乙醇-柴油-汽油混合燃料的燃烧与排放特性_图文

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程 
2 0 ( o. 0 N .  0 8 V 13 ) o 3

20 0 8年 ( 3 第 0卷 ) 3期  第

A tm t eE g e r g uo o v   n i ei   i n n

2 00 2 0 84 

乙醇一 油一 柴 汽油 混合 燃 料 的燃 烧 与 排放 特 性 木  
杜 宝国 , 武强 , 胜利 , 隆 魏 董
( 连 x . 大 学 内燃 机 研 究 所 , 大 x - 大连

全, 许

锋 

16 2   104)

[ 摘要] 以汽油为助溶剂配制 出均匀稳定的乙醇一   柴油一 汽油混 合燃料 , 比分析 了单缸 四气 门 15柴油机燃  对 3 用不 同配比混合燃料时的燃烧 与排放特性 , 同时研究 了燃 用混 合燃料 时供 油提前角 变化和使 用 H L伞 喷油 嘴对 柴  油机性能 的影响 。结果表 明: 柴油机燃用适 当配 比的乙醇一 柴油一 汽油混合燃料 , 动力性 、 经济性基本保 持不变 , 烟  碳 和N  O 排放显著降低 ; 着火滞燃期延长 , 缸内平均温度下 降 , 燃烧速率 加快 , 烧持续期缩 短 ; 燃 当使用 H L伞 喷油嘴  燃 用 E 0 1 燃料时 , 2G5 着火滞燃期进一步延长 , 油气混合速率和混合气均匀度 明显提高 , 在整 个工况范围 内, 气缸压  力和缸 内平均温度均较低 , 碳烟和 N   O 排放 同时降低 , 其燃烧过程具有 明显的热预混合燃烧 特征 。  

关键 词 : 柴油 机 ; 混合 燃料 ; 乙醇一 柴油 ; 烧特 性  燃

A  t d   n t e Co u t n a d Emiso   a a t rsi s o     e e  S u y o   h   mb si   n   o s i n Ch r c e itc   fa Di s l

En ie F ee   t  h n lDis lGa oie Bln s gn   u ld wih Eta o— e e— s ln   e d   - -
D   a g o L n   u in , e h n l Do gQu n& XuF n   uB o u , o gW qa g W i e g , n   a S i  eg
IsttfrItn l o bsi   n i s D l nU iri   ehooy Dain 16 2  ntue o  e a  m ut nE gn , ai   nv syo Tcnlg , l   104 i nr C o e a etf a

[ src] A h m gno s n   a l e a o dee—ao n ln  e i f mua dwt ao n  s o — Abta t    o oe eu  ds be t nl i l sl ebe df l s o l e  i g sl ea  l   a t  h — s g i u    r t h i su
b ie . Th   o u t n a   miso   h r ce si so     5 i ge c l d r4- av   i s le g n   t u l  fdf  lz r e c mb si   nd e si n c a a tr tc   fa 1  sn l — yi e   v le d e e  n i e wi f e so   i o i 3 n h - fr n   ln i g r to  r   o a ai ey a ay e e e tb e d n  a is ae c mp rtv l  n l z d,a d t e ef c  fdfe e tf ls p l  d a c   n ls a d t   e n  h   fe to  if rn  ue  u p y a v n e a g e  n  heus   o  fHL  o ze wih c n c ls r y o  h   e fr a c   fd e e  n i e a e a ay e n z l  t   o ia  p a   n t e p ro m n e o   i s le gn   r  n l z d. Th  e u t  h w h twhe   sng e r s ls s o ta  nui   a prp a e r t   fe h n ld e e — a o ie b e d f e ,t e e gn   o ro t u  n  u le o o y rm an un h n e   p o r t  ai o  t a o — i s lg s l   l n  u l h   n i e p we   u p ta d f e  c n m  e i   c a g d i o n wh l h   o ta d NOx e si n  e u e r m ak b y;t e in t n d ly p ro   e o e o g r h   v rg  e ie t e s o  n     miso sr d c  e r a l h  g ii   e a   e d b c m sl n e ,t e a e a e tmpe— o i r 

au e i hec ln e  o r ,t e c mb sin rt n ra e t r n t   yi d rl we s h   o u to  ae i c e s s,a  h   o u to   rto   h re .W h n t   n ie nd t e c mb sin du ai n s o tns e  hee gn  

ue  L nzl a dE 0 5b n   e ( 0 v1 f tao,1 % v1 o ao n n  5 v1 f is1 ,h   ssH  oz  n  2 G1  l df l 2 % o.o ehn l 5 e e u   o. f sl ea d6 % o.o dee) te g i  
in t n d l y p ro   e o e  v n l n e ,te f e — i  x n   eo i   n   o g n iy rs   b i u l g ii   ea   e d b c m se e  o g r h  u la rmi i g v lct a d h mo e et  e o vo sy,t epr su e o i y i h   e sr  a d a e a e t mp r t r n t e c ln e  o ra r s he wh l  a g   fla   n   oh s o  n   n   v r  e e au e i  h   yi d rlwe   co s t   o e r n e o  o d a d b t   o ta d NOx e iso s r- g   m si n   e  d c . T e c mb si n p o e ss o   b i u   h rc e si  fh tpr mie   o b si n mo e  ue h   o u t   r c s  h wso vo s c a a tr tc o   o  e x d c m u t   d . o i o

Ke wo  ̄ :d e e  n i e;b e d d f e ;e h n l is l o b s i n c a a t r tc   y r is le g n l n e   u l t a o - e e ;c m u t   h r c e i is d o s

料 的技 术 已经 比较 成 熟并 获 得 了成 功 应 用 , 在 柴  而
刚 吾 

油机上 应用 乙 醇燃 料还 存 在 一 些 问题 和 困难 , 尚处 
于研 究 阶段  。  

乙醇是 一种 可再 生 的 生 物质 燃 料 , 内燃 机 上  在

柴油机 燃用 乙醇燃 料 主要 有 以下 几种 方 式 : 进 

应用 乙醇燃料 对 于 缓解 石 油 资 源 日益 枯 竭 、 境 污  环 染不 断加重 等 问题 有着 深 远 意 义 , 对此 国 内外 已开  展 了大量 的研究 工作 ¨ 。 目前 汽油 机燃 用 乙醇燃  1

气管 添加 乙醇 , 即熏蒸 法 ; 喷 射 系 统 ; 乙 醇直 接  双 纯
压燃 ; 柴油 醇燃 料 , 应用 机 械 搅 拌 或 添 加 助溶 剂 、 乳 

化 剂等将 乙醇 和 柴 油 配制 成 混 合 燃料 。其 中 , 用  使

国家 9 3重点基础研究发展计划项 目( 0 1 B 02 2 资助 。 7 20C 290 )  

原稿 收到 日期为 2 0 07年 3月 2 9日, 修改稿收到 日期为 2 0 07年 7月 3日。  

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柴 油醇燃料 因基本上 不需要 改变 柴油机 结构 而 最有 

以汽 油作为 乙醇和 柴油? 的助溶 剂 。混合燃  昆合
料 配制采 用体积 法 , 用 6 % 柴 油 、0 乙醇 、0 如 0 2% 2 %  汽 油配制 成 的混 合燃 料 , 记 为 E 0 2 料 , 它  简 2 G 0燃 其

希望 实现商 业化 。   乙醇分 子 中含 有 3 . % 的氧 , 论 空燃 比低 , 48 理   着火 界 限宽 , 够促 进燃 烧 。 乙醇 与 汽 油一 些 性 质  能
较 为接近 , 十六烷 值 和 黏度 均 较低 , 者相 溶 性 好 ; 二   乙醇和柴 油 的 性 质 则 差 别较 大 , 值 低 、 化 潜 热  热 汽 高, 与柴油 的相 溶性 较 差 。利 用 汽油 可 分 别 与 乙醇  和柴 油互溶 的 特点 , 以用 汽 油为 助 溶 剂 配制 出均  可 匀、 稳定 的柴 油醇燃 料 。   柴 油 机 热 预 混 合 燃 烧 (D P H C, dee o i l t s  h  
pe ie o b so ) 念是 大连理工 大 学胡 国栋 教  rm xdcm ut n 概 i

不 同配 比的?合燃 料都 以此规 律用 简称 ,0% 柴油  昆 10
燃料则 记 为 E 。试 验 中按 照 柴 油 、 0 乙醇 、 油 的添  汽

加顺 序进行 配制 , 经过搅 拌 、 荡摇 匀后 即成均 匀稳  振 定 的混合燃 料 。通过观察 不 同配 比混合燃 料 在密 闭  容器 中的分层时 间发现 : 汽油 的 比例越高 , 合燃料  混 越稳 定 ; 适 当 的配 比范 围 内 , 分 层 时 间可 达 6   在 其 0
天 以上甚 至更长 。  

由于 汽油 比例较 大 , 其既作 为 助溶剂 , 同时又是  燃 料的重 要组成 部 分 , 着 乙 醇 、 随 柴油 、 油 掺 混 比  汽

授于 2 0世纪 8 0年代 初提 出的  , 其核 心思 想 为 : 在  压缩 着火前 完成 油气 的均 匀预 混 合 , 控制 在 上 止  并 点 附近压燃 着火 , 而 实现 在较 低 缸 内压力 和温 度  从 下 的快速燃 烧 , 到高 效 清 洁 的 目的 。其 实质 就 是  达 近年来 成 为研 究 热 点 的 HC I 烧模 式 , 现 这 种  C燃 实

的变 化 , 合燃 料 的物 理性 质 和 燃烧 特性 较 柴 油均  混
发生 了较 大改 变 。? 昆合燃 料 的 黏度 下 降 较 大 , 验  试 中为减少 柱塞副 的磨损 , 添加微 量 的蓖麻油 ( . % ) 05   以改善润 滑 ; 乙醇 的 热 值 只 有 柴 油 的 6 % , 油 的  3 汽 热值 略高 于柴油 , 因而 混 合燃 料 的 热值 随 着 乙醇含  量 的增 加 而降低 。为便 于 比较 , 验 中 的燃 油 消耗  试 率按 能量相 等原则 折算 为与柴油 热值 相 当 的当量燃 
油 消耗率 。  

燃烧 方式 的难点主要 是均质 混合气 的形 成 与燃烧 过 
程 的控制 。H ( i  i es na dl gpn t t n  L h hds r o  n  n  ee a o ) g p i o ri

伞喷 油嘴  的喷雾特性 及其喷 油速率 快 的特 点非 常 

有利 于缸 内均质 的混 合 气 的快 速 形 成 ; 用燃 料 设  应
计方 法设 计 出适合 H C 的燃 料是 控制 着火 时刻 和  CI 燃烧 速率 的一种有效 技术手 段 。   近年来 的一些研究 成果 表 明 , 有低 沸 点 、 具 高挥  发性 、 高汽化 潜热 、 十 六烷 值 、 抗 爆性 特点 的 乙  低 高 醇是 一种非 常有潜力 的 H C 燃料 [ ; CI 8 汽油燃 料也   

2 试 验 装 置 和 方法 
试 验发 动机 为一 台单 缸 四气 门 自然 吸气式 直喷 

具有较 高 的挥 发性和 较低 的着火性 能 , 其热值 高 、 燃 
烧速度 快 , 但运 行 中易 发生爆燃 。由此 可推测 , 用  使 按一定 比例 配制 的 乙醇一 油一 油  合 燃 料 , 望  柴 汽 昆 有 实现改善 燃 油雾 化性 能 、 降低 缸 内平 均 温度 、 推迟 着 

1 5柴油机 。 主要技术 参数 如表 1 示 。 3 其 所   表 1 试验 柴油机 主要参 数 
排 量/   L 缸 径/ mm×行 程/ m m   2 1  .5 l5×10 3 4 

火时 刻 、 延长 油气混合 时间 、 提高混 合气 均匀 度 的 目   标; 而在此 基 础 上 , 同时采 用 H L伞 喷 油 嘴 , 更 有  将
利于实 现柴油机 的热 预? 合燃 烧 。 昆  
为了验证 乙醇一 油一 柴 汽油混 合燃 料 在柴 油机 上 

标 定 转 速/ rmn (/ i)×标定 功率 / W  k
压缩 比 

lo   o×1.  5 47
l.  75

喷油 泵 型 式 
柱 塞 直 径/   mm

P型 
1  2

应用 的 可行 性 及其 作 为 H C 燃 料 的适 用性 , 一  CI 在 台单缸 15四气 门直 喷式 柴 油 机 上 , 3 研究 了不 同燃  料 配 比及 供 油 时刻 变 化 混 合 燃 料 的燃 烧 和 排 放 特 

启 喷 压力 / a MP   喷 孔 数 ×喷 孔直 径 /   mm

2  3 7× . 5 O 2 

性, 并应用 HL伞 喷 油 嘴燃 用 混 合 燃 料 进行 了 热 预 
混 合燃烧试 验 。  

试 验装置 和主要测 试设 备如 图 1所示 。用 A L V 

Cnet V . 处理 软件进 行燃烧 特性分析 。 ocr  35后 o  
试 验 中选用 E 、 1 G 5 E 0 5 E 0 2   0 E 5 1 、 2 G1 、 2 G 04种 

1 燃 料 配 制   
试 验 中使 用标准 0 轻 柴 油 、 准 9 # 油和 符  # 标 0汽

燃 料作 为对 比。在标定 转速 下按 负 荷特性 进 行柴油  机性 能对 比试 验 。保持 柴 油 机 的压 缩 比 、 油泵 柱  喷
塞直径 等参数 不变 , 通过 调整柴 油机 转矩 、 改变 供油  提前角 、 换用 不 同喷油嘴 型式等 方式 , 比较 柴油 机燃  用上述 4种燃 料时 的燃烧 与排放 特性 。  

合 G 130 20 B 85 - 0 1标 准 的 燃 料 乙 醇 ( 水 率 小 于  含
0 8 )  .% 。

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油 

杜宝国 , : 等 乙醇一 柴油一 汽油混合燃料 的燃烧与排放特性 

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范 围内均显著 降低 。在 中低负荷 工况 接 近 于无烟 排 
N NO  

管 
压 

气分仪型度l——] l 箱 料  体析l 计r—] 柴 《箱 I I —— I l     烟   l 油 

放 ; 10 在 0 %负荷工 况 , 用 E 0 5和 E 燃 2 GI 0燃 料 的烟 

力  信  号 

度分别 为 06 B U和 13 B U, .1S .7 S 波许 烟 度值 降低 了 
约 5 % 。这 是 因为 : 5 乙醇 是 含 氧 燃 料 , 燃 烧 时有  在 自供氧 能力 , 加 了缸 内的空燃 比 , 增 使得 局 部燃 油裂 

A L2 V 60l气缸压 力信号 

燃烧 I   D型 4  分析仪 h 水力测功器 

解 生成 碳粒 的机会减 少 , 而降低 了碳 烟 ; 一个原  从 另 因是 乙醇 的汽化 潜热 大 , 低 了缸 内工 质 温 度 和最  降
高燃烧温 度 , 著地减 少 了燃 油 的热裂 反应 , 制 了  显 抑 碳 烟的形成 ; 同时混合 燃料 的十六 烷值 较低 , 导致 可  燃 混合气 的着 火 时刻 延迟 , 料 和 空 气 的混 合 时间  燃 增加 , 而提高 了混合 气形成 的质量 , 混 合燃烧 份  进 预 额增 加 , 扩散燃烧 相对 减少 , 而使 碳烟 的生 成量 降  从 低 ; 由于 乙醇 和汽油 的沸点低 、 度小 、 发性 好 , 再 黏 挥  

繁 … j   l  
曲轴 转 角信号 

图 1 柴油机性能试验装置图 

3 试 验 结 果 与 分析 
3 1 不 同配比混合燃 料 的燃 烧 与排放 特性  .

有利 于燃料 的 雾化 与 蒸 发 , 提高 了混 合 气形 成 速 率 
和 分布 的均匀度 , 在一定 程度上 减 少 了过 浓 区 , 因而  碳烟 排放 降低 。  

图 2示 出了供油 提前 角为 1。 A、 用 7× . 5 7C 使 0 2  ×10 5 。型多孔 油嘴 、 用 不 同配 比混合 燃 料 时 的油  燃

燃用混 合燃料 后 N   O 排放 在 中低 负荷 工况 明显 

耗和排 放对 比曲线 。可 以看 出 , 在低 负荷 工 况时 , 燃  用混合 燃料 的 当量 油耗率 比燃用 E 0燃料 时略高 , 在 
中负荷 工况有 所 降 低 , 而在 高 负 荷 工况 时则 相 差 不  大 。燃 用混 合 燃 料 在 5 % 负荷 工况 时 具 有 最 佳 的  0 燃油经 济性 。   燃用 不 同配 比的混 合燃 料后碳 烟 排放 在全 负荷 

下降 , 而在高负荷工况则降低较少; 乙醇和汽油所 占   比例 越大则 下降越 显 著 。在 5 % 负荷 工 况 时 , 0 燃用 
E0 2 2 G 0燃 料 的 N , 放 从 燃 用 E O 排 0时 的 8 9   .5×

l 4 0I降低 到 了 5 2 .5×1 一, 幅达 4 % 。这 是 由于  0 降 l
乙醇 的汽化潜 热 大 , 缸 内 温度 下 降 , 烧 推迟 , 使 燃 滞 

燃 期延 长 ; 乙醇 、 汽油 燃 料 的低 黏 度 、 高挥 发 性提 高 
了雾化 质量 , 促进 了缸 内均质 混合 气 的快 速形成 , 燃  烧 过程 中局部 高 温 区减 少 ; 乙醇 和汽 油 的燃 烧速 度 

相对 较快 , 烧持续 的时 间缩 短 , 燃 已燃 混合 气经 留高  温 区的时 间减 少 , 而使 N   从 O 排放 降低 。   图 3显示 了在 10 负荷工 况下 , 用 不 同配 比  0% 燃
混合燃 料时 的 示功 图 比较 。可 以看 出 , 随着 混 合燃 

料 中柴油 比例 的减 少 , 燃烧 始点 向后 推移 , 而燃 烧结 
束 时刻基 本不 变 , 燃烧 持 续 期 缩 短 ; 由于 燃烧 推 迟 ,  
0 
∽  

∞ 

并 发生在 上止 点后 , 高爆发 压力 降低 ; 最 随着 乙醇和 

骚 

汽油 比例的提 高 , 燃烧 过程 加快 。  

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3 —0 - 0 0 1 2   3  4   5  6   0 2 1    0 0 0 0 0 0

负 荷率 『  0 / 0

曲轴转 角/ ) (  。

图 2 混合燃料配 比对油耗 与排放的影 响 

图 3 不同混合燃料配比示功 图比较 

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程 
上 止 

20 0 8年( 3 第 O卷 ) 3期  第

32 不同供油提 前角下混合燃料的燃烧 与排放特性  .

混合燃料 中乙醇 和 汽 油 比例相 对 较 大 , 燃料 的  性 质较纯 柴油 已发 生很 大 变化 , 这样 燃 用 混 合燃 料  时 柴油机 的最 佳供油 提前 角也需要 相 应调 整 。为此  研究 了燃用 混合燃料 时供油 提前 角变化 对燃 烧 和排 
放特性 的影 响 。原机燃 用 纯柴油 时 的最 佳供 油 提前  角 为 1 。 A, 7 C 现将 供 油提前 角分 别 调整 为 1 。 A和  5C 1 。 A 进 行 性 能 对 比 试 验 。 图 4 示 出 了 燃 用  3C

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E0 1 2 G 5混合 燃料 、 供油 提前 角下 油耗 与 排放 的  3种
对 比曲线 。  

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曲轴 转 角 )    



3 —0 -0 0 1  2  3  4  5   6  0 2 1    0 0 0 0 0 0

图 5 使 用 多孔 油 嘴 、 用 E 0 1 料 不  燃 2 G 5燃

同 工况 下 油 管 压 力 与 气 缸 压力 比较 
加 ∞ 如 们 如 如 ∞m    O  
∽  

0 

越  骚 

阀头部 锥 台的锥 角为 10 , 4 。 且在 喷射 锥 面上 开有 l  0 个 R: . 5 m 的 凹槽 。 00 m   图 6给 出 了供 油 提前 角 为 1 。 A 时 , 用 HL 5C 使   伞 喷油 嘴与 多 孔 油 嘴分 别 燃 用 E 、 2 G 5燃 料 的  0E0 1 油耗和排 放对 比曲线 。结果 显示 , 中低 负荷 工况 下 ,  

| 

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当量油耗 率在 使 用 H L伞 喷油 嘴 且 燃 用 E 0 1 2 G 5混 

7 

6 

5 

4 

3 

2 

l 

O 

负荷率 

图 4 供 油 提前 角变 化 对 油耗 与 排 放 的影 响 

从 试验结果 可看 出 , 在低 负荷工 况 , 小 供 油提  减

前 角时当量油 耗率 有 所 降低 , 在 中高 负荷 工 况 则  而 变化不 大 ; 随着 供 油提 前 角 的减 小 , 烟 排 放 升 高 , 碳   但 N  排 放 显 著 降 低 。在 10 负荷 工 况 ,7 C   O 0% 1。A 供油提前 角下 的 N  排放 为 110X1 一, 在 1  O .7  0 而 3 。A C 条件 下为 67   ~, .5X 0 下降 了 4 %。 1 2   图 5为供 油 提 前 角 1。 A 时 , 用 E0 1 5C 燃 2 G 5燃 
∞  

越 

擎 

≥ 
如 

料在不同工况下油管压力和气缸压力的 比较。可以   看 出, 中低 负荷 工 况 , 在 滞燃 期 较 长 , 烧 过 程 中 预  燃 混合 燃烧所 占比例 较 大 。对 本 试 验 用 柴 油机 , 用  燃 E0 1 合燃料 时 , 2 G 5混 应适 当延 迟 喷 油 , 即减 小供 油  提前 角 , 对改善 柴油 机的油耗 和排放 有利 。   33 I伞喷油 嘴燃 用混合燃 料的燃 烧与排放特性  . H , 试验 中所用伞 喷油 嘴为 HL 15X1 0 型 , q .   。 即针  b 4

静 
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睾丌 r  

负荷率 , % 

图6 H   L伞喷油嘴与多孔油嘴燃用不同燃料的性能 比较 

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杜 宝 国 , : 醇一 油 一 油 混 合 燃 料 的 燃烧 与排 放 特 性   等 乙 柴 汽

?15 ? 9  

合燃料 时下 降非常 明显 。图 7为不 同负荷 工况 下油 

值 压力 显著 降低 , 应 的曲轴转 角也 相对 后移 ; 对 着火 

管压力 与气缸 压力 的 比较 , 通过 进 一 步 的分析 可得 

时刻大 幅度推 迟 , 且 基本 发 生 在 喷 油 结束 后 。这  并 加 m   加 印 ∞   如  O 是 由于燃 料 的快 速 喷入 和 强烈 的汽 化 吸 热作 用 , 导 
致 缸 内温度迅 速 降低 而 使着 火 延 迟 ; 个 燃烧 过程  整 主要发 生在上 止点后 , 气缸 压力相 对 降低 ; 喷雾 特性  和燃料 特性 的双 重作 用 使雾 化 质 量 改善 , 合气 分  混 布更加均 匀 , 部高 温 区减 少 , 混 合气 在较 低 的  局 可燃

出油耗率下降的原 因: 当使用 H L伞 喷油 嘴并燃用  E0 1 2G 5燃料后 , 乙醇 、 汽油 的低黏度 、 高挥发 性 使 喷  雾 的雾化 质量 进 一步 得 到 改善 , 时 由于 乙 醇燃 料  同 的 自供 氧特性 , 使燃 烧 更 加 充 分 ; 醇 、 油 的强 汽  乙 汽
化 吸热作 用 , 初 期燃 烧 速 率 减缓 , 焰 温度 降低 , 使 火  
着 火时刻延 迟 。这样 就使着 火前缸 内形 成 了更 多 的 

缸 内压力 和 温度 下迅 速燃烧 , 因而 N   放下 降。 O排   图 8为在 不 同 负荷 下 着 火 滞 燃 期 的 比较 。可  见, 使用 多孔 油嘴 燃用 E0 1 料 时 , 着 火 滞燃  2G 5燃 其
期 较使用 E 料在 整个 负荷范 围 内均 有所增 加 , 0燃 但 
2  l  O 

均 质混合 气 , 时 柴油 机燃 烧 过程 以预 混 合燃 烧 为  此 主, 并且燃 烧完 全 , 当量 油耗率下 降 。 使  
7  6  5  4  3 

J 止   

增加 幅度不 大 ; 当使用 H 而 L伞 喷油 嘴时 , 火 滞燃  着

室   R 
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。 

期 增加显 著 , 增加 的 幅度 随 负荷 加 大 而 减小 。这是 
因为 H L伞 喷油 嘴 喷油迅 速 、 燃油 雾化 质量 好 , 混合 

邕  塔 

燃 料 的蒸 发 、 化速 率也相 对提高 , 汽 使缸 内温度 大 幅 
下降 , 因而滞燃 期相 应延长 。  
2   0

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曲轴 转 角/。  ()

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图 7 使用 H L伞 喷 油 嘴 、 用 E 0 1 料   燃 2 G 5燃 不 同 工 况下 油管 压 力 与 气 缸 压 力 比较 

负 荷率/ % 

图 8 不 同 负 荷下 着火 滞 燃 期 比较   

使用 HL伞 喷油嘴 、 燃用 E 0燃 料 时 的碳 烟 排放 
在 中高 负荷 工 况 明显 升 高 , 燃 用 E 0 1 而 2 G 5燃 料 后  则 显著 下降 。这 是 由于在 中高 负 荷 工 况条 件 下 ,   由 于伞喷油 嘴 的喷雾 贯 穿 距 相对 较 小 , 随着 燃 油 喷 射  量 的增加 而在 喷 嘴 附近 形成 了过 浓 混 合气 区 , 导致  燃 烧不充 分 , 烟排 放 升高 ; 燃用 E 0 1 碳 而 2 G 5混 合 燃 

图 9示 出了在 1 0 0 %负荷 工况下 油管压 力 、 气缸 

压力 、 放热 率及缸 内平均 温度 的 比较 。可 见 : 在高 负  荷工 况 , 用 HL伞 喷 油 嘴 燃 用 E 0 1 使 2 G 5混 合燃 料  后, 喷油持续 期缩 短 , 缸 峰 值 压力 显 著 降 低 , 气 燃烧  始点推 迟 , 烧持 续 期 减 小 , 热 率重 心 后 移 , 内  燃 放 缸
平均 温度 大 幅 度 降低 。 同时 也 表 明 , 用 H 应 L伞 喷  油嘴 、 燃用适 当配 比的乙醇一 油一 柴 汽油 混合燃 料 , 着  火前 在缸 内可形 成 较 为 均质 的预 混 合气 , 烧 在 较  燃 低 的缸 内压 力 和温 度 下 进行 , 个 燃 烧 以预 混合 燃  整

料, 可燃混 合气 中的 氧含 量增 加 , 料 的性 质促 进 了 燃  
燃 油 的快 速蒸 发 与混 合 , 且着 火 滞 燃 期 的延 长 使  并 混合时 间增加 , 因此 混合 气 分 布 的均 匀 度 也 显 著 提  高, 局部过 浓 区减少 , 烧迅 速 、 分 , 燃 充 燃烧 过程 得 到 

烧方 式为 主 , 其过 程具 有明显 的热 预混 合燃 烧 特征 ,  
基本 实现 了保持 经 济性 不 变条 件 下 , 烟 和 N   碳 O 排  放 同时 降低 的 目标 。  

改善 , 碳烟排放降低。   柴 油机使 用 H L伞喷 油嘴 时 N   放较 使用 多  O排 孔油嘴时显著降低 , 燃用 E 0 1 燃料后 , N   2G 5 其 O 排 
放进一 步下 降 。从 图 7与 图 5的 比较 可 看 出 , 相  在

4 结 论 
( )汽 油可 作 为 乙醇 与 柴 油 混合 的助 溶 剂 , 1 在 

同工况 下 , L伞 喷 油 嘴 比多 孔 油 嘴 的 喷 油持 续 期  H 短. 喷油速 率 相对 较快 ; 使用 H L伞 喷油 嘴后 气缸 峰 

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程 

20 0 8年( 3 第 0卷) 3 第 期 

( )使 用 多 孔油 嘴燃 用 混 合燃 料 时 , 油机 的  3 柴

上 止  
, r— 、 一一
l  O 8   6   4  


:  
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型  霜 

供油 提前 角应在 原机 的基础上适 当减 小 ; 当使用 H   L
伞 喷油嘴 时供油提 前角应适 当加 大 。   ( )试 验证 明 , 4 乙醇 一 油一 油混 合 燃 料具 有  柴 汽 雾化性 能好 、 混合 气 形 成质 量 高 、 火 滞燃 期 长 、 着 燃 

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强 

烧速率 快 、 烧 持续 期 短 的 特 点 。新 的燃 料 设计 方  燃

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案有利 于实现 柴油 机 的热 预混合燃 烧 。  
参考 文献 
8  

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[ ] A uQ d iM , addO, uast 2  b -u as   H d a  Q di   a M.T e fc f l hl u  h  et   c o F - E oA o   mgt no  i e E g eP r r nc  dE i in[ ] nry iao nDe l ni  eoma ea   ms os J .E eg  i s  n f n s
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曲轴 转 角/ ) (  。

【  5

吕兴才 , 黄震 , 张武高 , 柴油机燃 用柴油醇的性能 与排放特  等. 性 的研究 [ ] 内燃机学报 ,0 3 2 ( ) 13—18  J. 2 0 ,1 4 :9 9.

图 9 不 同油嘴型式燃用不 同燃料的燃烧特性 比较 

[   胡 国栋.  ] 柴油机燃烧 研究 的展望 [ ] 大连工学 院学报 ,9 2  J. 18,
2 ( : 1 0  1 4) 7 —8 .
a a  Akr maJ n,e  1 An lss o  ta. ayi  f [ ] L n   u in 7  o g W qa g,Murk mi ia,Ha   u

适 当配 比下可 配制 出完全 互溶 的相 对稳 定 的 乙醇一   柴 油一 油混合燃 料 。在保 持柴 油机 动力 性 、 汽 经济性 

S ai  i es nC aatrt s o  p vdC nc  pasJ , pt Ds ri   hrceii   r m r e  oi S ry[ ] l a p o sc f I o l a  
Tr scin fS ceyo  tmoieE gn eso a a 19 3   n a a t so o it fAuo t   n ier  f p n, 9 9,0 o v J

不变条件 下 , 实现 2 %左右 的 乙醇代 用率 。 可 0  
( )柴油机燃 用 乙醇一 油一 油 混合 燃 料 , 2 柴 汽 其 

( )2 1 :7—3 . 2  
  u Yu h n,Zu L n i   iln,e ,a .Ex e me t   t d   t 1 pr i na Su y l [ ] Li Xi g a ,Ho   c u 8  i n c i

排 放显著 改 善 , 烟 和 N  排 放 下 降 明 显 ; 碳 O 当使 用  HL伞 喷油 嘴并燃 用 E0 5混 合燃 料 时 , 内混合  2G1 缸
气 均匀度进 一步提 高 , 在整 个工况 范 围 内 , 缸 压力  气

o   e Au o i iin a d Co u t n C a a t rsis i  h   mo. n t   t .g t   n   mb si   h c e tc  n t e Ho . h . n o o r i  

gnosC ag  o rsi  gio H C )C m utnO ea eeu  h eC mpes nInt n( C I o b so  pr— r o i i  

t nwt  tao Nh p n  l d F e  y Pr Ijco [ ]  i   i E nl —et eBe   ul b  ot net n J . o h h / a n s   i
F e , 0 6, 5: 6 2—2 31  u l2 0 8 2 2 6 .

和缸 内平 均 温 度 均 较 低 , 烟 和 N  排 放 同 时 降  碳 O 低, 其燃烧 过程具 有明显 的热预混合 燃烧 特征 。  

[ ] 刘金山 , 9  黄为钧 , 郭英男 , 乙醇燃料均 质压燃 发动机的试验  等.
研 究 [] 吉林 大 学 学 报 ( 学 版 ),05,5 6 :9 6 0  J. 工 20 3 ( )5 6— 0 .


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