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随着排放法规的日益严格和化石燃料储量的迅速减少,开发使用清洁替代燃料成为同时解决环境问题和能源危机的有效手段之一。乙醇和正丁醇作为可再生含氧燃料,可有效改善柴油机燃烧和排放性能,具有较大应用潜力。本文采取台架试验与数值模拟相结合的方式研究了不同混合比例的乙醇/正丁醇/柴油混合燃料对柴油机的燃烧性能、排放性能和经济性的影响,并改变燃油喷射始点,研究了喷油提前角对缸内温度、NO和Soot排放的影响。本文依照混合燃料的氧含量配置了四种不同比例的混合燃料,体积分数分别为:5%乙醇、13%正丁醇和82%柴油;10%乙醇、5%正丁醇和85%柴油;10%乙醇、18%正丁醇和72%柴油;15%乙醇、10%正丁醇和75%柴油。依次记为E5B13、E10B5、E10B18和E15B10。开展了乙醇/正丁醇/柴油混合燃料的互溶性试验,并对混合燃料的部分理化特性进行了分析。结果表明:乙醇/正丁醇/柴油混合燃料具有良好的互溶稳定性,混合燃料的氧含量和汽化潜热值增大,粘度、密度、十六烷值和低热值减小。在186FA柴油机上燃用乙醇/正丁醇/柴油混合燃料,并对燃烧性能、排放性能及经济性进行研究。结果表明:额定转速全负荷工况时,缸内压力、压力升高率和瞬时放热率峰值均随混合燃料中乙醇和正丁醇掺混比的增加而升高。当混合燃料中氧含量相同时,乙醇所占比例较大的混合燃料的缸内压力、压力升高率和瞬时放热率峰值较高。与柴油相比,乙醇/正丁醇/柴油混合燃料的碳烟排放降低。中小负荷时,混合燃料NO_X排放降低,CO排放升高;全负荷时,NO_X排放升高,CO排放降低。E5B13和E10B5混合燃料的HC排放降低,E10B18和E15B10混合燃料的HC排放升高。当混合燃料中氧含量相同时,乙醇所占比例较大的混合燃料的碳烟和NO_X排放较低,HC排放较高,中小负荷时的CO排放较高,而全负荷时的CO排放较低。柴油机燃用乙醇/正丁醇/柴油混合燃料时,有效燃油消耗率和有效热效率升高。利用FIRE软件对乙醇/正丁醇/柴油混合燃料的缸内工作过程进行了数值模拟计算,并改变燃油喷射始点,研究了喷油提前角对燃用柴油和E15B10的缸内温度、NO和Soot排放的影响。结果表明:添加乙醇和正丁醇后,混合燃料的缸内平均温度峰值有所上升,高温区域增加,氧原子分布区域增加;混合燃料的NO生成时刻推迟,最终生成量与浓度分布范围增加;Soot生成时刻推迟,最终生成量与浓度分布范围减小。随着喷油提前角的增大,燃用柴油和E15B10的缸内平均温度峰值升高,峰值时刻提前;NO生成时刻提前,最终生成量增加;Soot生成时刻提前,最终生成量减小。与柴油相比,改变喷油提前角对燃用E15B10混合燃料的缸内温度、NO和Soot排放的影响更明显。