柴油在甲醇氛围中高效清洁燃烧机理
甲醇燃烧器工作原理
甲醇燃烧器工作原理
甲醇燃烧器是一种以甲醇为燃料的燃烧装置。
其工作原理是在燃料和氧气的共同作用下，通过燃烧反应产生热能。
具体而言，甲醇燃烧器工作原理如下：
1. 混合气准备：首先，在燃烧器内部将甲醇与适量的空气混合，形成可燃混合气。
这可以通过喷射器或者其他类似设备实现。
2. 启动点火：接下来，需要在可燃混合气中引入一个点火源，以启动燃烧反应。
点火源可以是火花或者其他可靠的点火装置。
3. 燃烧反应：点火后，点火源会引发可燃混合气中的燃烧反应。
该反应基本上是甲醇与氧气之间的氧化反应，生成二氧化碳、水和能量。
4. 热能传递：在燃烧反应的同时，产生大量的热能。
这些热能会传递给被加热的物体，如水或者空气，以实现所需的加热效果。
5. 废气排放：燃烧反应会产生废气，其中包括二氧化碳、水蒸气以及其他可能的排放物。
这些废气需要通过排气系统排出燃烧器，同时控制和处理废气中的污染物。
总之，甲醇燃烧器的工作原理是将甲醇与氧气混合后点火，通过燃烧反应产生热能并将其传递给被加热的物体，同时排放产生的废气。
这种燃烧器常被用于供暖、热水和工业加热等领域。
车用柴油催化燃烧的机理及其优化
车用柴油催化燃烧的机理及其优化随着全球环保意识的抬头，汽车尾气的污染成为一个严峻的问题。
其中之一就是车用柴油机的尾气排放中的氮氧化物（NOx）和颗粒物（PM）问题。
为了解决这个问题，人们开始研究使用催化剂来降低车用柴油机的 NOx 和 PM 排放。
本文将探讨车用柴油催化燃烧的机理及其优化。
一、车用柴油催化燃烧的机理车用柴油催化燃烧是一种在低温下通过添加催化剂来帮助柴油油燃烧的方法。
在传统的柴油发动机中，氮氧化物的生成主要与燃料在高温下发生的反应有关。
而在车用柴油催化燃烧中，催化剂能够促进 NOx 和 PM 的减排。
催化剂主要分为最常见的三种：氧化催化剂、还原催化剂和氧还原催化剂。
其中，氧化催化剂主要用于将氮氧化物转化为二氧化碳和水。
还原催化剂则主要用于将氮氧化物转化为氨。
而氧还原催化剂则包含了两种催化作用，可以同时实现氮氧化物转化为二氧化碳和水以及转化为氨。
二、车用柴油催化燃烧的优化车用柴油催化燃烧的优化主要包括两个方面：催化剂的设计和操作条件的优化。
1. 催化剂的设计催化剂的设计是车用柴油催化燃烧的关键之一。
首先，催化剂的成分需要能够实现选择性催化作用。
其次，催化剂的活性和稳定性也是需要考虑的因素。
目前，研究人员主要采用金属载体催化剂和金属氧化物复合催化剂来进行车用柴油催化燃烧的研究。
其中，金属载体催化剂中的金属（例如铂、钯和铑等）具有良好的氧化催化活性，而催化剂的载体（例如氧化铝、氧化锆、氧化硅等）则可以提高催化剂的稳定性和抗热性能。
2. 操作条件的优化除了催化剂的设计之外，车用柴油催化燃烧还需要优化操作条件。
其中主要包括以下几个方面：（1）温度控制催化剂的活性和选择性都与温度有关。
一般来说，催化剂的活性在中温范围内最高，因此需要掌握温度的控制。
（2）空气过量比的控制过量空气会降低催化剂的活性，同时也会增加氮氧化物的生成。
因此，需要掌握好空气过量比的合理范围。
（3）燃料质量的控制燃料的质量也会影响催化剂的稳定性和活性。
甲醇燃料发动机 工作原理
甲醇燃料发动机一、甲醇燃料发动机的定义和分类1.1 甲醇燃料发动机的定义甲醇燃料发动机是一种以甲醇作为燃料的内燃发动机。
它利用甲醇的化学能转化为机械能，推动车辆或机械设备工作。
1.2 甲醇燃料发动机的分类甲醇燃料发动机可以根据燃烧方式、供油方式和排放控制方式等进行分类。
根据燃烧方式可分为 1. 甲醇汽车发动机 2. 甲醇船舶发动机 3. 甲醇航空发动机二、甲醇燃料发动机的工作原理2.1 甲醇燃料的供给与混合甲醇燃料发动机通过燃油系统将甲醇燃料供给到发动机燃烧室。
燃油系统主要由燃油箱、燃油泵、喷油器等组成。
甲醇在进入燃烧室前需要经过燃烧机构进行混合。
燃烧机构通常由进气管、空气过滤器、节气门等组成。
2.2 燃烧过程甲醇燃料进入燃烧室后，通过喷油器实现雾化并与空气混合。
在发动机的压燃式燃烧过程中，甲醇燃料与空气混合物被压缩，形成可燃的混合气体。
接着，发动机的点火系统通过点火装置将点火能输入到混合气体中，引发燃烧反应。
燃烧反应转化为高温高压气体，推动活塞运动。
2.3 工作循环甲醇燃料发动机的工作循环通常可以分为四个阶段：进气、压缩、燃烧和排气。
在进气阶段，活塞下行，气门开启，混合气进入燃烧室。
在压缩阶段，活塞向上运动，气门关闭，混合气被压缩。
在燃烧阶段，混合气被点火燃烧，产生高温高压气体。
在排气阶段，活塞再次向下运动，废气通过排气门排出。
2.4 发动机功率输出甲醇燃料发动机的功率输出主要取决于燃烧反应的效率和内部摩擦等损失。
燃烧反应的效率取决于燃烧室的设计和燃烧控制系统的优化。
内部摩擦等损失的减小可以通过改善发动机的润滑系统、降低机械摩擦等方式实现。
三、甲醇燃料发动机的优势与挑战3.1 优势1.可再生能源：甲醇燃料可以通过生物质发酵或化学反应等方式获得，具有可再生的特点。
2.低排放：甲醇燃料燃烧排放的二氧化碳和氮氧化物等污染物低于传统燃料，对环境影响较小。
3.高燃烧效率：甲醇燃烧过程中燃料和空气混合均匀，燃烧效率较高，能够提供更高的动力输出。
甲醇参考资料柴油
甲醇柴油，甲醇柴油技术,甲醇柴油价格咨询电话甲醇柴油一、产品名称：甲醇柴油二、产品型号：M15 M20 M25三、产品概述：甲醇柴油柴油、甲醇、添加剂按照一定的体积或质量比经过严格的流程调配而成的新型环保清洁燃料。
按照甲醇在甲醇柴油中所占比例的不同，可分为M15、M20、M25三种型号。
四、产品特点：1、动力性强：甲醇柴油添加剂配制过程中复配了提高热值、增强动力的组分；2、排污量少：甲醇柴油含氧量高、清洁性好，燃烧充分，使其有害排放物一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NO）等以及颗粒物明显降低；3、通用性好：通用性好：甲醇柴油无需改变原有发动机结构及设备参数的前提下可直接使用，保持原有机械设备的稳定运行，废机油炼油、塑料炼油、轮胎炼油等均可做基础油调制甲醇柴油；4、适用范围广：甲醇柴油适用于各种用途的柴油发动机及以柴油为燃料的机械设备；5、稳定期长：甲醇柴油添加剂配制过程中复配了对油品中不安定化学组分的自动氧化反应起抑制作用的组分，成品甲醇柴油可保持三个月内不分层、不变色；6、无限互溶：成品甲醇柴油可与国标柴油以任意比例互溶，不分层、不变色；7、抗水性：甲醇柴油遇水静止状态下油水分离，不乳化，清澈透亮；运动状态下静止后，油水分离；8、调配成本低：甲醇柴油调配设备简单，原材料成本低，易采购。
五、技术指标：1、产品型号：M15、M20、M25“M”为“甲醇”英文单词“methanol”的首字母，M15、M20、M25表示甲醇在甲醇柴油中所占的比例（质量比）依次为15%、20%、25%。
2、添加剂添加比例：3、颜色：淡黄色透明液体，色度≤3.54、密度：与基础柴油密度相同，国标柴油密度≤0.845、运动粘度( 20℃):mm 2 /s 3.0～8.06、气味：与基础柴油气味相似5、氧化安定性：mg/100mL ≤2.5，正常存放1个月不分层，不变色。
柴油在储存、运输过程中，因其中的某些不安定组分（如不饱合烃，含S、N、O等化合物）与空气中的O2作用，氧化生成酸性氧化物，它们进一步缩合聚合成胶质，从而使油品性能发生恶化。
乳化柴油降污机理(得利特)
1、降低的机理
氮氧化物 NO x是燃烧过程中氮的各种氧化物的总称，是影响空气质量的主要有害成份之一。
而正是柴油机燃烧过程中形成的主要物质。
它与帆液中的血，红蛋白的亲和力比CO还强，通过呼吸道及肺进入血液，使其丧失输氧能力，刺激人眼粘膜，引起结膜炎、角膜炎，甚至严重时还会引起肺炎和肺气肿。
生成的三要素：高温（含局部高温）；富氧（含局部富氧）；氮与氧在高温下滞留的时间长。
这子个要素缺一不可。
只有三者同时具备时才能生成，所以，要降低的生成，只要控制其中一个要素，就能奏效。
内燃机中乳化柴油燃烧，恰恰在相当程度上遏制了上述子个要素。
乳化柴油燃烧时，吸收汽缸内零件的热量以使自身气化，同时减少喷入汽缸内的燃料量；同时，甲醇参与燃烧后的微爆、二次雾化过程以及能减少燃烧辐射热等均使气缸内温度下降并均化，这就能使NO x的排放量下降。
2、降低烟度的原理
发动机的烟度通常是指炭烟和颗粒及其他排气炯色的统称、它们都是阻光物，义都含有或附有许多有毒成份。
内燃机中乳化柴油燃烧时，燃烧进程的活化度增加，燃烧速度加快，燃烧的完全度和完善度提高；同时，由于甲醇的微爆作用使得混合气变均匀等原冈，局部高温和炽热点被消除，缸内温度降低，甚至充量系数也有所增加：所以，柴油机使用含甲醇的乳化油后，烟度都有明显的下降。
3、降低CO的机理
甲醇在高温下离解成氧及氢氧离子，形成活性中心。
它们对燃烧反应，尤其对CO的燃烧反应会起促进作用，这就是高温下甲醇蒸汽的催化作用，，这样，在乳化油燃烧的排烟中，CO含量会明显下降。
总之，柴油掺甲醇乳化后，作为燃料不仅节约能源，提高燃烧效率，而且减少环境污染，降低烟气中的氮氧化物、硫氧化物及烟尘含量。
甲醇燃料的燃烧参数测试技术
甲醇燃料的燃烧参数测试技术甲醇燃料是一种在当前世界能源危机背景下备受瞩目的绿色、清洁、高效替代燃料。
其低碳、低排放、高能量利用率等优点已经得到了越来越多的关注和推广。
而在甲醇燃料的安全和可靠性方面，燃烧参数测试技术则成为了必要的保障手段。
一、甲醇燃料的燃烧原理甲醇是一种含氧化合物，其分子式为CH3OH。
其燃烧反应可以用下式表示：CH3OH + 1.5O2 → CO2 + 2H2O从上式中可以看出，甲醇的燃烧产物是CO2和水。
这种燃烧反应不仅产生的废气排放量低，而且其燃烧时释放的热量比汽油和柴油高得多，所以同样的燃料使用量可以产生更多的能量，同时也促进了动力输出。
二、甲醇燃料的燃烧参数为了保障甲醇燃料在使用过程中的安全和可靠性，必须对其燃烧参数进行测试。
甲醇燃烧的主要参数有以下几个方面：1. 燃烧温度燃烧温度是指甲醇燃料在燃烧过程中产生的温度。
燃烧温度的高低可以影响燃烧效率和排放物的生成量。
高燃烧温度一方面可以提高燃烧效率，产生更多的能量；另一方面，高温度也容易导致氮氧化物的生成，出现环境污染问题。
因此，燃烧温度需要控制在一定范围内。
2. 混合比混合比指的是甲醇燃料与氧气（或空气）的配比。
混合比的调整可以影响甲醇燃料的燃烧效率和排放物的生成量。
过少的氧气配比会降低燃烧效率，生成较多的一氧化碳和未燃烧甲醇等有害物质；过多的氧气配比则会导致燃烧效率降低，同时也会增加氮氧化物的生成。
3. 燃烧速率燃烧速率是指甲醇燃料在燃烧过程中产生的能量释放速率。
燃烧速率的快慢决定了甲醇燃料的动力输出以及排放物的生成量。
如果燃烧速率过快，容易产生爆炸等安全问题；如果燃烧速率过慢则会影响动力输出和燃烧效率。
4. 发动机性能甲醇燃料的使用要求使用燃料系统和动力系统全面匹配。
因此，除了燃烧参数的测试外，还需要对发动机的性能进行测试，以便匹配更适合的燃料系统和动力系统。
三、甲醇燃料的燃烧参数测试技术甲醇燃料的燃烧参数测试需要使用专门的测试设备和技术。
二冲程甲醇发动机工作原理
二冲程甲醇发动机工作原理二冲程甲醇发动机，是一种利用甲醇燃料进行燃烧的发动机。
相比传统的燃油发动机，甲醇发动机具有更高的燃烧效率和更低的排放。
下面就二冲程甲醇发动机的工作原理进行详细的介绍。
二冲程发动机的工作原理。
二冲程发动机和四冲程发动机最大的不同在于它的工作循环。
在二冲程发动机中，一次循环包括进气、压缩、点火、排气这四个过程，而这些过程只需要进行两次曲轴转动。
相比之下，四冲程发动机需要四次曲轴转动才能完成一个循环。
二冲程发动机在同样的转速下，功率输出更加频繁，使得其具有更高的动力输出表现。
二冲程发动机的工作流程一般包括进气、压缩、点火、爆炸、排气。
具体来说，进气阶段，活塞往下运动，活塞上的气门打开，燃气混合物进入缸内；压缩阶段，活塞往上运动，气门关闭，燃气混合物被压缩；点火阶段，火花塞点火，燃气混合物燃烧；爆炸阶段，高压燃气推动活塞向下运动，同时推动曲轴旋转；排气阶段，活塞往上运动，废气通过排气门排出缸外。
接着，二冲程甲醇发动机与传统发动机的差异。
甲醇是一种清洁、高效的可再生能源，使用甲醇作为发动机燃料能够减少对传统石油资源的依赖，同时减少对环境的污染。
二冲程甲醇发动机在工作原理上与传统的二冲程燃油发动机基本类似，但燃烧过程有所不同。
甲醇燃烧释放的热量更加充分，使得甲醇发动机的燃烧效率更高，排放更清洁。
在二冲程甲醇发动机中，甲醇燃料首先进入气缸内，并在进气冲程中被压缩。
随后，点火系统通过火花塞点燃甲醇燃料，产生爆炸，推动活塞向下运动，进而带动曲轴旋转。
在排气冲程中，通过排气门将燃烧后的废气排出气缸。
由于甲醇燃烧的高效性，二冲程甲醇发动机的动力输出更加稳定，加速响应更快，适用于高功率需求的场合。
二冲程甲醇发动机的工作原理基本遵循二冲程发动机的一般原理，但利用甲醇作为燃料，使得其具有更高的燃烧效率和更清洁的排放特性。
随着可再生能源的重要性日益凸显，二冲程甲醇发动机作为一种可持续发展的动力选择，在未来具有广阔的应用前景。
甲醇燃料
甲醇燃料概况甲醇燃料是利用工业甲醇或燃料甲醇,加变性醇添加剂,与现有国标汽柴油(或组分油),按一定体积(或重量比)经严格科学工艺调配制成的一种新型清洁燃料.可替代汽柴油,用于各种机动车,锅灶炉使用.生产甲醇的原料主要是煤,天然气,煤层气,焦炉气等,特别是利用高硫劣质煤和焦炉气生产甲醇,既可提高资源综合利用又可减少环境污染.发展煤制甲醇燃料,补充和部分替代石油燃料,是缓解我国能源紧张局势,提高资源综合利用,保护生态环境的一条有效捷径.甲醇燃料一般分为甲醇汽油和甲醇柴油。
甲醇替代燃料的特点由于甲醇具有沸点低辛烷值高等特点，使得它作为燃料具有含氧量高、热值比汽油弱的特点，汽化潜热是汽油的3倍多。
同时，由于甲醇燃料理化性能接近汽油，在汽油机上使用甲醇燃料，发动机不需做大的变动，甲醇与汽油相溶性较好，可实现各种比例掺烧。
而且几十万吨/年的装置就可达到经济规模（合成油则至少应达到几百万吨/年规模），甲醇可以不必过分集中生产，便于企业投资兴建和产品输送，即使较长距离的输送，也比输煤和输气便利。
再加上它是含氧化合物，燃烧完全，在汽车发动机中的能量利用效率高于汽油，其经济性很具有竞争力。
甲醇替代燃料的应用甲醇燃料在汽油机上使用，从低比例掺烧（M15甲醇占15％）逐渐发展到20世纪80年代后期的高比例（M85～M100）掺烧，也经历了一个相当艰难的过程。
美国从1987年开始开发柔性燃料汽车（FFV：Flexible Fuel Vehicle），对甲醇、汽油、汽油和甲醇的混合物都能应用。
日本搞甲醇专用车不搞柔性燃料车（FFV）。
目前经过几十年研究开发，技术问题已基本解决。
甲醇的燃烧特性有两大特点：一是极佳的冷却作用，可以降低发动机温度，不致过热；二是极高的抗爆能力，能够在高于优质汽油所容许的压力下燃烧而不会爆震。
这正适合高压缩比、高性能的发动机。
充分发挥其高辛烷值的作用，输出更大的功率。
当然，甲醇亦有弱点，它的能量较低、行驶同一距离的消耗几乎比汽油多一倍，因而需要大的油箱。
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第４４卷第８期 ２０１１年８月 天津大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ 、，０１．４４ ＮＯ．８
Ａｕｇ．２０１１
柴油在甲醇氛围中高效清洁燃烧机理 姚春德，夏 琦，陈绪平，阳向兰，魏立江 （天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津３０００７２）
摘要：根据内燃机燃烧循环的特点，提出用柴油在甲醇混合气中燃烧以大幅度提高柴油机燃料效率的模式．在柴 油机上采用柴油／甲醇组合燃烧模式，甲醇通过进气道喷射与空气混合形成均质混合气由柴油引燃．与原机相比，该 模式下发动机的动力ｌ陛提高２％，比油耗减少２．２％，排气温度降低１５％，进气温度降低９．３％，同时实现了Ｎ０ 和微 粒（ＰＭ）的大幅度下降，使得在不改变原机机械式喷油系统的前提下，将仅满足国Ⅱ排放的发动机提升到了国Ⅲ排 放水平．道路试验结果表明，柴油在甲醇氛围中燃烧，其燃料效率比原机提高了１０％以上．结合采用此种模式工作 的发动机Ｐ．Ｖ图对其实现高效燃烧的热力学机理进行详细分析．结果表明，该模式可大幅度提高柴油机效率，减少 有害气体的排放，同时也为甲醇在压燃式发动机上的应用提出了一种方法． 关键词：柴油／甲醇组合燃烧；燃料效率；排放性能 中图分类号：ＴＫ４１２．５ 文献标志码：Ａ 文章编号：０４９３—２１３７（２０１１）０８—０６７１－０６
Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｄｉｅｓｅｌ Ｆｕｅｌ Ｂｕｒｎｉｎｇ ｉｎ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｍｉｘｔｕｒｅ ｗｉｔｈ Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ Ｌｏｗ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ
ＹＡＯ Ｃｈｕｎ—ｄｅ，ＸＩＡ Ｑｉ，ＣＨＥＮ Ｘｕ—ｐｉｎｇ，ＹＡＮＧ Ｘｉａｎｇ—ｌａｎ，ＷＥＩ Ｌｉ－ｊｉａｎｇ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆＥｎｇｉｎｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ ｉｎ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｓ，ａ ｎｏｖｅｌ ｍｏｄｅ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｅｃｏｎｏｍｙ ｏｆ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｂｙ ｂｕｒｎｉｎｇ ｄｉｅｓｅｌ ｆｕｅｌ ｉｎ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｍｅｔｈａｎｏｌ ｗａｓ ｉ￣ｅｃｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｍａｎｉｆｏｌｄ ｔｏ ｆｏｒｍ ａ ｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓ ａｉｒ／ｍｅｔｈａｎｏｌ ｍｉｘｔｕｒｅ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ｔｈｅｎ ｉｇｎｉｔｅｄ ｂｙ ｄｉｅｓｅｌ ｆｕｅｌ ｓｐｒａｙ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｅｓｅｌ／ｍｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｍ－ ｐｏｕｎｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ（ＤＭＣＣ）ｍｏｄｅ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｏｐｅｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅ ｉｔｓ ｐｏｗｅｒ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ２％ａｎｄ ｉｔｓ ｂｒａｋｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ２．２％．ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｅｌｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅ．Ａｎｄ ａ １ ５％ｄｅｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｉｎ— ｔａｋｅ ａｉｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ａ ９－３％ｄｒｏｐ ｉｎ ｅｘｈａｕｓｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｇａｉｎｅｄ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｂｏｔｈ ＮＯ ａｎｄ ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔ・ ｔｅｒ（ＰＭ）ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｗｅｒｅ ｒｅｍａｒｋａｂｌｙ ｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌ，ａ Ｃｈｉｎｅｓｅ １／ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ ｃａｎ ｂｅ ｕｐｇｒａｄｅｄ ｔｏ ａ Ｎａｔｉｏｎａｌ １１Ｉ，ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｕｎｃｈａｎｇｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｒｏａｄ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｆｕｅｌ ｅｃｏｎｏｍｙ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ １ ０％，ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｅｌｉｎｅ ｅｎｇｉｎｅ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｏｐｅｒａｔ— ｉｎｇ ｉｎ ｔｈｉｓ ｍｏｄｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｉｔｈ Ｐ—Ｖ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｄｉａｇｒａｍ．Ｉｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＤＭＣＣ ｍｏｄｅ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｄｒａｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ｅｘｈａｕｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｆｏｒ ｄｉｅｓｅｌ ｅｎｇｉｎｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｉｔ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｎｏｖｅｌ ｗａｙ ｔｏ ｍａｋｅ ｕｓｅ ｏｆ ｍｅｔｈａｎｏｌ ｉｎ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｇｎｉｔｉｏｎ ｅｎｇｉｎｅｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｅｓｅｌ／ｍｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ；ｆｕｅｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ｅｘｈａｕｓｔ ｅｍｉｓｓｉｏｎ
柴油机自１８９２年由鲁道夫・狄塞尔发明以来， 由当初的超过２０％的热效率引起世人关注．１００多年 来，柴油机在多种技术的支持下，特别是废气涡轮增 压、高压喷射等多项关键技术，使其热效率得到进一 步提高，当今的增压中冷、高压喷射的柴油机燃料效 收稿日期： 基金项目： 作者简介： 通讯作者： 率已经超过４５％．由于柴油机燃料经济性高，工作可 靠，所以除车用外，还广泛应用于工程机械、农业机 械、船舶动力、军用车辆和机车中．柴油机的燃料效 率高，主要原因在于高压缩比、无泵吸损失、稀混合 气燃烧和高燃油密度．如今在高技术的支撑下，柴油
２００９．１１－１６；修回日期：２０１０－０３．０３． 国家自然科学基金资助项目（５０８７６０７５）；教育部博士点基金资助项目（２００８００５６００４０） 姚春德（１９５５一 ），男，教授，博士． 姚春德，ａｒｃｄｙａｏ＠ｔｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ． 天 津 大 学 学 报 第４４卷第８期 机还能进一步大幅度提高燃料效率．目前主要途径集 中于采用先进燃油喷射系统强化喷雾，同时掺人部 分废气以求得形成均质混合气在低温下进行燃烧，达 到高效和清洁燃烧的目标．然而，这一技术的实现对 发动机配套和辅助设备条件要求很高，虽然换得发动 机性能的改善，同时也带来了发动机制造费用的大幅 度增加． 近期研究发现，在柴油机上采用柴油／甲醇组合 燃烧方式同样也可以有效地达到上述目的．文献［１］ 在甲醇掺混柴油的研究中得 ，在较小的甲醇掺烧 比的情况下，微粒（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ ｍａｔｔｅｒ，ＰＭ）大幅度降 低而ＮＯ 则保持不变．本文提出一种柴油／甲醇组合 燃烧的方法，其原理是启动用柴油，待发动机温度上 升一定水平后，由电控系统根据发动机转速和负荷的 二元变量，按照发动机运行工况脉谱，在进气过程中 向进气道喷进甲醇，使其成均质混合气进入汽缸．在 压缩的终点喷进柴油引燃甲醇混合气．甲醇是在低压 条件下用喷嘴雾化的，可以确保其雾化质量．台架 试验表明这种燃烧方式可以大幅度地降低微粒和 ＮＯ ，使原来仅满足国Ⅱ标准的发动机在保持原有供 油系统的前提下达到了国Ⅲ的排放水平．另外道路试 验也表明，这种燃烧方式可以将整车的燃料效率提高 】０％以卜．
１ 柴油／甲醇组合燃烧试验结果 １．１组合燃烧原理 柴７８／甲醇组合燃烧（ｄｉｅｓｅｌ／ｍｅｔｈａｎｏｌ ｃｏｍｐｏｕｎｄ
ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ，ＤＭＣＣ）的原理是，甲醇通过安装在进气 道上的喷嘴以低压喷入，吸收进气道和空气中的热量 后汽化成均质混合气进入汽缸，经压缩后由喷进柴油 引燃．因而在缸内燃烧时双燃料同时进行．甲醇喷人 时间和喷入量由电控单元按照预先标定的脉谱随着 实际运行工况适时控制．图１是将一台产品发动机按 照柴油／甲醇组合燃烧要求进行改装的ＤＭＣＣ发动 机的结构示意．
烟度测量 图１柴油／甲醇组合燃烧试验系统示意 Ｆｉｇ．１ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｏｆ ＤＭＣＣ ｓｙｓｔｅｍ
１＿２台架和道路试验 试验用的发动机是增压中冷型ＷＤ６ｌ５发动机， 其技术参数见表１．试验所用主要测试仪器包括 ＪＤ６００交流电力测功器和ＰＵＭＡ１．２发动机测控系 统，用来控制发动机转矩和转速；２台ＡＶＬ７３５智能 油耗仪分别对柴油和甲醇消耗量进行测量；Ｒｉｃａｒｄｏ 流量计测量进气流量；ＡＶＬ４３９烟度计测量排气烟 度；发动机微粒由ＳＰＣ４７２颗粒采样分析仪测量； ＮＯｘ、ＨＣ和ＣＯ等有害排放物用Ｈｏｒｉｂａ气体分析仪 （ＭＥＸＡ ７１００ＤＥＧＲ）测量． 表２给 了稳态循环（Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｓｔｅａｄｙ ｓｔａｔｅ ｃｙｃｌｅ，ＥＳＣ）１３点工况和负载烟度试验（Ｅｕｒｏｐｅａｎ ｌｏａｄ ２０１１年８月 姚春德等：柴油在甲醇氛围中高效清洁燃烧机理 ｒｅｓｐｏｎｓｅ，ＥＬＲ）排放试验结果．经在改装后的ＤＭＣＣ 发动机上安装ＤＯＣ后处理装置后，在台架上采用国 Ⅲ标准的ＥＳＣ和ＥＬＲ测试，发动机的排放标准提高 表１试验用柴油机主要技术参数 Ｔａｂ．１ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｅｎｇｉｎｅ 项目 技术参数 发动机型号 ＷＤ６ｌ５ 缸径×行程／（ｍｍｘｍｍ） １２６×ｌ３Ｏ 压缩比 １５．５：１ 排量／Ｌ ９．７２６ 标定功率，ｋｗ ２０６ 标定功率转速／（ｒ・ｍｉｎ ） ２ ２００ 最大转矩／（Ｎ・ｍ） １ １６Ｏ 最大转矩转速／（ｒ・ｍｉｎ ） ｌ ｌ００～２ ２００ 排放标准 圉Ⅱ 了１个等级，由原机的国Ⅱ提升到国Ⅲ，其中微粒改 善幅度尤其大，Ｎ０ 也有很大的降幅，由此可见，甲 醇形成的混合气与柴油在汽缸中共燃，能很好地解决 柴油机在排放上ＰＭ和Ｎ０ 的ｔｒａｄｅ—ｏｆｆ关系．对发 动机进行的ＥＬＲ测试结果表明，不透光烟度排放仅 为国Ⅲ标准限定值（０．８００）的３０％．发动机最大输出 功率为２１１．１ ｋＷ，比原柴油机２０７．０６ｋＷ高出了 ４．０４ ｋＷ，达２％．最大输出转矩为１ ２１２．８ Ｎ・ｍ，比 原柴油机（１ １４８Ｎ・ｍ）提高了５．６％．双燃料发动机 最低燃油油耗率１９８．７ ｇ／（ｋＷ・ｈ），比原柴油机最低 燃油耗率（２０３．２１ ｇ／（ｋＷ・ｈ））降低了２．２％；排气温 度降低１５％；进气温度降低９．３％． 道路试验车和其进气系统的改造分别如图２和 图３所示，在不改变发动机原有供油系统的前提下，
表２ ＥＳＣ和ＥＬＲ排放试验结果 Ｔａｂ．２ Ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ＥＳＣ ａｎｄ ＥＬＲ ｔｅｓｔｓ （ＨＣ）／ ∞（ＣＯ）／ ￣（ＮＯｘ）／ （ＰＭ）／ 试验状态 烟度／ＢＳＵ （ｇ・（ｋＷ・ｈ） ） （ｇ・（ｋＷ・ｈ） ） （ｇ・（ｋＷ・ｈ） ） （ｇ・（ｋＷ・ｈ） ） 纯柴油模式 ０．４９（１．１） Ｏ．０２３（４．０） ６．４９０（７．０） Ｏ．１１（０．１５） ＤＭＣＣ＋ＤＯＣ ０．０４（Ｏ ６６） Ｏ．０２３（２ １） ４．５６（５．０） ０．０５０（０．１０） Ｏ．３８３（０．８）