乘用车柴油机燃用丁醇柴油混合燃料的试验研究

摘要

由于世界能源危机和汽车尾气对大气环境污染的日益严重，规划与发展内燃机清洁代用燃料已引起了全世界范围研究者的高度重视。本文首先对丁醇和柴油直接混合的相溶性和稳定性进行了试验研究；然后在某乘用车柴油机上对四种丁醇掺混比例(0、20％、30％和40％丁醇)的丁醇柴油混合燃料进行了不同转速负荷特性试验，分析了其对柴油机的燃烧过程、动力性、经济性和排放的影响；最后基于不同质量的两款乘用车典型发动机工况，分别进行了不同丁醇比例混合燃料的台架试验，研究丁醇柴油混合燃料对乘用车的加权经济性的影响。
　　 相容性和稳定性试验表明：柴油和丁醇直接混合的相溶性和稳定性都很好，混合燃料能在很长一段时间内都不分层且保持良好的稳定性，无需其他的助溶剂，这对丁醇燃料推广起基础性的作用。
　　 燃烧特性试验表明：燃用丁醇柴油混合燃料的缸压以及燃烧放热率相对纯柴油有升高的趋势。随着丁醇掺混比例的提高，缸内最大爆发压力、最大压力升高率均升高，但增长幅度不大；混合燃料在小负荷工况的滞燃期比纯柴油延长，随着负荷增大滞燃期缩短，混合燃料的燃烧持续期较纯柴油有缩短的趋势。
　　 负荷特性试验表明：即使丁醇柴油体积掺混比例达到40％，柴油机的经济性和动力性影响仍很小。从能量角度分析，混合燃料有助于改善柴油机的能量利用率。随着丁醇掺混比例的增加，NOx的排放较纯柴油略有上升，但烟度排放降低效果明显；小负荷工况下，HC的排放随着丁醇比例的增大而增加，大负荷工况下排放量与纯柴油相差不大。CO的排放在小负荷随丁醇比例的增大而增加，在大负荷变化趋势相反。典型工况试验结果表明：乘用车燃用丁醇柴油混合燃料的油耗增幅在5％以内。
　　 综上所述，丁醇是一种很有前景的代用燃料，能在保证动力性和经济性的同时与柴油实现较大比例掺烧，因此在柴油机上有着较大的应用潜力。