进行试验后，需要采用热重分析法研究纳米柴油的燃烧特性，通过仪器获得样品剩余量随温度或者时间变化规律，测量样品在氧化过程中的瞬态质量变化，得到样品的氧化反应速度，并研究纳米柴油的相关物理化学性质。在多组发动机燃烧实验中研究不同配比纳米柴油的燃烧特性，由高速纹影系统对其进行定量和定性分析和研究，并进一步验证纳米颗粒添加至燃油中对发动机性能改善的效果及其作用机理.

（4） 收集实验数据，结合理论进行统计和分析，分别从油耗,净化,功率等多方面进行总结，最终得出纳米柴油的燃烧特性。

[1] Miyamoto N, Hou Z, Harada A，et al. Characteristics of diesel soot suppression withsoluble fuel additives [J]. SAE Technical Paper2001, 871612.