摘 要

本文首先分析了乙醇及生物柴油的理化性质，然后使用乙醇-生物柴油混合燃料在一台四缸水冷高压共轨柴油机进行燃烧试验，研究了负荷、乙醇掺混比例和喷油策略对发动机的燃烧排放性能的影响。主要研究如下：（1）乙醇掺混比例对混合燃料的燃烧排放特性影响较大，试验中乙醇掺混比例为10%的混合燃料(E10)燃烧情况最佳，而且对排放情况改善较好；（2）乙醇的加入降低了混合燃料的十六烷值，延长了滞燃期，燃料预混合更加充分，增加了混合燃料的含氧量，改善了燃烧情况，峰值放热率升高，缸温较高降低了HC排放，但导致NOx排放升高；（3）低负荷条件下，乙醇的加入对燃料的燃烧排放影响不大，但在中、高负荷下，混合燃料的燃烧情况较纯生物柴油有明显的改善，混合燃料的HC排放下降幅度较大，明显低于纯生物柴油；（4）在喷油时刻为12.5°CA BTDC时，混合燃料的燃烧排放情况较好；（5）加入乙醇后，大颗粒会被氧化分解成小颗粒，大颗粒数量减少，小颗粒数量增多。

关键词：乙醇，生物柴油，混合燃料，负荷，喷油策略

Abstract

This paper first analyzes the composition and molecular structure of ethanol and bio-diesel. Then an experiment is conducted on a four-cylinder, water cooled, high pressure common rail diesel engine by using the blended fuel. We investigate the influence on the combustion and emission of the engine with changing the load, the proportion of ethanol and injection strategy. We mainly studied the following aspects: (1) The proportion of ethanol exerts a great influence on the combustion and emission characteristics of the blended fuel. During the experiment, E10 has the best combustion performance and the improvement of emission is better; (2) The addition of ethanol reduces the cetane number of the blended fuel, prolongs the ignition delay, and the fuel premixing is more complete and it also increases the oxygen content of the blended fuel, improves the combustion, increases the peak heat release rate. The higher cylinder temperature reduces HC emission but increases NOx emission; (3) The addition of ethanol has little effect on the combustion and emission of the blended fuel under low load, but under medium and high loads, the blended fuel has better combustion performance than bio-diesel and the HC emission of the blended fuel decreases quickly which is significantly lower than bio-diesel; (4) With the injection time being 12.5°CA BTDC, the blended fuel has better combustion and emission performance; (5) By adding ethanol, large particles are oxidized and decomposed into the small, the number of large particles decreases but the small increases.

Key Words：ethanol, bio-diesel, blended fuel, load, injection time

目录

第1章 绪论 1

1.1研究的背景及意义 1

1.2乙醇和生物柴油的理化性质 2

1.3研究现状 3

1.3.1国内研究 3

1.3.2国外研究 5

1.4本文主要的研究内容 5

1.4.1基本内容 5

1.4.2技术方案 5

1.4.3绘制图线 6

第2章 试验设及方案 7

2.1实验现场 7

2.2实验发动机台架 7

2.3实验主要使用的仪器设备 8

2.4试验方案 9

第3章 乙醇-生物柴油混合燃料的实验讨论与分析 11

3.1负荷对乙醇-生物柴油混合燃料的燃烧排放的影响 11

3.1.1负荷和乙醇掺混比例对混合燃料燃烧的缸压以及放热率的影响 11

3.1.2负荷以及乙醇混合比例对混合燃料燃烧的滞燃期和燃烧持续期的影响 13

3.1.3负荷以及乙醇混合比例对混合燃料排放特性的影响 13

3.2喷油策略对乙醇-生物柴油混合燃料燃烧排放的影响 16

3.2.1喷油策略对混合燃料燃烧的缸压以及放热率的影响 16

3.2.2喷油策略对混合燃料燃烧的滞燃期和燃烧持续期的影响 17

3.2.3喷油策略对混合燃料排放特性的影响 18

3.3 本章小结 20

第4章 总结与展望 22

参考文献 24

致 谢 25

第1章 绪论

1.1研究的背景及意义

如今，汽车已经成为人们日常出行的必备物品，在日常生活中，汽车发挥着不可替代的作用，然而，在当今社会中，汽车带来便利的同时，也带来了不可小觑的问题：能源危机与环境污染。

2017年底中国汽车数量迅速增加到 3.1亿辆，乘用车和商用车的数量接近 2.17亿辆。随着汽车数目的迅速增长，对燃料的需求在增加。石油作为传统汽车燃料主要的来源，每年都在迅速地消耗。图1.1为中国以及世界范围内的能源消耗比例图。

图1.1 能源比例图