本文采用试验手段,从代用燃料、节能减排的角度探究了乙醇/汽油、氢气燃料在内燃机上的应用特性,从而寻找不同工况下最佳的燃料掺混比例。试验过程中,乙醇与汽油通过不同的比例混合存储在油箱中,油箱中的液体燃料采用进气道喷射,氢气则通过高压喷射器在压缩冲程中后期直接喷入燃烧室。试验的主要工况包含了中低负荷以及中低转速,过量空气系数包含了当量混合比及过量空气系数为1.2的稀燃工况。本次研究主要分两部分进行,首先通过各个工况下获得的燃烧与排放数据,探究其与燃料掺混比之间的关系,之后再通过方差分析以及回归分析等方式建立燃烧排放指标与燃料掺混比之间的关系。根据第一部分的研究工作可以得到以下结论:(1)掺氢对提升缸内压力及燃烧速度有很大的作用,特别是在稀燃条件下,提升效果更加明显,但是随着掺氢比的提高,该效果并没有成比例增加;在最佳点火提前角下,扭矩随掺氢比的提高呈现上升趋势,在化学计量比下,小掺氢比可以获得较高的扭矩提升,在稀燃条件下,中高掺氢比可以获得较大的扭矩;转速的升高以及负荷的降低都会使扭矩的极大值向掺氢比增大的方向移动。(2)乙醇对燃烧速度的影响呈现出多极值且随工况变化的情况,大多数工况下,中等掺醇比燃料的燃烧速度较低,扭矩较低;同时负荷增大会使燃烧最高压力的极大值向掺醇比增大的方向移动。(3)在NO_x的排放方面,掺醇比的增大会带来NO_x排放的降低,而掺氢比的增大又会使NO_x排放升高,试验结果表明,大部分工况下掺醇比100%相比于掺醇比10%可平均降低40%以上的NO_x排放,不掺氢相比于掺氢20%可平均降低50%以上的NO_x排放;转速的升高、负荷的降低都会降低NO_x的排放。(4)HC排放随掺氢比的增大呈逐渐降低的趋势,而随掺醇比的增大呈现先降低后升高的趋势,且在70%~90%掺醇比处取得极小值,试验结果表明掺氢比20%相比于不掺氢平均可降低25%以上的HC排放,掺醇比82%相比于掺醇比10%平均可降低40%以上的HC排放。(5)CO的排放主要受过量空气系数影响,此外CO的排放随掺氢比的增加呈现逐渐降低的趋势,随掺醇比的变化不明显,大部分工况在小掺氢比中等掺醇比处取得CO排放的极大值。微粒排放随掺醇比增加呈现大幅度的下降,在掺醇比过大时会有所提升,且掺醇比是影响微粒直径的重要因素,掺醇比越大,微粒直径越小;但是微粒随掺氢比的变化没有呈现明显的规律性。第二部分通过对试验数据的方差分析确定了发动机燃烧排放性能指标与燃料掺混比之间的相关关系,并且通过回归分析确立了各发动机燃烧排放性能指标与燃料掺混比之间的关系,相关的分析结论如下:通过统计学的分析表明,扭矩、有害气体的排放不仅与掺氢比、掺醇比有关,同时还与二者的协同作用有关,通过获得的回归模型可以看出,大多数工况下动力性与排放指标与掺氢比、掺醇比及二者的协同作用存在高阶非线性关系,且随着工况的变化,整体回归模型结构发生较大的变化,这表明工况变化是影响掺混比非线性部分的重要因素。同时通过最值点的对比可以看出,改变燃料掺混比可以很大程度的改变发动机的动力性与排放水平,因此通过回归方程寻找特定工况下的最佳掺混比具有很大的实用价值。