随着现代文明的不断发展，工业水平的不断提高，人们物质生活的逐渐丰富，我国船舶铁路机车及日常交通工具的迅猛发展，及人们对液体燃料的需求也逐年上升，我国原油的进口需求多，原油的对外依赖程度也达到一半，并且逐年呈上升状态，给我国目前的资源状态起到了一个预警作用。当前全球资源日渐枯竭，石油总量日趋减少，石油的价格也在不断飙升，人类的生存环境受到威胁和挑战。因为世界资源的逐步衰竭，车的尾气使大气造成污染，环境也进一步受到威胁。所以，对优质的新型的发动机，替代燃料的探索也在不断进行。同时，世界各国对柴油新型替代燃料也倍加重视。

现代的调整高性能柴油机由于热效率比汽油机高，污染物排放比汽油机少，作为汽车动力应用日益广泛。西欧国家不但载货汽车和客车使用柴油发动机，而且轿车采用柴油机的比例也相当大。美国联邦政府能源部和以美国三大汽车公司为代表的美国汽车研究所理事会正在开发新一代经济型轿车同意将柴油机作为动力装置。经过多年研究，大量新技术应用，柴油机最大的问题研读和噪声取得重大突破，达到了汽油机的水平。

邵丽靑等认为柴油机行业整体发展良好，产业结构调整现象逐渐显现，随着排放标准的不断升级和外资的进入，柴油机行业的企业竞争将明显加剧。因此柴油机技术升级将会加快[1]。因此多元混合燃料的发展将会越来越快。

对于多元混合燃料的柴油机的研究，国内外学者做了大量的工作。

李少辉对柴油机替代燃料进行了归纳总结。分为醇类，醚类，油 / 酯类，燃气类等，对各种燃料进行了分析，分析了它们的性能及特点，也指出了柴油机新型替代燃料有哪些缺点与优点。对未来替代燃料的发展进行了预估[2]。

黄锦成等通过在ZS195柴油机上进行对比试验，分析了生物柴油及生物柴油-乙醇混合燃料的不同比例对柴油机性能的影响。研究结果表明，柴油机燃用混合燃料后，乙醇的掺烧率为30%以下时，其动力性能良好，折合油耗率均有不同程度的改善[3]。

A.M.Liaqua等用5 %棕榈柴油和95 %普通柴油(又称P5 )和C5 ( 5 %椰油生物柴油和95 %普通柴油)组成的“Envo柴油”对柴油机性能和排放进行评价的试验结果。试验结果表明，P5和C5比柴油的制动功率分别降低了1.2 %和0.7 %。P5和C5排放物如HC、烟雾、CO和NOx浓度较低[4]。

李顶根等在一台YC6105型六缸直列直喷柴油机上进行了燃用甲醇/柴油混合燃料对柴油机性能和排放影响的研究。试验结果表明:使用甲醇/柴油混合燃料柴油机具有相对较好的动力输出特性[5]。

孙桂平等先对0#柴油(D)和乙醇-生物柴油-柴油混合燃料(EBD)的部分理化性质进行了试验、计算和对比;再基于柴油发动机台架，研究了柴油机燃用替代燃料后，其动力特性、经济特性和常规排放特性的变化。研究结果表明:在外特性下，柴油机燃用EBD的功率和转矩相对D有0～2.84%的小幅度上升;在负荷特性下，EBD的油耗量和油耗率相对D有较大幅度的上升[6]。

太原理工大学曹贻森选用F-T柴油、甲醇两种煤基燃料作为基础燃料，并结合生物柴油作为辅助燃料，调和配制成甲醇/生物柴油/F-T柴油多元混合燃料（简称MBFT混合燃料），充分实现三种燃料的优势互补[7]。

Obed M.Ali等对棕榈油制备生物柴油的可行性进行了研究。为了评价混合燃料的发动机性能试验结果，对混合燃料的性能进行了表征。动机试验结果表明，与矿物柴油相比，混合燃料的发动机制动热效率无显著差异，混合燃料B30的发动机循环变化最小[8]。

鉴于我国煤炭资源储量丰富的特殊国情，大力开发煤制油技术成为一个很有前途的发展方向。郑庆明以F-T柴油为基础燃料，向其掺混体积比分别为5%、10%和20%的正戊醇配置三种正戊醇/F-T柴油混合燃料，依次记为PE5、PE10和PE20，并将0#柴油作为对比燃料。结果表明：正戊醇和F-T柴油具有良好的互溶性，与0#柴油相比，燃用F-T柴油后当量燃油消耗率与CO、HC、NOX和碳烟排放均降低[9]。

甲醇是一种环保型、可再生的生物质燃料。王磊和王星阳在一台柴油机基础上，采用气道口电控喷射甲醇，缸内柴油引燃甲醇的方式，开发了电控甲醇／柴油双燃料样机，试验结果表明，它能使甲醇对柴油的替代率达到 35.1%，经济性基本保持不变[10]。

汤清等在一台电控共轨发动机上，试验研究了乙醇掺混比例和喷射定时对二甲醚-乙醇混合燃料燃烧及排放 的影响。结果表明: 随乙醇比例的增加，滞燃期延长，燃烧持续期缩短，最大压力升高率上升[11]。

胡斌等将柴油、乙醇和正己醇以 20∶60∶20 体积比混合作为测试燃料，开展了不同含水乙醇及喷油压力下的柴油机燃烧和排放试验．结果表明：含水量的增加和温度的降低会引起乙醇/柴油互溶性变差，理想的喷油压力边界范 围将会缩窄：低喷油压力易使燃烧恶化，而高喷油压力容易导致柴油机工作粗暴，且 NOx与 CO 排放也呈上升趋势[12]。

WenmingYang等对煤油及其与柴油混合燃料的柴油机燃烧和排放形成过程进行了广泛的数值研究。考察了燃料混合比、喷油角等因素对发动机性能的影响。结果表明，煤油比例越高，最大功率输出越大，一氧化碳排放越低[13]。

Arkadiusz Jamrozik进行了单缸固定式柴油机燃用柴油-甲醇和柴油-乙醇混合燃料的试验研究。柴油-甲醇混合物中甲醇含量的增加和增加达30 %对发动机的热效率有积极影响，而指示平均有效压力值没有显著变化[14]。

R. Senthilraja等采用实验研究的方法，评价柴油、乙醇、棉籽油甲酯和压缩天然气在单缸、四冲程燃烧改装双燃料柴油机的性能和排放效果。结果表明，氮氧化物(NOX)排放，CO2排放量在所有负荷下均有所下降[15]。

2.1研究（设计）的基本内容

多元混合燃料采用甲醇，乙醇和柴油混合形成新型燃料，进行甲醇，乙醇柴油掺混特性理化分析，然后通过GT-power软件进行模拟仿真，进行动力性输出分析，燃油消耗及排温分析和污染物排放。

2.2 研究（设计）的目标

通过此次毕业设计，期望达成以下目标：

了解发动机的结构及工作原理，并对其进行总结概括。

理解燃料燃烧的基本理论，学习计算流体力学（CFD）软件GT-power，并熟练掌握其功能和使用方法，如边界条件的设置、发动机模型的建立、合适的流场计算算法等，利用该软件完成多元混合燃料在某一柴油机上的应用仿真，分析燃料组分等参数对发动机动力性、经济性和排放性能的影响，为其实际应用提供一定的理论指导。

完成相关的图纸工作

2.3拟采用的技术方案及措施

进行资料收集整理

熟练掌握GT-power软件进行混合燃料在某柴油机上的性能仿真

分析甲醇，乙醇和柴油种类不变情况下，比例不同时柴油机动力性，经济性和排放性的变化。

在某一特定比例下，调整喷油时刻，分析柴油机动力性，经济性和排放性的变化。

整理所做工作，并对其进行总结分析、完善及讨论。

[1] 邵丽靑，温楠. 我国柴油机行业的发展现状与未来趋势[J]. 汽车与配件，2013，(51): 46-49.

[2] 李少辉. 柴油机新型替代燃料的探讨[J]. 时代汽车，2018，15(2)：18-19.

[3] 黄锦成，李献菁，邱森，黄华. 生物柴油 -乙醇混合燃料柴油机的试验研究[J].小型内燃机与摩托车，2008,37(1):67-70.

[4] A.M.Liaquat, M.A.Kalam, H.H.Masjuki, M.H.Jayed. Engine Performance and Emissions Analysis using“Envo Diesel”and Coconut Biodiesel Blended Fuel as Alternative Fuels[C]. International Conference on Environmental Science and Technology, Sichuan,2011：185-189.

[5] 李顶根，叶阳. 甲醇 /柴油混合燃料柴油机性能试验研究及分析 [J]. 柴油机， 2012，34(5)：17-21.

[6]孙桂平，裘博，张永亮，张学敏.柴油机燃用乙醇—生物柴油—柴油混合燃料试验研究[J].农机化研究，2013，(11):223-226.

[7]曹贻森. 甲醇/生物柴油/F-T柴油多元混合燃料对柴油机性能的影响研究 [D].太原：太原理工大学，2015.

[8]Obed M.Ali, Rizalman Mamat, Nik R. Abdullah, Abdul AdamAbdullah.Analysis of blended fuel properties and engine performance with palm biodiesel–diesel blended fuel[J]. Renewable Energy, 2016：59-67.

[9] 郑庆明. 柴油机燃用正戊醇_F_T柴油混合燃料的性能研究[D]. 太原：太原理工大学，2017.

[10] 王磊，王星阳. 甲醇 / 柴油机双燃料发动机的动力性和经济性的浅析[J]. 现代经济信息，2017，(03):350.

[11] 汤清，乔信起，李鹏飞，王春海，黄震.掺混比例和喷射定时对二甲醚-乙醇发动机燃烧和排放的影响[J].热科学与技术，2017，16(05):404-410.

[12] 胡 斌，刘海峰，王小峰，郑尊清. 含水乙醇与柴油混合互溶性及对柴油机性能的影响 [J].天津大学，2017，35(06): 404-410.

[13] WenmingYang, Kun LinTay, Kah WaiKong. Impact of Various Factors on the Performance and Emissions of Diesel Engine Fueled by Kerosene and Its Blend with Diesel[J]. Energy Procedia, 2017:1564-1569.

[14]Arkadiusz Jamrozik. The effect of the alcohol content in the fuel mixture on the performance and emissions of a direct injection diesel engine fueled with diesel-methanol and diesel-ethanol blends[J].Energy Conversion and Management, 2017：461-476.

[15]R. Senthilraja, V. Sivakumar, K. Thirugnanasambandham, N. Nedunchezhian.Performance, emission and combustion characteristics of a dual fuel engine with DieseleEthanol e Cotton seed oil Methyl ester blends and Compressed Natural Gas (CNG) as fuel[J]. Energy Conversion and Management, 2017: 899-907