甲醇替代率對雙燃料發(fā)動機燃燒及其循環(huán)變動的影響

孫滔，陶文輝，盧康博，石磊，喬信起

（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

中國在2021年政府工作報告中指出了實現(xiàn)“碳中和”目標的保障措施，其中綠色能源的應用成為新的經(jīng)濟增長與社會發(fā)展的主線。在眾多替代燃料中，甲醇的制備具有成熟的設備基礎和堅實的產(chǎn)能保證［1-2］，更適應中國能源分布現(xiàn)狀［3］，被作為柴油機重點研究推廣的清潔替代燃料。

在甲醇-柴油雙燃料發(fā)動機的研究中，缸內燃燒控制是其中重要的研究方向。文獻［4-6］中提出柴油/甲醇二元燃料（diesel methanol dual fuel，DMDF）燃燒模式，并在4缸柴油機上進行了雙燃料燃燒與排放研究。在DMDF模式下，甲醇可降低進氣溫度和缸內平均溫度［7］，從而改善缸內燃燒。文獻［8］中通過調整噴油時刻和排氣背壓并結合廢氣再循環(huán)（exhaust gas recirculation，EGR）技術，拓展了高負荷下的甲醇替代率。甲醇的增加使得缸內含氧量增加，同時降低缸內溫度，減少熱量損失，從而提高了指示熱效率［9］，文獻［10］中研究發(fā)現(xiàn)特定條件下甲醇替代率的增加也使指示熱效率降低。在排放方面，甲醇作為含氧燃料能夠增加缸內含氧量，從而降低顆粒物（particulate matter，PM）的排放［11］。甲醇-柴油雙燃料發(fā)動機NOx排放研究有不同的結論：文獻［12］中研究得出甲醇的增加使得排氣溫度增加，NOx排放增加；文獻［13］中研究得出甲醇的增加使得進氣溫度降低，從而降低NOx的排放。燃燒循環(huán)變動也是柴油-甲醇雙燃料發(fā)動機研究的重要方面，隨著循環(huán)變動的加劇，燃燒不正常甚至失火的循環(huán)數(shù)逐漸增多，碳氫不完全燃燒產(chǎn)物增多，動力性、經(jīng)濟性下降［14］?！?br>