甲醇/柴油機(jī)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的淺析

王磊　王星陽

摘要：在一臺(tái)柴油機(jī)基礎(chǔ)上，采用氣道口電控噴射甲醇，缸內(nèi)柴油引燃甲醇的方式，開發(fā)了電控甲醇/柴油雙燃料樣機(jī)，試驗(yàn)結(jié)果表明，它能使甲醇對(duì)柴油的替代率達(dá)到35.1%，經(jīng)濟(jì)性基本保持不變，而汽車的加速與原發(fā)動(dòng)機(jī)相比，雙燃料模式的最高爆發(fā)壓力下降，排煙和NO大幅度下降，該方法能精確控制甲醇噴射量，能使燃燒達(dá)到最佳狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：柴油機(jī)；甲醇；雙燃料；經(jīng)濟(jì)性；動(dòng)力性

甲醇是一種環(huán)保型、可再生的生物質(zhì)燃料，在柴油機(jī)的運(yùn)作上用甲醇代替柴油幾乎不能做到?？梢岳闷渌侄魏痛胧﹣硗瓿?。所以開發(fā)了控制甲醇噴射的電控裝置。使用雙燃料法，可以把甲醇噴進(jìn)氣管，在空氣中進(jìn)行混合，進(jìn)入氣缸后用柴油進(jìn)行引燃?？刂品桨钢?，是利用柴油機(jī)冷啟動(dòng)。低速。暖機(jī)孝婦河的工作狀態(tài)下，使用純柴油，在負(fù)荷之后使用甲醇，用這種方式保證原機(jī)的啟動(dòng)性能，降低負(fù)荷噴入甲醇造成的有害物體排放。

一、柴油——甲醇混合燃料

選擇燃料過程中，甲醇十六烷值要比柴油小很多。所以，在使用過程中過多的摻混甲醇會(huì)讓混合燃料的十六烷值變得很低，試驗(yàn)甲醇的摻混量不大于20%。

1.不同燃料負(fù)荷特性分析

根據(jù)資料得出用O#甲醇一柴油和柴油混合燃料的耗油率ge曲線及熱效率曲線?；旌先剂显诓裼蜋C(jī)的燃燒里可以完全燃燒，柴油機(jī)耗油有所下降，熱效率就會(huì)有一定程度的提高，經(jīng)濟(jì)會(huì)得到相應(yīng)的改善。（圖1）。甲醇和柴油混合進(jìn)行乳化之后，它的粘度會(huì)發(fā)生變化有所下降，霧化程度也發(fā)生改變。粘度是影響無話和油注攝入的重要原因之一。霧化顆粒和粘度直徑能夠成正比，但是霧化顆粒的總面積是成反比的。純柴油的粘度高于甲醇一柴油混合油粘度，所以可以提高蒸發(fā)性能和無話質(zhì)量。讓燃料燃燒更加全面，熱效率的不斷提高可以改善柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能，減少廢棄的排放。

柴油機(jī)小負(fù)荷的燃燒使用混合燃料耗油會(huì)高于或者跟燃燒柴油時(shí)的耗油率（圖2）。這種現(xiàn)象的原因跟低負(fù)荷燃燒時(shí)產(chǎn)生的霧化特性不好有關(guān)系。

根據(jù)負(fù)荷的不斷增大，然后機(jī)燃用甲醇一柴油混合油的耗油率鄙視用柴油的耗油率低，經(jīng)濟(jì)性能有所提高。從而改善了柴油機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。

2.不同摻醇率對(duì)雙噴射柴油機(jī)的燃燒及性能影響

圖3是甲醇噴射提前角12℃A，柴油噴射提前角17℃A的條件下，改變摻醇率時(shí)所測(cè)得的有關(guān)性能及排放曲線。從圖3看出，觀察摻醇率從78.2%到達(dá)92.6%時(shí)，煙度靠近O的線值，基本上是無煙燃燒；HC、CO的排放水平都比較低；隨著摻醇率的升高耗線也隨著上升；噪音沒有發(fā)生很大的變化，但是總的水平會(huì)比較高。當(dāng)摻醇率從78.2%增加至84.8%時(shí)，燃料燃燒百分率為10%和90%所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角相同，但是在摻醇率84.8%的條件下，所處曲軸轉(zhuǎn)角為11℃A。而摻醇率78.2%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角為12℃A，由此表明能耗率也較低。

相反，當(dāng)摻醇率為92.6%時(shí)，所處的曲軸轉(zhuǎn)角為13℃A；燃料燃燒百分率等于10%和90%所對(duì)應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角分別為11℃A和44℃A，故能耗較高。在同一工況下柴油的噴入量高于92.6%的甲醇汽化，這個(gè)過程中需要吸收很多汽化潛熱，所以導(dǎo)致了甲醇的著火延遲期延長。

綜合分析，在雙噴射柴油機(jī)的使用過程中，某種特殊情況下會(huì)存在最佳的摻醇率。為樂提高動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，在選取摻醇率的過程中一定要科學(xué)合理，過低的摻醇率無法起到節(jié)能和代用的作用，過高將會(huì)使燃燒效率降低。

從數(shù)據(jù)了解，隨負(fù)荷的不斷增加變化，過量空氣系數(shù)發(fā)生變化減小，甲醇柴油雙噴射柴油機(jī)還會(huì)處于無煙燃燒狀態(tài)。

二、甲醇噴射時(shí)間的控制和噴射量的控制

在甲醇噴射的控制方法上，需要采取在柴油機(jī)暖機(jī)、冷啟動(dòng)及小負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速下，燃燒使用純柴油，而在中負(fù)荷以后，馬上開始噴入甲醇。

三、結(jié)語

1.由于暖機(jī)、冷啟動(dòng)、小負(fù)荷和低轉(zhuǎn)速下不能噴射甲醇，柴油機(jī)在低負(fù)荷的情況下就不會(huì)排放未燃的甲醇和醛類有害物質(zhì)。

2.根據(jù)市場(chǎng)情況從柴油和甲醇的價(jià)格上看，燃用甲醇一柴油雙燃料的經(jīng)濟(jì)性能并不是很突出，但是加速性能非常明顯。

3.現(xiàn)在進(jìn)行開發(fā)的甲醇電控裝置，運(yùn)行比較穩(wěn)定、又非?？煽浚軌驖M足甲醇的噴射量進(jìn)行準(zhǔn)確、有效的控制。