甲醇/柴油机双燃料发动机的动力性和经济性的浅析

王磊　王星阳

摘要：在一台柴油机基础上，采用气道口电控喷射甲醇，缸内柴油引燃甲醇的方式，开发了电控甲醇/柴油双燃料样机，试验结果表明，它能使甲醇对柴油的替代率达到35.1%，经济性基本保持不变，而汽车的加速与原发动机相比，双燃料模式的最高爆发压力下降，排烟和NO大幅度下降，该方法能精确控制甲醇喷射量，能使燃烧达到最佳状态。

关键词：柴油机；甲醇；双燃料；经济性；动力性

甲醇是一种环保型、可再生的生物质燃料，在柴油机的运作上用甲醇代替柴油几乎不能做到。可以利用其他手段和措施来完成。所以开发了控制甲醇喷射的电控装置。使用双燃料法，可以把甲醇喷进氣管，在空气中进行混合，进入气缸后用柴油进行引燃。控制方案中，是利用柴油机冷启动。低速。暖机孝妇河的工作状态下，使用纯柴油，在负荷之后使用甲醇，用这种方式保证原机的启动性能，降低负荷喷入甲醇造成的有害物体排放。

一、柴油——甲醇混合燃料

选择燃料过程中，甲醇十六烷值要比柴油小很多。所以，在使用过程中过多的掺混甲醇会让混合燃料的十六烷值变得很低，试验甲醇的掺混量不大于20%。

1.不同燃料负荷特性分析

根据资料得出用O#甲醇一柴油和柴油混合燃料的耗油率ge曲线及热效率曲线。混合燃料在柴油机的燃烧里可以完全燃烧，柴油机耗油有所下降，热效率就会有一定程度的提高，经济会得到相应的改善。（图1）。甲醇和柴油混合进行乳化之后，它的粘度会发生变化有所下降，雾化程度也发生改变。粘度是影响无话和油注摄入的重要原因之一。雾化颗粒和粘度直径能够成正比，但是雾化颗粒的总面积是成反比的。纯柴油的粘度高于甲醇一柴油混合油粘度，所以可以提高蒸发性能和无话质量。让燃料燃烧更加全面，热效率的不断提高可以改善柴油机的经济性能，减少废弃的排放。

柴油机小负荷的燃烧使用混合燃料耗油会高于或者跟燃烧柴油时的耗油率（图2）。这种现象的原因跟低负荷燃烧时产生的雾化特性不好有关系。

根据负荷的不断增大，然后机燃用甲醇一柴油混合油的耗油率鄙视用柴油的耗油率低，经济性能有所提高。从而改善了柴油机的经济性。

2.不同掺醇率对双喷射柴油机的燃烧及性能影响

图3是甲醇喷射提前角12℃A，柴油喷射提前角17℃A的条件下，改变掺醇率时所测得的有关性能及排放曲线。从图3看出，观察掺醇率从78.2%到达92.6%时，烟度靠近O的线值，基本上是无烟燃烧；HC、CO的排放水平都比较低；随着掺醇率的升高耗线也随着上升；噪音没有发生很大的变化，但是总的水平会比较高。当掺醇率从78.2%增加至84.8%时，燃料燃烧百分率为10%和90%所对应的曲轴转角相同，但是在掺醇率84.8%的条件下，所处曲轴转角为11℃A。而掺醇率78.2%时，所对应的曲轴转角为12℃A，由此表明能耗率也较低。

相反，当掺醇率为92.6%时，所处的曲轴转角为13℃A；燃料燃烧百分率等于10%和90%所对应的曲轴转角分别为11℃A和44℃A，故能耗较高。在同一工况下柴油的喷入量高于92.6%的甲醇汽化，这个过程中需要吸收很多汽化潜热，所以导致了甲醇的着火延迟期延长。

综合分析，在双喷射柴油机的使用过程中，某种特殊情况下会存在最佳的掺醇率。为乐提高动力性和经济性，在选取掺醇率的过程中一定要科学合理，过低的掺醇率无法起到节能和代用的作用，过高将会使燃烧效率降低。

从数据了解，随负荷的不断增加变化，过量空气系数发生变化减小，甲醇柴油双喷射柴油机还会处于无烟燃烧状态。

二、甲醇喷射时间的控制和喷射量的控制

在甲醇喷射的控制方法上，需要采取在柴油机暖机、冷启动及小负荷和低转速下，燃烧使用纯柴油，而在中负荷以后，马上开始喷入甲醇。

三、结语

1.由于暖机、冷启动、小负荷和低转速下不能喷射甲醇，柴油机在低负荷的情况下就不会排放未燃的甲醇和醛类有害物质。

2.根据市场情况从柴油和甲醇的价格上看，燃用甲醇一柴油双燃料的经济性能并不是很突出，但是加速性能非常明显。

3.现在进行开发的甲醇电控装置，运行比较稳定、又非常可靠，能够满足甲醇的喷射量进行准确、有效的控制。