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由于石油资源的限制和排放法规的影响,可再生的新型代用燃料和发动机缸内净化技术成为了目前内燃机的主要研究方向。正丁醇作为新型代用燃料由于其优异的物理化学性质收到了广泛的关注。本文基于一台经过改装的单缸双燃料柴油机,在发动机转速为2000 r/min、进气压力为0.13 MPa、进气温度为75℃、冷却水温度为85℃的条件下,采用进气道喷射正丁醇燃料、缸内直喷柴油的方式实现了正丁醇/柴油复合燃烧。试验在柴油喷射正时(SOI)分别为-8、-4、0、4、8 deg ATDC(after top dead center)条件下,通过改变正丁醇喷射量(Mb)和柴油喷射量(Md),对柴油喷射正时与混合气活性耦合作用对正丁醇/柴油复合燃烧着火前混合气状态、燃烧过程构成、排放物的影响进行了试验研究。研究结果表明:在Mb=15 mg的条件下,随SOI从-8 deg ATDC推迟至0 deg ATDC,增大Md导致了着火前柴油混合气混合程度提升但混合气浓度降低的差异增加;燃烧过程变化由被引燃的正丁醇混合气量增加,变为出现少量正丁醇预混合气低温放热并且被引燃的正丁醇混合气量增加、柴油的扩散燃烧减少;缸内温度增量扩大,但燃烧过程相对远离上止点、缸内温度相对较低,氮氧化物(NOx)排放升高量减少;更多的柴油在着火后喷入缸内,碳烟(soot)排放增加幅度变大;缸内温度差异扩大,总碳氢(THC)和一氧化碳(CO)排放差异大幅增加。在Mb=15mg的条件下,随SOI从0 deg ATDC推迟至8 deg ATDC,增大Md导致了着火前柴油混合气混合时间缩短、混合气浓度降低的变化加剧,但同时可导致更多正丁醇预混合气在着火前放热,从而减小着火前柴油混合气混合时间差异导致的混合均匀性差异;燃烧过程变化由出现少量正丁醇预混合气低温放热并且被引燃的正丁醇混合气量增加、柴油的扩散燃烧减少,变为正丁醇预混合气自燃部分大量增加;更多正丁醇预混合气在缸内温度较低的环境中发生自燃,并且使燃烧过程变为相对分散,局部高温情况增加减少,NOx排放增幅略微降低;更多柴油在着火后喷入缸内并且正丁醇预混合气自燃量增加、燃料氧的氛围减少,soot排放差异增加;缸内温度差异扩大,THC和CO排放差异大幅增加。在Md=6 mg的条件下,随SOI从-8 deg ATDC推迟至0 deg ATDC,增大Mb导致了着火前柴油混合气混合时间的增加量减少、着火前柴油混合气浓度升高量降低;燃烧过程差异变化为柴油引燃正丁醇预混合气部分的增加量减少;缸内温度增量扩大,燃烧过程相对远离上止点、缸内温度相对较低,NOx排放升高量减少、soot排放差异减小;缸内燃烧温度增幅降低,燃烧过程对CO进行进一步氧化的能力降低,THC和CO排放增幅降低。在Md=6 mg的条件下,随SOI从0 deg ATDC推迟至8 deg ATDC,Mb增大导致了着火前柴油混合气混合时间由增加变为缩短、着火前柴油混合气浓度由升高变为降低;燃烧过程变化由柴油引燃正丁醇预混合气的部分增加和柴油扩散燃烧的部分减少,变为正丁醇预混合气自燃部分大量增加;更多正丁醇预混合气发生自燃使燃烧过程变为相对分散,局部高温情况增加较少,NOx排放增幅略微降低;更多柴油在着火后喷入缸内,因此soot排放差异增加;缸内温度能将THC氧化为CO但无法将CO完全氧化的现象更为明显,使THC排放的增幅降低、CO排放的增幅增加。