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含氧燃料/F-T柴油混合燃料对高压共轨柴油机的燃烧和排放性能的研究

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随着我国煤化工产业的迅猛发展，越来越多的企业都掌握了煤炭制取液体清洁燃料的技术，可以大批量的将煤炭间接液化成直接应用于柴油机上的液体合成燃料，即 F-T柴油。相比于0#柴油，F-T柴油具有高十六烷值、高 c(H)/c(C)等优点，可以降低 NOX和碳烟排放，但是降低幅度有限，若将醇类、醚类、脂类含氧燃料添加到 F-T 柴油当中，还可以进一步降低排放，实现NOX和碳烟的同步降低，因此本文将甲醇、聚甲氧基二甲醚、碳酸二甲酯低比例掺混入F-T柴油。 在F-T柴油中掺烧含氧燃料，首先对两者的互溶性和稳定性进行研究，F-T 柴油与聚甲氧基二甲醚和碳酸二甲酯在掺混比例较低时可实现良好互溶，不需要添加助溶剂，但是与甲醇不能很好的互溶，所以配制甲醇/F-T柴油混合燃料需要使用助溶剂，经试验后发现，选择正癸醇作为其助溶剂助溶效果最佳，本文分别配制了体积比为 10%的醇类、醚类、脂类含氧混合燃料。通过测量和计算得知，混合燃料与F-T柴油相比，c(H)/c(C)、十六烷值和 20℃动力粘度变化不大，体积低热值和质量低热值稍有降低，密度和含氧量稍有升高，这些理化特性的变化都会直接影响柴油机性能。 将含氧混合燃料燃用于一台YN33CRD1高压共轨柴油机后，分析含氧混合燃料对燃烧特性、动力性、经济性和排放特性的影响。含氧混合燃料的高十六烷值使其滞燃期短于0#柴油长于F-T柴油，速燃期无明显变化规律，缓燃期长于0#柴油短于F-T柴油，后燃期差异较小；缸压峰值、燃烧放热率峰值和缸内燃烧温度与 0#柴油相比都有所降低，燃烧放热率峰值提前，燃烧过程最高温度降低。相比于F-T柴油，M10、P10、D10含氧混合燃料的动力性能和经济性能有所降低，这主要与含氧混合燃料较低的体积低热值与质量低热值有关；以 F-T 柴油为基础燃料的含氧混合燃料在满足燃料高十六烷值的同时增加了含氧量，碳烟和NOX排放可实现同时降低，较好的解决了两者的trade-off问题，同时其含氧特性也使得CO排放降低；此外燃用含氧混合燃料也会使HC、甲醇、甲醛等排放物排放有所增加。为研究0#柴油和F-T柴油分别燃用在机械喷射柴油机和高压共轨柴油机时两种燃料之间的性能差异，将0#柴油和F-T柴油分别燃用于两种不同的柴油机，发现燃用于机械喷射柴油机时，F-T 柴油的动力性和经济均不如 0#柴油，排放特性优于 0#柴油，而燃用于高压共轨柴油机时，F-T 柴油的动力性与0#柴油相似，经济性和排放特性均优于0#柴油，F-T柴油燃用于高压共轨柴油机更能发挥其性能优势。 通过对 0#柴油、F-T 柴油、含氧混合燃料的相关试验数据进行分析，发现在 F-T 柴油中添加含氧燃料可以使大部分排放得到进一步降低，并且实现碳烟和NOX排放同时降低，将含氧燃料添加到F-T柴油是一种降低排放的有效手段。

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