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高溫燃燒清潔乙醇燃料柴油機的展望

采用清潔的醇類作為柴油機的替代燃料已經(jīng)研究了幾十年，但真正商用化的發(fā)動機是由底特律柴油機公司在20世紀(jì)80年代生產(chǎn)的以甲醇為燃料壓燃式柴油機。提高氣缸在上止點時的壓縮比能夠解決辛烷值和熱值低的缺點，其壓縮比可高達23∶1。

在缸內(nèi)直噴的柴油機上使用如甲醇和乙醇的清潔醇類燃料是比較困難的，這是由于醇類燃料的可燃性較差，而使用高溫燃燒的方法可克服這一局限，同時在這種條件下，重型柴油機也可以利用那些已經(jīng)氧化的低噴射壓力燃料。

為實現(xiàn)可靠的燃燒，需要采用進氣預(yù)加熱的方法。通過模型仿真解決了可燃性問題，模型仿真表明，采用高渦輪增壓、非中冷的空氣進入低散熱面的氣缸有助于控制點火延遲在可接受范圍內(nèi)。隨著排除廢氣焓值的增加，可以利用對熱量的管理以及機械廢氣再利用系統(tǒng)來進行進氣的預(yù)加熱，促進了清潔、高效率重型柴油機的研制。把清潔乙醇燃料缸內(nèi)高溫燃燒技術(shù)應(yīng)用在壓燃式柴油機上的研究前景廣闊，該應(yīng)用主要用在特定的重型車運輸行業(yè)，可以避免昂貴的后處理過程，如使用三元催化劑處理所產(chǎn)生的廢氣。

為研究乙醇燃料在噴油嘴處噴霧形成的性質(zhì)，采集了單缸發(fā)動機噴油器噴嘴處的圖像，圖像顯示乙醇柴油混合燃料和純甲醇進入柴油機氣缸環(huán)境的云圖，可以看到噴射內(nèi)部兩種燃料的寬度與亮度，而定性的觀察表明該混合物的燃燒溫度低于甲醇。從一個單缸柴油機的試驗數(shù)據(jù)分析來看，采用乙醇為燃料的柴油機其顆粒物的排放量低于當(dāng)前美國政府法規(guī)的限定值。

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

編譯：張冬冬