柴油机燃用甲醇_柴油燃烧与排放特性试验研究

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1、2015年2月农机化研究第2期柴油机燃用甲醇/柴油燃烧与排放特性试验研究赵洋，王忠，李瑞娜，刘帅，王燕鹏(江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013)摘要:通过配置3种甲醇掺混比例(M5、M10、M15)的甲醇/柴油混合燃料，在不改变柴油机结果参数的条件下，对比研究了柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的燃烧和排放特性。结果表明:与柴油相比，随着甲醇掺混比的增加，柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的缸内最大爆发压力升高，最大压力升高率增加，燃烧始点推迟，瞬时放热率曲线呈单峰分布，放热率峰值增加，其对应的曲轴转角滞后，滞燃期延长;NOx排放略有增加，碳烟排放

2、得到明显改善，CO和HC排放在小负荷时略有增加，在大负荷时增加明显。关键词:甲醇;柴油机;燃烧;排放+中图分类号:TK4212文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)02－0236－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.02.056柴油机燃用此混合燃料的性能研究。结果表明，由于0引言预混燃烧量的增加、燃料富氧和扩散燃烧的改善，发柴油机以其热效率高、油耗低、动力强劲和可靠动机热效率随甲醇含量的增加而改善。王继先等［7］耐用而得到广泛的应用。但柴油机的碳烟排放较高，人通过采用化醇器法进行了预混合甲醇的试验。其中的

3、多环芳香烃(PAHs)和多环芳香烃的硝基化合结果表明，在甲醇的吸入量为22%～56%的范围内，［1－3］物具有致癌性。随着排放法规的日益严格，降低柴油机的工作性能稳定、动力性和经济性均有提高、柴油机碳烟排放已成为国内外学者研究的重点。燃排气烟度明显改善，并在常温下具有良好的起动性［8］油品质、柴油机燃烧系统、柴油机燃烧过程等对碳烟能。王利军等人对发动机在高比例甲醇柴油双燃的形成有很大影响。在这些因素中，燃油品质对碳烟料工作模式下的排放特性进行了研究。结果表明，发的形成有重要作用。动机的HC和CO排放有所升高，但NOx和碳烟排放甲醇作为一种清洁替代燃

4、料，具有含氧量高、汽大幅度下降。化潜热大、着火极限宽等优点。利用甲醇沸点低、混采用正丁醇、异戊醇和生物柴油作为助溶剂，配合气形成均匀及燃烧速度快的特点，可以有效抑制燃置3种甲醇掺混比例(M5、M10、M15)的甲醇/柴油混［4］烧后期碳核的形成，降低柴油机的碳烟排放。另合燃料。在不改变柴油机结果参数的条件下，对比分外，由于甲醇的汽化潜热较大，在形成混合气时会产析了柴油机燃用不同甲醇掺混比的甲醇/柴油混合燃生冷却效应，使进气温度降低，从而提高充气系数，在料的示功图、压力升高率和燃烧放热律等参数，考察［5］一定程度上可以改善发动机的燃烧情况。但由于了甲

5、醇掺混比对NOx、碳烟等常规排放污染物的影甲醇和柴油的极性差异很大，在柴油机上进行甲醇/响，为推广甲醇燃料在农用单缸柴油机上的应用提供柴油的大规模推广应用仍需要大量的理论和试验研相关的理论依据。究，以解决甲醇与柴油互溶性问题，并优化甲醇对柴1燃料性质与试验方案［6］油机燃烧与排放的影响。黄佐华等人通过添加助溶剂形成一种稳定的柴油/甲醇混合燃料，并开展了试验采用单缸风冷式186FA非道路用柴油机，其被广泛用作5．0～6．5kW左右的水泵和发动机机组的#收稿日期:2014－03－06配套动力。柴油机的主要技术参数如表1所示，0柴基金项目:国家自然科学基

6、金项目(51376083);江苏省高校自然科学油、M5和M15的主要理化参数如表2所示。M5、M15基金项目(10KJA470009，13KJA470001);江苏省2013年表示甲醇质量分数分别为5%、15%的甲醇/柴油混合度普通高校研究生科研创新计划项目(CXZZ13－0672);燃料。由表2可以看出，随着甲醇掺混比的增加，混2011年江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)作者简介:赵洋(1988－)，男，江苏连云港人，博士研究生，(E－合燃料的十六烷值、低热值、粘度有所降低。这主要mail)zhaoyangujs@163．com。是由于

7、甲醇本身的十六烷值、低热值和粘度较低的原·236·2015年2月农机化研究第2期因。混合燃料的含氧量随着甲醇掺混比例的增加从0高较为明显，且随甲醇掺混比例的增大而增大。这主上升到4．7，这主要是由于甲醇的含氧量高到47%，要是因为:①M5和M15燃料的滞燃期较长导致形成混合燃料中的氧主要来自于甲醇。的混合气数量较多;②甲醇/柴油由于在助溶剂的作在186FA柴油机的结构参数和供油提前角不做用下形成“油包醇”型小颗粒乳化液，燃料喷入气缸改动的条件下，选取了3种甲醇掺混比例(0%、5%、后，产生的“微爆”效应，使进入气缸的燃料与空气能15%)与柴油进行掺

8、混，形成柴油/甲醇的混合燃料，形成较均匀的混合气;③燃料的自供氧起到了助燃作分别记为M0、M5、M15。按照负荷特性的试验