正丁醚/柴油混合燃料在單缸柴油機中的燃燒與排放特性研究

任 哲，盧康博，孫 滔，楊 凱，石 磊，韓 東

（上海交通大學動力機械與工程教育部重點實驗室，上海 200240）

0 概述

柴油機具有燃油經濟性高、可靠性好、壽命長等優點，在貨運交通和日常生活中發揮著重要的作用［1–2］。然而近年來隨著環境問題的惡化，全球多國家和地區相繼制定了越發嚴苛的車輛排放法規與油品標準［3–4］。為了應對日益嚴峻的能源與環境危機，實現內燃機高效清潔運行的目標，研究人員一方面著眼于優化發動機缸內燃燒過程和開發新型燃燒模式［5–8］，另一方面致力于研究醇、醚等含氧可再生燃料作為柴油替代燃料的可行性［9–12］。在過去的幾十年里，學者們通過大量的試驗總結出了適合于先進燃燒裝置的燃料理化特性［13–14］，其中正丁醚（di-nbutyl ether，DnBE）這一新型生物燃料被認為是極具潛力的柴油替代燃料。與柴油相比，正丁醚的十六烷值更高且揮發性更強，密度和黏度更低，再加上其分子結構中含氧，燃用正丁醚有利于提高燃油利用率并減少排放。此外，與從糧食制備得到的第一代生物燃料不同，正丁醚可以由木質纖維素生產加工，避免了與食品供應的競爭。在此背景下，正丁醚近年來逐漸受到研究人員的關注［15］。木質纖維素可用于生產多種生物燃料，如乙醚、酒精、酮等，通過發酵、脫氫、羥醛縮合過程，可以從木質纖維素中制取出正丁醇，進一步脫水處理可以得到正丁醚［16］。正丁醚的熱值雖低于柴油，但也十分可觀，可直接替代柴油應用于發動機中，不需要對發動機結構進行額外改動［17］。……