正丁醇-柴油对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

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正丁醇-柴油对柴油机燃烧及排放影响的试验研究

正丁醇-柴油对柴油机燃烧及排放影响的试验研究胡慧慧;王忠;吴婧;王飞;王燕鹏【摘要】通过配制不同正丁醇掺混比例的正丁醇‐柴油混合油，在不改变供油提前角和燃油系统的条件下，测量了柴油机燃用正丁醇‐柴油混合油的气缸压力、放热率以及NOx 、炭烟等排放污染物，探讨了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧过程的影响规律，分析了正丁醇对排放污染物的作用过程。

结果表明：正丁醇掺混比例为0％，5％，10％时，低转速、低负荷工况下，缸内最大燃烧压力分别为6．2MPa，5．9MPa和5．8MPa，与燃烧柴油相比略有降低；高转速、高负荷工况时，缸内最大燃烧压力分别为7．5MPa，7．6MPa，7．7MPa，与燃烧柴油相比稍有增加；随着正丁醇掺混比例增加，柴油机的CO和HC排放升高，在中低负荷下NOx 排放有所降低，高负荷时升高明显，平均增加了6．4％，炭烟排放降低明显，燃用正丁醇添加比例为5％和10％时，在高负荷下炭烟分别下降了25％和36％。

%n‐cylinder pressure ,heat release rate ,NOx and soot emissions of diesel engine fueled with n‐butanol‐diesel blend were measured and the effect of n‐butanol mixing ratio on combustion process was discussed by prepari ng the blended fuel with different n‐butanol content without changing the ignition advance angle and fuel system .Moreover ,the influence of n‐butano on exhaust pollutants was analyzed .The results indicated that the maximum in‐cylinder pressure were 6 .2 MPa ,5 .9 MPa and 5 .8 MPa and slightly decreased at low speed and low load ,and the pressure were 7 .5 MPa ,7 .6 MPa and 7 .7 MPa and slightly increased at high speed and high load when n‐butanol mixing ratio were 0% ,5% and 10% respectively .With the increase of mixing ratio ,CO and HC emissionsincreased ,NOx emission reduced at low load and increased by 6 .4% at high load ,and soot emission significantly improved and reduced by 25% and 36% respectively at high load while n‐butanol mixing ratio were5%and 10% .【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】6页(P76-80,86)【关键词】正丁醇;混合燃料;燃烧过程;排放;柴油机【作者】胡慧慧;王忠;吴婧;王飞;王燕鹏【作者单位】江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江 212013;江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江 212013;江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013;江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江 212013;江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江 212013【正文语种】中文【中图分类】TK411.71柴油机具有油耗低、动力性强等优点，但其炭烟排放高，其中的多环芳香烃(PAHs)和多环芳香烃的硝基化合物具有致癌性[1-2]。

丁醇-柴油双燃料发动机的燃烧和排放特性试验研究

丁醇-柴油双燃料发动机的燃烧和排放特性试验研究李鑫;董超;韩伟强;刘兴文;李博仑【摘要】为了深入研究丁醇同分异构体在双燃料发动机上燃烧和排放的差异,基于1台重型6缸涡轮增压柴油机,在转速1500 r/min、缸内循环总能量1280 J/cycle 工况下,针对正丁醇-柴油和异丁醇-柴油双燃料的燃烧和排放特性进行了试验研究.研究结果表明:随着柴油喷射定时的提前,正丁醇-柴油和异丁醇-柴油双燃料燃烧的最大缸内压力相位、放热率峰值相位和θCA10提前,最大缸内压力、缸内最高平均温度和燃烧持续期增加,放热率峰值和最大压力升高率先增大后减小,HC,CO和颗粒物排放降低,而NO x排放先增加后减少.在相同的柴油喷射定时和丁醇替代比条件下,相比于正丁醇-柴油双燃料燃烧,异丁醇-柴油双燃料燃烧的θCA10,θCA50和θCA90均提前,滞燃期和燃烧持续期变短,最大缸内压力、放热率峰值和最大压力升高率降低,HC和NO x排放较高,而CO和颗粒物排放较低.【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】8页(P77-84)【关键词】正丁醇;异丁醇;柴油;双燃料;燃烧;排放【作者】李鑫;董超;韩伟强;刘兴文;李博仑【作者单位】西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川成都 610039;国家汽车质量监督检验中心 ,湖北襄阳 441004;西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川成都 610039;西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川成都610039;西华大学流体及动力机械教育部重点实验室 ,四川成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TK421.2近年来，采用缸内直喷高活性燃料+气道喷射低活性燃料的双燃料(或RCCI)燃烧模式已成为国内外的研究热点。

该模式能够通过调节缸内工质的活性分布和梯度有效地控制燃烧相位、放热规律并降低压力升高率，可在全工况范围内实现稳定燃烧[1-2]。

正丁醇添加于柴油一生物柴油对柴油机性能及颗粒物排放的影响研究

来源。生物柴油应用于柴油机并取得良好的环境和能源效益已被很多文献所报道，B20（20%生物柴油和 80%化石柴油）则成为主流的掺混比例［3］。然而，相对于柴油，蔬菜油基生物柴油具油品波动较大，运动黏度高，从而引起缸内雾化差、碳残留高、供油系统阻塞和润滑油增厚凝结等一系列问题，这些缺陷限制了生物柴油在柴油机上的应用。
为了减少人类对化石能源的依赖和适应日益严苛的排放法规，可再生和清洁燃料在能源消耗中的应用研究持续受到广泛的关注［1］。以生物柴油和乙醇为代表的生物油，在减少柴油消耗和降低尾气排放方面呈现出极大的潜力，部分甚至已经完全替代化石燃料被应用于压燃式内燃机上。蔬菜油是通过醇酯反应获得的一种生物柴油，是一种非常有潜力的替代能源，其具有可再生、无毒、可生物降解等优点［2］，是一种无硫芳香族化合物，同时具有较高的十六烷值、高闪点和良好的润滑特性。目前，在欧洲地区被广泛研究的蔬菜油基生物柴油是蔬菜油甲酯，在美国则是大豆油甲酯，而棕榈油甲酯（PME）也被视为一种有潜力的替代燃料，因为其具有广泛的生产原料
几何直径呈减小趋势，颗粒相的多环芳香烃（PAHs）总数减少。
关键词：正丁醇；柴油；生物柴油；颗粒物；多环芳香烃
中图分类号：U464.172；U467.48
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2018）20-0129-04
Study on N-butanol Addition to Diesel-Biodiesel Effecting on Engine Performance and Particulates Emissions
LIU Bo
（College of Business Administration, Henan University of Animal Husbandry and Economy，Zhengzhou Henan 450008）

正丁醇-生物柴油双燃料高预混燃烧的着火机理

可以较好混合，发生自由基的交互反应，促进着火发生．优化燃烧控制参数可以保证着火和合适的燃烧相位．

关键词：发动机；正丁醇；生物柴油；双燃料；着火机理
中图分类号：ＴＫ４６２文献标志码：Ａ
文章编号：１０００—０９０９（２０１８）０１—００１０－１０
ＩｇｎｉｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＨｉｇｈｌｙＰｒｅｍｉｘｅｄＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎｆｏｒａｎＥｎｇｉｎｅＦｕｅｌｅｄｗｉｔｈｎ—Ｂｕｔａｎｏｌ／ＢｉｏｄｉｅｓｅｌＤｕａｌＦｕｅｌ
ＷａｎｇＸｉｎ，ＬｉｕＨａｉｆｅｎｇ，ＭａＳｈｕａｉｙｉｎｇ１（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＶｅｈｉｃｌｅａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００３，
Ｃｈｉｎａ；２．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＥｎｇｉｎｅｓ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｉｅｓｗｅｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｔｈｅｉｇｎｉｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｎＩＣｅｎｇｍｅｆｕｅｌｅｄｗｉｔｈ－
ｂｕｔａｎｏｌＰｏｉｏｄｉｅｓｅｌｄｕａｌｆｕｅ１．Ｔｈｅｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＣＦＤｐａｃｋａｇｅ（ＫＩＶＡｃｏｄｅ），ｃｏｕｐｌｅｄｗｉｔｈａｒｅｄｕｃｅｄ一ｂｕｔａｎｏｌ／ｂｉｏｄｉｅｓｅｌｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｗａｓｕｓｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｉｇｎｉｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｕｎｄｅｒｖａｒｉｏｕｓｂｉｏｄｉｅｓｅｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎｔｉｍｉｎｇｓ，ｂｌｅｎｄｒａｔｉｏｓａｎｄＥＧＲｒａｔｅｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｖａｒｉｏｕｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｈａｖｅｎｏｔｉｃｅａｂｌｅｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｌｏｗ —ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅ／７－ｂｕｔａｎｏｌ／ｂｉｏｄｉｅｓｅｌｄｕａｌｆｕｅ１．Ａｌｏｎｇｗｉｔｈｔｈｅｄｅｌａｙｏｆｔｈｅｂｉｏｄｉｅｓｅｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎｔｉｍｉｎｇ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｌｏｗ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｆｕｅｌｉｓｒｅｄｕｃｅｄ，ｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｍｉｄ— ａｎｄｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｙｒｏｌｙｓｉｓｒｅａｃｔｉｏｎｏｆｆｕｅｌｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｌｅａｄｉｎｇｔｏａｇｒｅａｔｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｃｔｉｖｉｔｙｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍＡｔｅａｒｌｙｂｉｏｄｉｅｓｅｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎｔｉｍｉｎｇａｎｄｌｏｗ／７－ｂｕｔａｎｏｌｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｎｄＥＧＲｒａｔｅ，ｔｈｅｌｏｗ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅａｃｔｉｏｎｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｐｒｏｄｕｃｔｏｆｂｉｏｄｉｅｓｅｌ（ＭＤ０２ｉｓｏｍｅｒ）ｏｃｃｕｒｓｅａｒｌｙ，ａｎｄａｌｓｏｔｈｅｌｏｗ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅａｃｔｉｏｎｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｐｒｏｄｕｃｔｏｆｎ－ｂｕｔａｎｏｌ（ｎＣ３Ｈ７ＣＨＯ）ｈａｓｔｈｅｓａｍｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｚｏｎｅｏｆＭＤｘＯ２．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｂｉｏｄｉｅｓｅｌｉｎｊｅｃｔｉｏｎ

柴油_正丁醇混合燃料层流扩散火焰中碳烟颗粒演变过程的实验研究

华中科技大学硕士学位论文摘要传统燃油发动机排放的碳烟颗粒的生成过程非常复杂，很多问题还未得到科学的解释，对于单一及多元碳氢混合燃料燃烧过程中碳烟颗粒生成与纳观形貌结构的演变规律还未得到详细研究。

本文主要基于基础燃烧手段，研究碳烟颗粒在层流扩散火焰中的生成特性，以期进一步理解其生成与演变过程。

首先，本文基于同轴射流火焰燃烧器研究了正庚烷、正丁醇以及二者的等体积混合物H50B50扩散火焰中碳烟颗粒的形貌和纳米结构的演变过程。

采用热泳探针法采样并使用透射电子显微镜TEM进行样本观测，借助图像处理软件和自开发程序SootFringe，对碳烟TEM图片进行处理，得到碳烟形貌和纳米结构参数。

研究结果显示，碳烟发展过程中基本颗粒粒径呈先增大后减小的趋势，积聚颗粒的分形维数基本呈单调增加的趋势；在正庚烷中掺混正丁醇可以有效减小产生的碳烟颗粒数量和尺寸，对降低碳烟排放效果显著。

在碳烟生长阶段，碳烟颗粒内部微晶长度会减小，层间距会增大；随后，碳烟石墨化程度增大，微晶长度增大，微晶曲率和层间距减小；在碳烟发展后期，外层大量微晶被氧化，微晶曲率会增大。

其次，基于同样的实验和分析方法，研究了柴油和柴油/正丁醇等体积混合物D50B50两种火焰中碳烟颗粒微观形貌和纳米结构的演变与差异。

结果显示，碳烟基本颗粒粒径和积聚颗粒分形维数的变化规律与正庚烷火焰的研究结果基本一致；在降低碳烟生成方面，掺混正丁醇对柴油火焰的降低效果比对正庚烷更显著。

另外，在柴油火焰中随火焰高度增加，碳烟颗粒的微晶长度逐渐减小，曲率和层间距逐渐增大；对单个碳烟基本颗粒内部的纳米结构参数进行统计分析表明，随着距碳核核心距离的增大，微晶长度呈单调增加的趋势，曲率先增大后减小，层间距单调减小。

最后，本文基于激光诱导炽光法LII，测量了正庚烷/正丁醇混合燃料和柴油/正丁醇混合燃料的扩散火焰碳烟浓度场，定量分析了火焰轴向和径向的碳烟体积分数的分布特点和不同燃料的火焰碳烟浓度场的差异。

正丁醇改性柴油研究

正丁醇改性柴油研究近几十年来，世界上的石油资源日趋于枯竭。

石油资源的紧张也给社会的发展也带来了极大的能源压力。

面对汽车的保有量急剧的增长和石油资源对地球生态环境的严重影响的双重压力，世界汽车界一直在寻找可以有效实现汽车工业可持续发展的解决方法。

我国是一个典型的“富煤少油”的能源大国，针对当前世界石油资源日趋于枯竭的现状，国内外许多科学家已经开始研究和寻找可持续性燃料。

在探索过程中，柴油汽车的发展也得到了充分的关注。

但因柴油汽车的发动机在废气排放方面仍然存在部分的问题，对此国内外许多的科学家都有在柴油中掺混添加剂的想法以求改善柴油机的排放性能，本文选择的添加剂是正丁醇，主要研究的是在柴油机中掺混不同比例的正丁醇对柴油机的排放性能产生的影响，并探究正丁醇在柴油机中的应用研究。

当今世界面临着化石燃料的缺乏和严重的环境污染两大严重的问题。

由于可使用的化石燃料总量为定值，所以当今全球化石燃料的储备逐日减少；同时化石燃料的需求量却不断增加且化石燃料的价格提高；外加目前国家对二氧化碳排放的严格限制，导致人们对于可替代化石能源和可再生能源研究的重视和关注日益增加。

燃用过多的大型化石燃料也会对全球环境的发展造成一系列的影响：大气污染、局部地区的酸雨增多和海水污染加剧了全球温室气体效应[1]。

随着全球劳动人口数量的持续快速增长和能源生产工业化的发展趋势，预计从2020年到2040年全球对可再生能源的需求量规模预计将逐年增加30%。

因当前时代的能源使用技术水平限制，人们对传统化石燃料的燃烧仍然具有较强的依赖性。

传统化石燃料燃烧会导致一系列污染物排放，包括一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等，其中这些颗粒物的主要有机污染成分之一就是碳烟。

这些有机污染物的排放过多对于人类健康和生态环境都会有非常大的影响和危害，国家为了控制相关的排放量，并制定了严格的燃烧排放的标准。

与一般汽油机的燃烧相比，柴油机的燃烧具有少量二氧化碳燃烧排放低、动力调节性能好、热效率高等的优点，能有效的控制和改善全球温室效应，所以汽车的柴油化已经逐渐的成为一种发展趋势。

柴油机燃烧乙醇柴油混合燃料的燃油经济性及排放特性研究

第２卷第１期２２年１月０１
汽车工程学报
ＣｈｎｓｏｒａｆＡｕｏｏｉｅＥｎｉｅｒｎｉｅｅＪｕｎｌｏｔｍｔｖｇｎｅｉｇ
Ｖｂ．１２ＮＯ．１Ｊｎ．ｌａ２Ｏ２
柴油机燃烧乙醇柴油混合燃料的燃油经济性及排放特性研究
（ＣｌｇｆＭｅｈｎｃｌｎｅｔｉａｇｎｅｉｇＨａｎｉｅｓｙ，Ｄａｚｏ，Ｈａｎｎ５１３，Ｃｈｎ）ｏｌｅｃａｉｄＥｌｃｒｌｅｏａａｃＥｎｉｅｒｎ，ｉａＵｎｖｒｉｎｔｎｈｕｉａ７７７ｉａ
ｏｉｓｌｆＤｅｅＥｎｇｎｅＦｕｅｅｉｈＥｔｎｏ．ｉｓｌＦｕｅｅｉｌｄｗｔｈａ１ｄｅｅｌＢｌｎｄｓ
ＺｈａａｙｎｏＸｉｏａｇ，ＣｈｅｎＺｈｅｎ，ＺｈａｉＨｅＹａｎｎｂｉｎｇＬｅ，ｎａ
Ａｂｓｒｃ：Ｉｈｉｐｒｔａｔｎｔｓｐａｅ，ｂｕｙｌｏｌｗａｓｄａｏｌｉｉｉｇｅｏｓｕｈｅｃｍｐａｉｉｉｙｏｆｔｌａｃｈｏｓｕｅｓａｓｕｂｌｚｎｇａｎｔｔｔｄｙｔｏｔｂｌｔｄｉｓｌｅｈａｌｂｅｕｌ，ｅｅ— ｔｎｏｌｎｄｆｅｓｗｈｉｈｗｅｅｍａｐｂｈｅｄｆｅｅｏｕａｉｆｄｉｓｌｔｎｏｎｄＢｕｙｌｃｒｄｅｕｙｔｉｒｎｔｖｌｍｅｒｔｏｏｅｅ，ｅｈａｌａｔａｃｏ，ａｏａｌｅｔｍｐａｔｏｔｉｓｌｅｈａｌｂｅｄｆｌｔｉｅｅｔｎｏｌｎｄｎｇｒｔｏｌｏｈｌｎｄｔｎａｙｚｈｅｉｃｆｈｅｄｅｅ — ｔｎｏｌｎｕｅｓｗｉｈｄｆｒｎｔｅｈａｌｂｅｉａｉ

CSICE2015-013 EGR对正丁醇柴油混合燃料柴油机燃烧和排放的影响

EGR对正丁醇柴油混合燃料柴油机燃烧和排放的影响商伟伟，吴健，徐斌，王站成，刘伊滨（河南科技大学车辆与交通工程学院，河南洛阳471000）摘要：本文利用A VL FIRE软件ESE Diesel模块模拟某柴油机燃用丁醇-柴油混合燃料、在3000r/min，300N·m工况下不同EGR率下的缸内燃烧过程。

通过示功图对比，燃用纯柴油和5%的丁醇柴油混合燃料的模拟结果与试验结果基本吻合。

利用该计算模型对NB30混合燃料丁醇与柴油混合燃料进行EGR率分别为5%、15%、25%、35%和45%的缸内燃烧计算，计算结果表明，随着EGR率的提高混合燃料燃烧时缸内的最大压力和温度均呈降低，压力升高率降低，指示效率降低；Soot的生成量减少，NO X的生成量明显降低。

这为丁醇作为代用燃料的研究提供了依据。

关键词：丁醇柴油混合燃料；废气再循环；数值模拟；燃烧；排放引言能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，能源尤其是石油资源的匮乏、全球环境的恶化已成为当今社会发展的两大难题[1]。

为了缓解石油资源的匮乏和需求之间的矛盾，实现全球的长期可持续性发展和环境保护，寻找清洁代用燃料成为内燃机研究的重要方向[2]。

丁醇作为第二代代用燃料的代表，热值较高，能量密度与柴油接近，与柴油任意比例互溶且不需要助溶剂，有较好的动力性和经济性[3]；被认为是碳烟零排放燃料，使用时可以有效降低NO X，PM等污染物的排放[4]。

国内外对丁醇的研究主要集中在燃烧和排放方面[5-7]，天津大学尧命发等研究了丁醇柴油混合燃料对多次喷射柴油机性能和排放的影响，发现添加丁醇会明显增加碳烟和CO排放但不损失有效燃油消耗率；D. C. Rakopoulos等分别进行丁醇柴油混合燃料的燃烧特性试验，发现烟度排放和CO 排放随着丁醇掺混比例的增加明显降低；NO X排放和总HC排放较纯柴油升高。

虽然针对正丁醇柴油混合燃料已进行了研究，但是还有必要对引入EGR形成的缸内废气热氛围对掺入高比例正丁醇的混合燃料的燃烧过程和排放进行研究。

正丁醇在柴油机上的应用研究探讨

1.2 正丁醇作为替用燃料的优势分析根据其物化特性及现有相关研究分析可知正丁醇的一些优势：首先，正丁醇中的含氧量达21.6%，这可有效促进燃料在缸内燃烧，并有利于尾气的排放；其次，正丁醇燃料的汽化潜热高达430，这可有效提高发动机的充气系数；此外，正丁醇是易于汽化的高十六烷值、高热值，且其空燃比范围大、闪点高、安全性好，这些都是它作为替用燃料的突出优势。

[2]由表1对比分析正丁醇与汽油、柴油的特性可知，正丁醇的理化特性与柴油的物化特性更接近,故燃用正丁醇无需对柴油机的结构和燃油供给系统做太多的改动就可使用，因而正丁醇更适合与柴油混合应用在柴油机上，这也吸引了国内外众多研究人员对正丁醇柴油燃料的研究。

2 正丁醇在柴油机上的应用研究分析研究表明：在常温常压下，正丁醇和柴油可在(40%的)高混合比例、无助溶剂条件下快速溶合，且其混合物能在长达1星期之久的时间也不分层，可见正丁醇和柴油混合燃料稳定性、互溶性非常好。

正因正丁醇和柴油直接混合相溶性良好，故正丁醇是一种与柴油掺烧混合的良好潜用燃料，因而目前对于正丁醇柴油混合燃料的研究比起它与汽油的混合燃料的研究要相对较广泛而深入一些。

西华大学的赵家辉等利用正丁醇柴油双燃料发动机，针对不同的潜代率对柴油机燃料状态参数及排放影响进行了研究，得出结论：随着正丁醇替代率的增加，缸压上升速度和压力最大值均增加，峰值相位后移；CO和HC则随着正丁醇柴油替代率的增加而增加，而CO在正丁醇柴油替代率28.6%后不再增加，NO x的排放最低，约降低1g/kW·h，Soot的排放最低，能降低0.0108g/kW·h。

[3]0 引言正丁醇燃烧后不会产生氮化物和硫化物，且还能降低温室气体的排放。

相关研究表明，正丁醇是一种较理想的可再生替用燃料。

可以说，正丁醇将是继乙醇后极富潜力的另一种新型可再生生物燃料。

因此,研究正丁醇在柴油机上的应用具有重要的实用价值和战略意义。

正丁醇柴油发动机燃烧排放特性及喷油、燃烧室形状影响

第42卷第2期2021年4月内燃机工程ChineseInte<nalCombustionEngineEnginee<ingVol.42No.2Ap<il2021文章编号：1000—0925(2021)02—0023—08420019正丁醇/柴油发动机燃烧排放特性及喷油、燃烧室形状影响张际洲颜伏伍陈子逸12,王宇12(1.武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，武汉430070；2.武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心，武汉430070)Combustion and Emissions Characteristics of N-Butanol/Diesel Engine and Impact of Injection Strategy and Combustion Chamber GeometryZHANG Jizhou1',YAN Fuwu1',CHEN Ziyi1',WANG Yu1'(1.Hubei Key Laboratory of Advanced Technology for Automotive Components,Wuhan University of Technology'Wuhan430070'China；2.HubeiColaborativeInnovationCenterforAutomotiveComponents Technology'Wuhan UniversityofTechnology'Wuhan430070'China) Abstract:Based on a certain type of direct injection diesel engine,a three-dimensional model of a complete single-cylinder combustion chamber with intake and exhaust ports wasestablished.Thethree-dimensionalcomputationalfluiddynamics(CFD)analysis software CONVERGE wasusedtosimulatethe spray,combustionandemissionsoftheengine.Theefectofn-butanolblendingratioonthecombustionand emissions of the diesel engines wasstudied.Theresultsshowedthat with the increase of the n-butanol blendingratio,thepeakcylinderpressure,ignitiondelayandcombustionrateincrease,thesootandcarbon monoxideemissionsgradualyreduce,andthenitrogenoxidesemissionsslightlyincrease.Inordertofurther improve the combustion and reduce the pollutant emissions of the engine fueled with n-butanol/diesel blended fuel,thecombinedefectsoffuelinjectionstrategyandcombustionchambergeometry werestudied.The results show that for an engine fueled with the blended fuel,multiple injection and suitable combustion chambergeometrycanefectivelyimprovethemixtureinthecylinder,increasetheturbulentkineticenergyin thecylinder,pared with pure diesel fuel,theblendedfuel enables multiple injection to further lower soot emissions and simplifiesfuelinjection strategy,butit weakenstheefectofcombustionchambergeometryonthesootemissions.摘要：针对某型号直喷柴油机，建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型'吏用三维计算流体力学(compuationel fluid dynamics,CFD)分析软件CONVERGE对其进行模拟计算，研究了正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响)结果表明：随着正丁醇掺混比例的提高，峰值缸压、滞燃期和燃烧速度均呈递增趋势，碳烟及CO排放量逐渐减少，NOz排放量小幅增加)为了进一步改善缸内燃烧情况和降低污染物排放，对正丁醇掺混时喷油策略、燃烧室几何形状的综合影响进行了研究，结果表明：掺混时多次喷油及采用合适的燃烧室模型可以有效改善掺混后缸内油气混合情况，增加缸内湍动能强度，进一步降低碳烟排放量)与纯柴油收稿日期：2020-05-04修回日期：2020-06-26基金项目：国家重点研发计划项目(2017YFC0211201)移动源污染排放控制技术国家工程实验室开放基金项目(NELM2018A11)Foundation Item：National Key R&D Program of China(2017YFC0211201) ；Natural Engineering Laboratory for Mobile Source Emission Control Technology(NELM2018A11)作者简介：张际洲(995—)，男，博士生，主要研究方向为清洁燃烧，E-mail：zhangizhou@whut ；王宇(通信作者)，E-mail:yu.wang@。

F-T柴油掺混乙醇∕正丁醇的排放试验研究

F-T柴油掺混乙醇∕正丁醇的排放试验研究随着经济的飞速发展和环境意识的普及，汽车被广泛应用于人们的生产和生活中。

汽车尾气排放对环境和人类健康产生了极大的影响，而控制和降低汽车尾气排放是汽车工业和环保领域面临的共同挑战。

F-T柴油作为一种高品质、清洁和低排放的燃料，在国内外得到了广泛的应用和推广。

为了更有效地降低柴油的排放，将乙醇/正丁醇掺混进F-T柴油中是当前的一种研究方向。

乙醇和正丁醇是常见的生物质燃料，在环保领域中有重要的应用价值。

将它们掺混进F-T柴油中可以有效地改善其氧化性能和可燃性能。

此外，乙醇和正丁醇的掺混还可以提高柴油的燃烧效率和降低排放物的含量，进一步减少对环境的污染。

本文基于一系列排放试验研究，探讨了F-T柴油掺混乙醇/正丁醇的尾气排放特性，以及其对汽车性能和环境的影响。

一、研究背景目前，柴油发动机仍然是重型车辆的主要驱动系统，其发动机功率、经济性和可靠性得到了广泛认可。

然而，柴油机尾气排放中包含的二氧化硫、氮氧化物、非甲烷总烃和颗粒物等有害物质对环境和人体的健康造成了重要影响。

目前，各个国家和地区已经出台了一系列环保法规和标准，对汽车的尾气排放进行了广泛的规定和管制。

为了满足这些要求，汽车工业需要不断改进柴油燃烧技术，以降低尾气排放中的有害物质含量。

通过添加可再生生物质燃料来掺混常规柴油，是目前应用广泛的减少柴油尾气排放的方法之一。

其中，乙醇和正丁醇是较为常见的生物质燃料，与柴油的混合可以改善柴油的性能，减少有害物质的排放。

本文将对F-T柴油掺混不同比例的乙醇/正丁醇进行实验研究，以评估掺混生物质燃料对柴油燃烧和尾气排放的影响，为柴油混合生物质燃料的使用提供理论和实践基础。

二、实验设计本研究选用铁基催化合成的F-T柴油作为基础燃料，将乙醇和正丁醇按照不同的比例掺混进燃料中。

目标是研究掺混比例对柴油尾气排放的影响，研究内容包括车辆性能、燃烧过程特性、尾气排放物种、质量浓度和成分比例等。

丁醇—柴油双燃料清洁燃烧的数值研究的开题报告

丁醇—柴油双燃料清洁燃烧的数值研究的开题报告
标题：丁醇—柴油双燃料清洁燃烧的数值研究
背景：近年来，汽车尾气排放对空气和环境的污染越来越严重，因
此寻找一种清洁排放的替代燃料已成为当前汽车研发的重点。

丁醇是一
种生物醇类的清洁燃料，可以与柴油混合使用，能够降低尾气排放，提
高燃烧效率，是未来的燃料之一。

因此，对于丁醇—柴油双燃料的燃烧
过程进行数值模拟与分析，有助于深入了解其燃烧机理、优化燃烧过程，提高其应用效果。

目的：本研究旨在基于计算流体力学（CFD）技术，研究丁醇—柴
油双燃料的燃烧特性，揭示其燃烧机理，优化燃烧过程，为实现清洁燃
烧提供理论依据。

方法：本研究采用ANSYS Fluent软件对丁醇—柴油双燃料的燃烧过程进行数值模拟。

首先，建立数学模型，确定流场初值和边界条件，考
虑燃油喷射、燃烧和尾气排放等多个因素的影响，分析其对燃烧过程的
影响。

其次，设置数值参数，进行计算，得到数值模拟结果，包括温度、压力、速度和质量分数等。

最后，采用标准的评价指标，如平均温度、NOx排放、热效率等，对结果进行分析和评价。

预期结果：预计通过数值模拟，可以深入了解丁醇—柴油双燃料的
燃烧过程，揭示其燃烧机理，优化燃烧过程。

同时，可以评估不同工况
下的污染物排放和热效率，为丁醇—柴油双燃料的应用提供理论基础。

结论：本研究将为丁醇—柴油双燃料清洁燃烧提供理论依据，有助
于进一步推广和应用该燃料，从而实现汽车排放的清洁化，保护环境和
人类健康。

正丁醇及其同分异构体对柴油机低温燃烧影响的试验研究

Experimental Research on the Effects of N-Butanol and its Isomers on Low Temperature Diesel Combustion
（申请硕士学位）
国家重点基础研究发展计划（973）项目（2013CB228402）国家自然科学基金项目（51176140）
KEY WORDS：Diesel, LTC, Butanol, Isomers, Fuel Properties, Combustion
Characteristics, .........................................................................................................1 引言 ..................................................................................................................1 能源问题 ...................................................................................................1 环境问题及排放法规 ...............................................................................2
significantly reduce soot emissions and better with higher blending ratio. What’s more, soot emission differences among four diesel-butanol blends were much more obviously in high blending ratio condition. And the total soot emissions were sequenced opposite to the ignition delays, which meant I40 ignited latest and soot least while T40 reversed. NOx emissions declined to ultra-low level at high EGR rate conditions for all blending fuels. HC and CO emissions remained a problem facing with diesel/butanol LTC. Formaldehyde emission after butanol added was worth paying attention.

丁醇柴油对发动机性能的影响研究

丁醇柴油对发动机性能的影响研究肖明伟;何金戈;张惜辉;陈振斌【摘要】按照体积分数配制出不同配比的丁醇柴油,并在一台双缸直喷式柴油机上,对燃烧不同配比丁醇柴油时发动机的燃油经济性和排放性进行了试验.研究结果表明:在柴油机参数不做改变的情况下,燃烧丁醇柴油的当量燃油消耗率变化不大,颗粒排放显著减少,但HC排放明显增加;CO排放量在小负荷时略有增加,而在中高负荷时明显降低;NOx排放量在中小负荷工况下都有明显降低,但在大负荷工况下有所增加.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2014(032)008【总页数】4页(P1231-1234)【关键词】柴油机;丁醇;当量燃油消耗率;排放【作者】肖明伟;何金戈;张惜辉;陈振斌【作者单位】海南大学机电工程学院,海南海口 570228;海南大学机电工程学院,海南海口 570228;海南大学机电工程学院,海南海口 570228;海南大学机电工程学院,海南海口 570228【正文语种】中文【中图分类】TK4640 引言由于石油资源面临着日益枯竭的危机，世界各国都在致力于研究清洁、低污染以及可再生的生物燃料。

目前常用的生物燃料有甲醇、乙醇、丁醇以及生物柴油等。

当前研究和应用比较广泛的是乙醇和生物柴油，但是丁醇由于诸多优势受到越来越多的重视。

丁醇是近年来国内外开始关注的一种新型替代燃料，它可以利用生物质制取，生物丁醇除了可以从谷物、小麦、甘蔗等提取外，木质茎、稻草、农业残余物、玉米纤维和外皮等均含有大量的纤维素和部分木质素，也可以作为制取生物丁醇的原材料[1]。

与甲醇和乙醇相比，丁醇的热值和能量密度高，汽化潜热小，能与汽油和柴油以较高的比例掺混互溶，同时丁醇的腐蚀性小，不必改造原有发动机燃油供给系统的结构[1]～[4]。

由于这些优点，国内外研究者对其与汽柴油掺混燃烧进行了初步研究。

本文通过发动机台架实验对丁醇柴油混合燃料进行了研究，分析了体积掺混比为10%，15%和20%的丁醇柴油对发动机经济性和排放性的影响，为丁醇柴油的深入研究和推广提供理论和试验依据。

丁醇柴油的燃油经济性和排放特性研究

丁醇柴油的燃油经济性和排放特性研究郭芬;常永龙;申志明;吴跃曲;朱建军;王铁【摘要】按照体积分数配制出10％的丁醇柴油，在一台四缸柴油机上，对燃烧10％的丁醇柴油和国标0＃柴油的燃油经济性和排放性进行了试验。

研究结果表明：在柴油机参数不做改变的情况下，外特性工况下燃烧10％的丁醇柴油（B10）的动力性有所下降，输出转矩最大降幅达7．9％，油耗有所升高，在负荷特性工况下，发动机燃用B10时的油耗率与燃用国标0＃柴油的油耗率相差不大。

两种工况下的排放，相对于国标0＃柴油：发动机燃用10％的丁醇柴油时，除HC排放上升外， CO、 CO2、 NOx 和碳烟排放都有所降低，其中碳烟排放显著降低，体现出丁醇柴油这一含氧混合燃料的排放优势。

%According to the volume fraction made a 10%butanol diesel, on a four cylinder diesel engine, to 10%of butanol diesel combustion and gb 0#diesel fuel economy and emissions was tested.The results showed that under the condition of the diesel engine parameters did not change, external characteristic working conditions was 10%of butanol diesel combustion ( B10) performance decline, the output torque biggest drop was 7.9%, and the fuel consumption was increased, under the working condition of load characteristic, the engine when burning B10 fuel consumption rate and the gasification of gb 0# diesel fuel consumption rate.Emissions of two kindsof working conditions, the relative gb 0#diesel oil, while burning 10% of butanol diesel engine, in addition to the HC emissions rise, CO, CO2 , NOx and smoke carbon emissions were reduced, which reduced carbon smoke emission reflects butanol fuel the oxygen mixing fuel emissions.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)014【总页数】4页(P100-103)【关键词】丁醇柴油;柴油机;排放;燃油经济性【作者】郭芬;常永龙;申志明;吴跃曲;朱建军;王铁【作者单位】山西华顿实业有限公司，山西太原030006;山西华顿实业有限公司，山西太原 030006;山西华顿实业有限公司，山西太原 030006;山西华顿实业有限公司，山西太原 030006;太原理工大学车辆工程系，山西太原 030024;太原理工大学车辆工程系，山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TQ519能源和环境是本世纪人类面临的两大问题，随着化石能源对环境影响的加剧和储存量的逐渐减少，世界各国都在致力于研究清洁、低污染以及可再生的替代燃料。

柴油机燃烧乙醇柴油混合燃料的燃油经济性及排放特性研究

柴油机燃烧乙醇柴油混合燃料的燃油经济性及排放特性研究赵小洋;陈振斌;张雷;贺亚楠【摘要】采用正丁醇作为助溶剂,研究了以柴油、乙醇和正丁醇的体积比为不同比例所配置混合燃料的相溶性,分析了不同乙醇掺混比混合燃料对发动机经济性及排放特性的影响.研究结果表明,由于乙醇和柴油物化特性的差异,乙醇和柴油的相溶性较差,添加适量正丁醇可有效促进乙醇和柴油的均匀相溶.随着乙醇掺混比的增大,在中、低负荷时混合燃料的当量燃油消耗率增大,在高负荷时当量燃油消耗率减小；CO排放量在低负荷时增大,而在中、高负荷时减小；在发动机所有工况下,混合燃料的HC排放量都比燃烧O号柴油的高,而NOx排放量及碳烟排放量都较0号柴油有所下降.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2012(002)001【总页数】7页(P40-46)【关键词】柴油机;乙醇一柴油混合燃料;燃油经济性;排放特性【作者】赵小洋;陈振斌;张雷;贺亚楠【作者单位】海南大学机电工程学院,海南,儋州571737;海南大学机电工程学院,海南,儋州571737;海南大学机电工程学院,海南,儋州571737;海南大学机电工程学院,海南,儋州571737【正文语种】中文【中图分类】U473.1+4多年来有关乙醇混合燃料在汽油机上的应用研究已经取得了重大进展，而在柴油机上的应用研究却很少[1-2]。

为减少我国石油能源消耗，缓和石油的对外依存度，进一步降低柴油机排放污染，通过乙醇替代部分柴油来探索乙醇柴油混合燃料的最佳制备方法，进而了解乙醇柴油混合燃料对柴油机燃油经济性及排放特性的影响仍意义重大。

国外从20世纪80年代起就开始重视乙醇作为柴油机代用燃料的试验研究工作，目前处于小范围的试验、试用阶段。

日本的洋马公司经多次试验已基本解决了乙醇与柴油混合的分层问题，正着力进行乙醇柴油混合燃料的发动机使用试验。

美国ADM公司已开展了乙醇柴油的研究工作，含乙醇15%、其它添加剂5%、柴油80%的乙醇柴油混合燃料已经在柴油车上进行了386 km的行车试验。

正丁醇和异丁醇对柴油机燃烧与排放特性的影响_顾小磊

第32卷（2014）第2期内燃机学报 Transactions of CSICEV ol.32（2014）No.2收稿日期：2013-08-25；修回日期：2013-11-23. 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50636040).作者简介：顾小磊，工程师，博士，E-mail ：guxiaolei027@.文章编号：1000-0909(2014)02-0131-0732-021正丁醇和异丁醇对柴油机燃烧与排放特性的影响顾小磊1，俞建达1，黄佐华2，李佳峰3，胡林峰1(1. 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所，江苏无锡 214063； 2. 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，陕西西安 710049；3. 伊利诺伊大学香槟分校机械工程学院，香槟-厄巴纳 61801)摘要：通过一台V6发动机研究了柴油中掺混正丁醇和异丁醇在不同转速、不同EGR 率和喷油时刻下对燃烧与排放性能的影响．结果表明：正丁醇-柴油燃料比异丁醇-柴油混合燃料着火滞燃期短，异丁醇缸内峰值压力和预混放热率比正丁醇高．柴油中掺混正丁醇和异丁醇可以明显降低碳烟排放，使得碳烟随着EGR 率变化变得平缓．同时掺混正丁醇对碳烟降低的效果更明显，而且掺混丁醇对NO x 排放影响不大，一氧化碳与碳氢排放保持在较低水平．最后柴油机燃用丁醇可以达到同时降低碳烟和NO x 的效果．关键词：柴油机；正丁醇-柴油；异丁醇-柴油；碳烟；燃烧与排放中图分类号：TK428.9 文献标志码：ACombustion and Emissions of a Diesel Engine Fuelled withn -Buanol/Diesel and Iso -Butanol/Diesel BlendsGU Xiao-lei 1，YU Jian-da 1，HUANG Zuo-hua 2，LEE Chia-fon 3，HU Lin-feng 1(1. Wuxi Fuel Injection Equipment Research Institute ，China FAW Company Limited ，Wuxi 214063，China ；2. State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering ，Xi’an Jiaotong University ，Xi’an 710049，China ；3. Department of Mechanical Science and Engineering ，University of Illinois at Urbana-Champaign ，Illinois 61801，USA ) Abstract ：Combustion and emissions of a V6 diesel engine fuelled with n-butanol/diesel and iso -butanol/diesel blends at different engine sp eeds ，EGR rates and injection timings were studied. Results show that n -butanol/diesel blends give shorter ignition delay comp ared with that of iso-butanol/diesel blends. Iso-butanol has higher p eak cylinder p ressure and p remixed heat release rate than those of n-butanol. n-Butanol and iso -butanol blended in diesel can significantly reduce soot emissions. Soot emission becomes insensitive to the increase of EGR rate. Soot emission decreases more effectively fuelled with n-butanol than that fuelled with iso -butanol. Butanol blending has little effect on NO x emissions. Carbon monoxide and total hydrocarbon emissions keep a low level. Diesel engine fuelled with butanol can simul-taneously reduce smoke and NO x emissions.Keywords ：diesel engine ；n -butanol/diesel ；iso-butanol/diesel ；soot ；combustion and emissions近年来，醇类燃料由于其自身含氧，可以减少颗粒物排放成为研究的焦点．乙醇是目前使用最为广泛的一种醇类燃料，但是与丁醇相比，丁醇具有优势：1)丁醇体积热值高，比乙醇高1/3；2)丁醇的腐蚀性小，比乙醇、汽油更安全[1]；3)丁醇可在现有燃料供应和分销系统中使用，而乙醇不可以．这些优点为丁醇可能成为内燃机替代燃料提供了很好的优势．关于柴油机燃用醇类掺混柴油混合燃料时发动机性能和排放的报道较多[2-7]．Yao 等[2]研究了正丁醇掺混柴油并采用多次喷射技术，结果表明正丁醇可以有效降低碳烟和一氧化碳的排放并保持NO x 变化不大. Rakopoulos 等[3]研究了正丁醇掺混柴油燃烧、排放以及燃烧噪声性能特性，结果表明掺混正丁醇可以降低颗粒物排放，但是NO 排放稍有增加．张全长·132· 内燃机学报第32卷第2期等[8]研究了柴油中掺入正丁醇燃料在不同EGR 率、进气压力下对燃烧、性能和排放的影响．但是很少有对柴油机燃用柴油掺混异丁醇的研究报道[9]．异丁醇作为一种生物燃料，可以从非石油原料(如稻草秆、树皮等)制取得到，属于可再生燃料．而且柴油掺混异丁醇具有很好的互溶性，长时间不会分层．正丁醇和异丁醇同属丁醇同分异构体，分子式相同，但分子结构不同，正丁醇碳链是直链结构，而异丁醇是支链结构．相关的基础燃烧研究表明异丁醇燃烧更容易生成碳烟的先导物[10-11]，但很少有在发动机台架上对这两种丁醇的碳烟排放性能进行研究．其次，正丁醇和异丁醇都属于生物燃料，柴油掺混生物燃料对发动机的排放性能的研究非常有必要．1 试验装置试验用发动机是一台自然吸气、中间水冷的废气再循环(EGR )系统、共轨直喷的V6柴油机．发动机的技术参数如表1所示．表1 发动机技术参数 Tab.1 Engine specifications参数数值缸径/mm 81活塞行程/mm 88排量/L 2.7 压缩比 17.3燃烧室敞口ω型转矩/(N ·m ) 400(1900r/min ) 废气再循环冷却方式水冷式使用了3种燃料，柴油、柴油＋正丁醇和柴油＋异丁醇(正丁醇和异丁醇作为醇类燃料)，试验的整体布置如图1所示，柴油机和电涡流测功机相连．为了监视和测量空气、燃油及冷却水的状态，发动机上安装了缸压传感器、冷却水温度传感器和排气温度传感器等．所用的缸压传感器采样间隔为0.25°CA ，每个工况采集30个循环缸内压力进行平均．燃烧放热率的表达式为n d d 1d d 1d 1d Q V p p γθγθγθ=+−− (1)式中：d Q n /d θ 为单位曲轴转角下的放热率；γ为混合气比热比；p 和V 分别为缸内压力和容积．EGR 阀的开度随要求而实时调节，EGR 率定义为进气管与排气管中的二氧化碳体积分数的比值，即EGR /ηϕϕ=进出(2)试验中，MEXA-554JU 气体分析仪用来测量氧气、二氧化碳、一氧化碳和未燃碳氢的体积分数，Horiba MEXA-720NO x 分析仪用来测量NO x 的体积分数，碳烟是通过标准滤纸测量得到．图1 试验系统布置示意Fig.1 Layout of experimental setup发动机的转速为1000、1500和2000r/min ，平均有效压力(BMEP )为0.3和0.5MPa ．为研究发动机喷油时刻对排放性能的影响，发动机的喷油时刻是变化的，遵从规律：喷射采用预喷和主喷两次喷射，预喷和主喷之间间隔固定为18.5°CA ．即发动机预喷和主喷时刻同时提前或同时推迟．当发动机运行到稳定工况后，ECU 会根据当时的转速、负荷和EGR 率给定一个默认的喷油时刻，定义此时刻为“0”喷射时刻，具体的预喷和主喷时刻分别为上止点前16.15°CA 和上止点前－2.11°CA ．以后以每2°CA 相对于默认喷油时刻提前或者推迟改变喷油时刻．正丁醇和异丁醇掺混体积分数为15%和30%，分别记为NB 15、IB 15和NB 30、IB 30．所用的柴油为美国市场上使用的超低硫含量的2号柴油，硫质量分数低于50×10-6，记为B 0．2 试验结果和分析2.1 有效燃油消耗率(BFSC)图2a ～图2d 示出转速为1000r/min 下不同掺混比下有效燃油消耗率(BFSC )与废气再循环和喷油时刻的关系．当发动机工作在低负荷(BMEP 为0.3MPa )时，从图2a 中可知，进气道中引入废气以后有效燃油消耗率增加．当EGR 率较小时(＜20%)，增加EGR 率后BSFC 增加幅度很少；当EGR 率超过20%以后，BSFC 迅速增加，这是因为大量的废气引入导致燃烧恶化，即混合气中氧含量减少导致燃烧不充分，这从图7、图8中碳烟和CO 排放得到验证．同时纯柴油的BSFC 最低，而IB 30的BSFC 最高．图2b 所示与默认喷油时刻相比，当喷油时刻提前时，BSFC 稍有降低；当喷油时刻推迟时，BSFC 明显升高．当发动机工作在BMEP 为0.5MPa 时，BSFC 有2014年3月顾小磊等：正丁醇和异丁醇对柴油机燃烧与排放特性的影响 ·133·a ）BMEP 为0.3MPa (默认喷油时刻)b ）BMEP 为0.3 MPa (EGR 率为0)c ）BMEP 为0.5,MPa (默认喷油时刻)d ）BMEP 为0.5,MPa (EGR 率为0)e ）不同转速和BMEP图2 不同掺混比下燃油消耗率与EGR 率和喷油时刻的关系Fig.2 Relationship between BFSC and EGR rate/injectiontiming类似的结果．图2e 给出了不同转速下发动机BSFC 与EGR 率的关系，低负荷时BSFC 最高；随着转速的增加BSFC 降低，这主要是由于摩擦功占整个输出功率减少的缘故． 2.2 燃烧特性图3a 和图3b 示出了转速为1000r/min 、不同EGR 率下缸内压力和放热率与曲轴转角的关系．燃料着火滞燃期随EGR 率增加而增长；IB 30和NB 30着火滞燃期比纯柴油更加敏感．图3c 给出了转速从1000r/min 增加到2000r/min 下缸内压力和放热率变化情况．随着转速增加，放热律曲线由单峰变成了双峰，表明扩散燃烧增强．图4给出了转速为1000r/min 时着火滞燃期与EGR 率的关系．纯柴油主喷着火滞燃期最短，IB30a ）EGR 率为0(1000r/min)b ）EGR 率为28%(1000r/min)c ）EGR 率为28%(不同转速)图3 不同EGR 率及转速下缸内压力和放热率随曲轴转角的关系Fig.3 Relationship between cylinder pressure/heat releaserate and crank angle at different EGR rates·134·内燃机学报第32卷第2期最长，NB30处于上述两种燃料之间.这是因为：1)正丁醇和异丁醇比纯柴油更容易挥发，这有利于可燃混合气的形成和混合；2)正丁醇和异丁醇的十六烷值比纯柴油小，这增加了燃料着火滞燃期．这可以从EGR 率为28%时两种低十六烷值燃料(IB30和NB30)的燃烧相位明显较为靠后得到验证．而且3种燃料表现出明显的单峰放热，呈现出较为明显的预混燃烧的特点．图4着火滞燃期和EGR率的关系Fig.4Ignition delay versus EGR rate图5示出1000r/min、不同喷油时刻下缸内压力和放热率与曲轴转角的关系．喷油时刻提前和推迟导致缸内压力升高和降低，这也意味着燃烧温度的增加和降低．同时，随着喷油时刻推迟，预喷燃烧放热率的峰值增加．这是因为燃料预喷时刻处于活塞压缩行程，喷油时刻推迟意味着燃料被喷入到更高温度气体中，这有利于燃料蒸发与燃烧．而主喷燃料放热率的峰值基本相差不大，表明主喷燃烧受气缸气体温度影响较小．2.3排放特性图6a～图6d为1000r/min、不同掺混比和不同负荷下，NO x与EGR率和喷油时刻的关系．由图6a 可知，随着EGR率增加NO x明显降低，当EGR率大于25%时NO x降低幅度变缓．同时可以看出掺混正丁醇和异丁醇以后，NO x排放相差不大，燃用IB30时NO x稍有增加．这是因为柴油掺混丁醇后，着火滞燃期增加，预混燃烧分数增大，有利于NO x排放生成．同时，由于燃料富氧从某种程度上又会导致NO x 排放升高．图6a是以上两个因素竞争的结果，图6c 给出类似结果．正丁醇的汽化潜热比异丁醇大也是导致燃用正丁醇时NO x较低的一个因素．由图6b可知，随着喷油时刻的推迟，NO x排放单调降低；喷油时刻提前导致NO x增加，这是因为随着喷油提前角推迟，着火延迟期缩短，预混合燃烧放热量所占的比例减少，使缸内最高平均燃烧温度降低，抑制NO x生成，从而导致NO x降低．图6e给出了不同转速下氮氧化物和EGR率的关系．转速从1000r/min增加到2000r/min NO x排放随EGR率增加而降低的规律相似．a）相对默认喷油时刻提前6°CAb）默认喷油时刻c）相对于默认喷油时刻延迟6°CA图5不同喷油时刻缸内压力和放热率随曲轴转角的关系Fig.5Relationship between cylinder pressure/heat release rate and crank angle at different injection timings图7a～图7d为1000r/min、不同掺混比和不同负荷下，碳烟与EGR率和喷油时刻的关系．从图7a 中可知，随着EGR率的增加碳烟增加．当EGR率小于20%时，碳烟生成量稍有增加；当EGR率大于20%时，碳烟排放迅速增加，这是因为EGR率较大时缸内氧浓度降低，这有利于碳烟生成；同时，引入废气后，缸内工质比热增大，缸内温度降低，这将导致碳烟氧化效率降低，从而导致碳烟迅速增加．掺混丁醇可以有效降低碳烟，这是由于一方面添加丁醇后汽化潜热高，十六烷值低使滞燃期延长，燃烧前燃油与空气混合的更加充分；另一方面，丁醇是含氧燃料，2014年3月顾小磊等：正丁醇和异丁醇对柴油机燃烧与排放特性的影响 ·135·a ）BMEP 为0.3 MPa (EGR 率)b ）BMEP 为0.3 MPa (喷油时刻)c ）BMEP 为0.5 MPa (EGR 率)d ）BMEP 为0.5 MPa (喷油时刻)e ）不同转速的EGR 率图6 不同掺混比下NO x 与EGR 率和喷油时刻的关系 Fig.6 Relationship between NO x emission and EGRrate/injection timing at different blend ratiosa ）BMEP 为0.3 MPa (EGR 率)b ）BMEP 为0.3 MPa (喷油时刻)c ）BMEP 为0.5 MPa (EGR 率)d ）BMEP 为0.5 MPa (喷油时刻)e ）不同转速的EGR 率图7 不同掺混比下碳烟与EGR 率和喷油时刻的关系 Fig.7 Relationship between smoke emission and EGRrate/injection timing at different blend ratios·136· 内燃机学报第32卷第2期这有利于碳烟排放的降低．对于正丁醇和异丁醇来说，它们的含氧量相同；正丁醇的汽化潜热比异丁醇大，对于正丁醇来说这可以减少碳烟生成；但是正丁醇的着火滞燃期比异丁醇短(图4)，这又会促进碳烟生成，图7a ～图7d 给出的是以上两个因素竞争的结果．文献[10-11]表明异丁醇更容易生成碳烟的先导物，与柴油掺混异丁醇更容易生成碳烟结论相似．图7e 给出了不同转速下碳烟随EGR 率的变化规律，碳烟排放在不同转速下具有相似的规律．图8a 和图8b 为1000r/min 、不同掺混比下，CO 与THC 排放随EGR 率的变化关系．在中低EGR 率下，CO 与THC 排放都保持在较低水平，但随着EGR 率继续增加均出现急剧增加，这主要是由于大量废气的引入以及燃烧恶化所引起的[12-13]．同时，在大EGR 率下，掺混丁醇后THC 和CO 排放较纯柴油低，这是a ）1000r/min 下CO 排放b ）1000r/min 下THC 排放c ）不同转速下CO 排放图8 不同掺混比下CO 与THC 排放Fig.8 CO and THC emissions at different blend ratios 因为丁醇十六烷值较低，自身含氧抑制CO 排放；而异丁醇THC 排放比正丁醇高，这主要是因为异丁醇饱和蒸气压高的缘故．当发动机转速从1000r/min 增加到2000r/min ，较大EGR 率下一氧化碳排放急剧降低如图8c 所示．图9a 和图9b 给出1000r/min 、不同负荷下smoke-NO x 的trade-off 关系．纯柴油的smoke-NO x 之间有明显的trade-off 关系．当掺混丁醇以后，发动机生成的碳烟和氮氧化物向坐标的左下方移动．表明添加丁醇后可以同时达到降低碳烟和氮氧化物排放的效果．图9c 给出了不同转速下碳烟和氮氧化物排放的关系．当转速从1000r/min 增加到2000r/min 时，碳烟和氮氧化物排放向左下方移动，表明增加转速有利于发动机的排放．a ）1000r/min (BMEP 为0.3 MPa )b ）1000r/min (BMEP 为0.5 MPa )c ）不同转速(BMEP 为0.5 MPa )图9 Smoke -NO x 的trade -off 关系Fig.9 Trade -off relationship between smoke and NO xemissions2014年3月顾小磊等：正丁醇和异丁醇对柴油机燃烧与排放特性的影响·137·3结论(1) 与正丁醇-柴油混合燃料相比，柴油机燃用异丁醇-柴油混合燃料着火滞燃期长，缸内压力峰值高，预混燃烧放热率高．(2) 柴油中掺混正丁醇和异丁醇燃料后对NO x 的影响不大；在中低EGR率下，CO与THC排放都保持在较低水平，但随着EGR率继续增加均出现急剧增加．(3) 柴油中掺混正丁醇和异丁醇可以有效降低碳烟排放，丁醇对碳烟排放抑制作用除了源于十六烷值低以外，自身含氧也是抑制碳烟生成的重要因素；并且掺混正丁醇比异丁醇对碳烟降低效果更为明显；同时，掺混丁醇可以同时达到降低NO x和碳烟的效果并保持燃油消耗率增加不大．(4) 柴油机转速从1000r/min增加到2000 r/min，有效燃油消耗率稍有降低，燃烧放热率曲线呈现预混燃烧和扩散燃烧的双峰波形，氮氧化物和碳烟排放呈现出相似的规律．参考文献：［1］Wallner Thomas，Miers Scott A，McConnell Steve. A comparison of ethanol and butanol as oxygenates using adirect-injection，spark-ignition engine[J]. Journal ofEngineering for Gas Turbines and Power-Transactions ofthe ASME，2009，131(3)：1-9.［2］Yao Mingfa，Wang Hu，Zheng Zunqing，et al.Experimental study of n-butanol additive and multi-injection on HD diesel engine performance andemissions[J]. Fuel，2010，89(9)：2191-2201. ［3］R akopoulos C D，Dimaratos A M，Giakoumis E G.Study of turbocharged diesel engine operation，pollutantemissions and combustion noise radiation during startingwith bio-diesel or n-butanol diesel fuel blends[J].Applied Energy，2011，88(11)：3905-3916. ［4］Lebedevas Sergejus，Lebedeva Galina，Sendzikiene Egle，et al. Investigation of the performance andemission characteristics of biodiesel fuel containingbutanol under the conditions of diesel engine operation[J]. Energy and Fuels，2010，24(8)：4503-4509. ［5］Kinoshita Eiji，Imabayashi R yota，Takata Seiji，et al.Diesel combustion characteristics of palm oil methylester with 1-butanol[J]. Transactions of the JapanSociety of Mechanical Engineers，Part B，2010，76(766)：996-1003.［6］Doğan Oğuzhan. The influence of n-butanol/diesel fuel blends utilization on a small diesel engine performanceand emissions[J]. Fuel，2011，90(7)：2467-2472. ［7］Ballesteros R，Hernández J J，Guillén-Flores J.Carbonyls speciation in a typical European automotivediesel engine using bioethanol/butanol-diesel blends[J].Fuel，2012，95(1)：136-145.［8］张全长，尧命发，郑尊清，等. 正丁醇对柴油机低温燃烧和排放的影响[J]. 燃烧科学与技术，2010，16(4)：363-368.［9］Al-Hasan Mohammadibrahim，Al-Momany Muntaser.The effect of iso-butanol-diesel blends on engineperformance[J]. Transport，2008，23(4)：306-310. ［10］McEnally Charles S，Pfefferle Lisa D. Fuel decom-position and hydrocarbon growth processes for oxygen-ated hydrocarbons：Butyl alcohols[J]. Proceedings of theCombustion Institute，2005，30(1)：1363-1370. ［11］Gu Xiaolei，Huang Zuohua，Wu Si，et al. Laminar burning velocities and flame instabilities of butanolisomers-air mixtures[J]. Combustion and Flame，2010，157(12)：2318-2325.［12］郑尊清，李善举，刘海峰，等. 正丁醇燃料特性对柴油机低温燃烧影响的机理[J]. 内燃机学报，2013，31(2)：97-102.［13］安晓辉，刘波澜，张付军，等. 基于氧浓度的EGR 对柴油机性能影响的仿真[J]. 内燃机学报，2013，31(2)：115-119.。

F-T柴油与正丁醇混合燃料的燃烧和排放特性研究

F-T柴油与正丁醇混合燃料的燃烧和排放特性研究原霞;王铁;谷丰收;杨甜甜;孙秀全【期刊名称】《车用发动机》【年(卷),期】2017(000)001【摘要】F-T柴油具有十六烷值高、几乎不含硫和芳香烃的特点,正丁醇是能量密度较高的可再生的生物质燃料.在增压中冷4缸柴油机上对比研究了0号柴油、F-T 柴油和F-T柴油-正丁醇混合燃料的燃烧、排放特性.结果表明:与柴油相比,掺混丁醇后缸内压力峰值、压力升高率降低;燃用F-T柴油-正丁醇混合燃料可同时降低炭烟和NOx排放,随着正丁醇掺混比例的提高炭烟排放显著降低,F-T柴油掺混20%正丁醇的炭烟排放降幅高达67.8%,NOx排放降幅达20.9%.【总页数】5页(P54-58)【作者】原霞;王铁;谷丰收;杨甜甜;孙秀全【作者单位】太原理工大学机械工程学院, 山西太原 030024;中北大学机械与动力工程学院, 山西太原 030051;太原理工大学机械工程学院, 山西太原 030024;太原理工大学机械工程学院, 山西太原 030024;太原理工大学机械工程学院, 山西太原030024;太原理工大学机械工程学院, 山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TK407.9【相关文献】1.压燃式发动机燃用F-T柴油/生物柴油混合燃料的燃烧及振动特性研究 [J], 冯以卓;张瑞亮;杨甜甜;乔靖;高吉2.F-T柴油/PODE混合燃料的燃烧和排放特性研究 [J], 陈东东;张翠平;张瑞亮;乔靖;高吉3.甲醇/生物柴油/F-T柴油混合燃料燃烧特性与排放特性研究 [J], 王文坤;王铁;曹贻森;左鹏4.EHN添加对柴油-正丁醇混合燃料燃烧和排放特性的影响 [J], 张全长;陈昊;郑尊清;徐佳5.基于AVL-FIRE的生物柴油/正丁醇混合燃料燃烧与排放特性仿真分析 [J], 吉鹏;耿莉敏;王燕娟;陈阳;徐博健;毕磊超;李妍因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

正丁醇改性柴油研究

正丁醇改性柴油研究近几十年来，世界上的石油资源日趋于枯竭。

石油资源的紧张也给社会的发展也带来了极大的能源压力。

我国是一个典型的“富煤少油”的能源大国，针对当前世界石油资源日趋于枯竭的现状，国内外许多科学家已经开始研究和寻找可持续性燃料。

在探索过程中，柴油汽车的发展也得到了充分的关注。

当今世界面临着化石燃料的缺乏和严重的环境污染两大严重的问题。

燃用过多的大型化石燃料也会对全球环境的发展造成一系列的影响：大气污染、局部地区的酸雨增多和海水污染加剧了全球温室气体效应[1]。

随着全球劳动人口数量的持续快速增长和能源生产工业化的发展趋势，预计从2020年到2040年全球对可再生能源的需求量规模预计将逐年增加30%。

因当前时代的能源使用技术水平限制，人们对传统化石燃料的燃烧仍然具有较强的依赖性。

传统化石燃料燃烧会导致一系列污染物排放，包括一氧化碳、氮氧化物和颗粒物等，其中这些颗粒物的主要有机污染成分之一就是碳烟。

这些有机污染物的排放过多对于人类健康和生态环境都会有非常大的影响和危害，国家为了控制相关的排放量，并制定了严格的燃烧排放的标准。

正丁醇浓度分层燃烧及正丁醇柴油活性分层燃烧先进压燃发动机数值优化与对比研究

正丁醇浓度分层燃烧及正丁醇/柴油活性分层燃烧先进压燃发动
机数值优化与对比研究
之前的研究表明,正丁醇活性分层燃烧(RSC)和浓度分层燃烧(CSC)能够实现满意的发动机性能。

然而,正丁醇/柴油活性分层燃烧和正丁醇浓度分层燃烧在着火和燃烧特性上的差异,还没有被探讨。

在本次研究中,通过结合KIVA-3V程序和非支配筛选遗传算法(NSGA-II)程序,研究了正丁醇活性分层燃烧策略和浓度分层燃烧策略。

对于RSC和CSC策略,正丁醇在气道内预混。

然而,对于RSC策略和CSC策略在缸内分别直喷柴油和正丁醇。

挑选五个重要的运行参数作为优化变量,包括预混比,喷油时刻,进气门关闭时刻的缸内初始温度,进气门关闭时刻的缸内初始压力,以及外部废气再循环(EGR)率。

遗传算法的优化结果表明,RSC策略采用高预混比,灵活改变喷油时刻的策略;而CSC策略采用提前喷油时刻,灵活改变预混比的策略。

由于正丁醇比柴油的活性更低,CSC策略需要更高的进气初始温度。

对于RSC策略,增加预混比会延迟CA50时刻,改善燃油经济性,降低声响强度和NOx排放。

对于CSC策略,随着预混比的增加,和喷油时刻的推迟,缸内直喷正丁醇的冷却作用减弱,导致了CA50时刻的提前,燃油经济性改善和更高的声响强度。

对比两种燃烧策略表明,RSC策略在着火可控性和声响强度的降低上更佳,而CSC策略则在燃油经济性和NOx排放的减少上更佳。

进气温度、外部EGR率以及进气压力对两种分层燃烧策略的发动机表现的影响类似。