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在环境污染和能源危机的大背景下,寻找一种或多种可再生的清洁能源极其重要。正丁醇是一种可以通过发酵法制取的生物质燃料,因为正丁醇分子中含氧能够促进燃烧,可以替代汽油作为汽车燃料。另外废气再循环(EGR)技术是一种可以有效降低NO_X排放的净化手段。因此本文将在EGR氛围下研究汽油和正丁醇在不同的混合方式下对燃烧和排放的影响。试验分为两部分:第一部分为EGR氛围下正丁醇汽油预混直喷(混合燃料直喷GNDI模式,采用体积比的方式进行燃料混合),第二部分为正丁醇汽油燃料的复合喷射模式(汽油进气道喷射、正丁醇直喷G-NXDI和汽油直喷、正丁醇进气道喷射N-GXDI,采用能量比进行燃料混合),试验过程中将涉及到的变量有EGR率、掺醇比或直喷比(NBr或DIr)、点火提前角,现对研究工作进行如下总结:第一部分内容研究了GNDI模式,将正丁醇和汽油按照体积比的方式进行预混合,然后在缸内进行直接喷射燃烧。燃烧过程中,通过调节EGR阀来改变EGR率,然后对直喷发动机在不同的EGR率、掺醇比、点火提前角下对应的燃烧和排放特性进行了一系列研究,得到以下结论:1)在相同的EGR率下,随着掺醇比的增加,每循环理论放热总量持续降低,NDI模式最低,相较于GDI模式降低了0.83%;随着掺醇比的增加,缸温缸压均呈现先增高后下降的趋势,当掺醇比例为25%时具有最大的缸温和缸压。随着EGR率的增大,缸温和缸压呈现先上升后下降的趋势,在EGR率为5%时具有最大的缸温和缸压。IMEP值在掺混比为50%,EGR率为5%时具有最大值。2)在同一掺醇比下,随着EGR率的增加CO呈现先下降后上升的趋势,在15%时可以下降到最低值,THC不断上升,NO_X持续下降。另外在相同的EGR率下,随着掺醇比例的增加CO排放不断降低,THC先降低后上升,在25%时达到最低,NO_X排放也持续降低。3)在同一掺醇比下,微粒数量随着EGR率的增加,颗粒物粒径数量浓度有所降低。在相同的EGR率下,微粒总数量随掺醇比的增加呈现先降低后增加的趋势,当掺混比在25%~50%时,微粒的总数量浓度最低,存在最佳掺混比。第二部分研究了EGR氛围下双燃料的双喷射模式,两种燃料在不同的燃料喷射比例下调换喷射位置进行试验研究。按照能量比的方式控制直喷燃料喷入比例,然后对发动机在不同的EGR率、不同喷射方式和不同喷射比例下进行燃烧和排放特性分析。得到以下结论:1)在双喷射模式中两种喷射模式的每循环放热总量最大偏差为0.845%,在可接受的范围之内。随着直喷比例DIr的增加,缸温、缸压和IMEP值均先升高后下降,直喷比为25%时最大。当直喷比例由50%增大到75%时,IMEP急剧下降,因此最佳的直喷比例应该在0%~50%之间。另外在50%直喷比例下,随着EGR率的增大,缸温、缸压和IMEP呈现先增大后减小的趋势,在5%时达到最大值,所以在EGR率为5%时燃料燃烧较为充分。2)在双喷射模式中相同的直喷比例下随着EGR的增加,CO呈现先下降后上升趋势,THC排放逐渐上升,NO_X排放先升高后下降。在相同的EGR率下,G-NXDI模式下随着直喷比例增加CO略微降低,THC排放先下降后上升在25%左右达到最低值,NO_X排放持续下降。N-GXDI模式的CO不断上升,THC排放不断上升,NO_X排放先升高后下降。3)双喷射模式的微粒总数量浓度在相同的EGR率下均随着直喷比例的增加先下降后上升,当直喷比例为50%时,微粒总数量浓度最低。在EGR氛围下综合对比三种喷射方式,在相同的NBr或DIr下,相较于双喷射模式GDNI模式的IMEP值最低,G-NXDI模式最高。根据燃烧和排放分析可知,双喷射模式具有更好的燃烧和排放特性,双喷射模式在EGR率=5%,DIr=50%时具有更优的燃烧和排放特性。其中G-NXDI模式在燃烧和排放方面具有较好的优势,N-GXDI模式具有较好的微粒排放特性。