高温燃烧清洁乙醇燃料柴油机的展望



高温燃烧清洁乙醇燃料柴油机的展望

采用清洁的醇类作为柴油机的替代燃料已经研究了几十年，但真正商用化的发动机是由底特律柴油机公司在20世纪80年代生产的以甲醇为燃料压燃式柴油机。提高气缸在上止点时的压缩比能够解决辛烷值和热值低的缺点，其压缩比可高达23∶1。

在缸内直喷的柴油机上使用如甲醇和乙醇的清洁醇类燃料是比较困难的，这是由于醇类燃料的可燃性较差，而使用高温燃烧的方法可克服这一局限，同时在这种条件下，重型柴油机也可以利用那些已经氧化的低喷射压力燃料。

为实现可靠的燃烧，需要采用进气预加热的方法。通过模型仿真解决了可燃性问题，模型仿真表明，采用高涡轮增压、非中冷的空气进入低散热面的气缸有助于控制点火延迟在可接受范围内。随着排除废气焓值的增加，可以利用对热量的管理以及机械废气再利用系统来进行进气的预加热，促进了清洁、高效率重型柴油机的研制。把清洁乙醇燃料缸内高温燃烧技术应用在压燃式柴油机上的研究前景广阔，该应用主要用在特定的重型车运输行业，可以避免昂贵的后处理过程，如使用三元催化剂处理所产生的废气。

为研究乙醇燃料在喷油嘴处喷雾形成的性质，采集了单缸发动机喷油器喷嘴处的图像，图像显示乙醇柴油混合燃料和纯甲醇进入柴油机气缸环境的云图，可以看到喷射内部两种燃料的宽度与亮度，而定性的观察表明该混合物的燃烧温度低于甲醇。从一个单缸柴油机的试验数据分析来看，采用乙醇为燃料的柴油机其颗粒物的排放量低于当前美国政府法规的限定值。

Gregory Roberts et al. SAE 2014-01-1194.

编译：张冬冬