甲醇-柴油混合燃料对发动机燃烧及排放特性的影响.pdf

高等学校工程热物理第十六届全国学术会议论文集编号：C－100008甲醇-柴油混合燃料对发动机燃烧及排放特性的影响潘永方徐斌吴健马志豪王鑫（河南科技大学车辆与动力工程学院洛阳471003）（联系电话：[phone]E－mail：[e-mail]）摘要：在一台YTR3105直喷式柴油机上进行了小比例甲醇柴油混合燃料发动机的燃烧及排放特性试验研究。结果表明：在相同的平均有效压力和转速下随着甲醇含量的增加燃料着火延迟相应增大使得燃烧过程向上止点后移动。混合燃料的滞燃期比柴油长预混燃烧放热率峰值增大燃烧持续期缩短缸内最大爆发压力和压力升高率增加。与纯柴油相比甲醇柴油混合燃料HC排放有所升高但NOx和碳烟排放降低。大负荷时CO排放显著下降。关键词：甲醇；柴油机；燃烧；排放随着石油资源日益匮乏和全球环保意识的增强迫切需要寻找可以更有效降低发动机有害物质排放的方法。从环保和节能的角度寻找其它替代燃料是目前柴油机应用急需解决的问题。甲醇是一种可再生的含氧清洁燃料它可以从煤、天然气、生物等原料中制取凡是可以得到CO和氢气的原料都可以合成甲醇生产甲醇的工艺也比较成熟。甲醇与汽油混合燃烧的研究较多因为甲醇有很高的辛烷值混合后能提高燃料的抗爆性且与汽油较易混合。而甲醇物化性质与柴油差别较大在柴油中掺烧甲醇比汽油困难因此对其应用于柴油机的研究工作还有待深入对柴油机性能影响的结论尚需探讨。目前对柴油机燃用甲醇的研究主要有甲醇与柴油直接混合1、甲醇与柴油缸内双喷射4、甲醇进气管低压喷射柴油缸内引燃双燃料燃烧方式等5。应用甲醇与柴油直接混合方式的发动机结构变动小使用成本低易于推广使用具有较大的应用前景。本文在对现有柴油机结构不做任何变动的条件下将甲醇-柴油混合燃料使用在现有柴油机上对比研究了小比例甲醇-柴油混合燃料的动力性、经济性以及燃烧排放特性为甲醇柴油燃料的推广应用提供了试验参考。1试验燃料基金项目：河南省科技攻关计划项目(0524260048)；洛阳市科技发展计划项目(0701026A)试验所用原料为常规商业0号柴油和分析级无水甲醇。试验中配置了3种燃料:分别为纯柴油（M0）和掺混体积含量5%、10%甲醇的混合燃料（M5、M10）。为了保证燃料混合均匀在混合燃料中添加了适量的助溶剂混合物。试验用混合燃料的理化特性对比如表1所示。表10#柴油和甲醇柴油混合燃料的理化性质名称甲醇0#柴油M5M10密度(20℃)/g·cm-30.7960.8530.8550.857运动粘度(20℃)/m2·s-11.25.14.924.77表面张力(20℃)/dyn·cm-122.731.330.128.6闪点（闭口）/℃1174.715.215.0低热值/MJ·Kg-119.845.343.441.42试验设备及方法试验是在一台3缸、四冲程、水冷、非增压直喷式柴油机上进行的。发动机的主要技术参数见表2。表2YTR3105柴油机的技术参数型式三缸、水冷、四冲程缸径×行程/mm105×120排量/L3.117燃烧室形状ω型压缩比17:1供油提前角17°CA最大扭矩/转速192N·m/1500r·min-1额定