含醇汽油的燃燒與排放特性對(duì)比試驗(yàn)研究

李煜，龔金科，袁文華，伏軍，李光明

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含醇汽油的燃燒與排放特性對(duì)比試驗(yàn)研究

李煜1, 2，龔金科1，袁文華2，伏軍2，李光明2

(1. 湖南大學(xué) 汽車車身先進(jìn)設(shè)計(jì)制造國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙，410082；2. 邵陽學(xué)院 機(jī)械與能源工程學(xué)院，湖南 邵陽，422004)

為研究汽油分別摻混甲醇、乙醇、正丁醇和異丙醇?正丁醇?乙醇(IBE)的燃燒與排放特性，在1臺(tái)進(jìn)氣道噴射型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)分別將不同醇體積分?jǐn)?shù)和不同工況下的含醇汽油進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明：含醇汽油的燃燒相位比純汽油的燃燒相位提前且隨醇體積分?jǐn)?shù)增大更提前，故應(yīng)推遲點(diǎn)火；含醇汽油的有效熱效率除IBE(異丙醇?正丁醇?乙醇)外均下降，而有效燃油消耗率均升高，IBE?汽油的有效燃油消耗率最低；含醇汽油的CO排放在稀燃時(shí)隨當(dāng)量比增大而升高，與純汽油相比，甲醇?汽油的UHC排放升高，而乙醇?汽油、正丁醇?汽油的UTC排放量降低，IBE?汽油的UTC排放量最低；含醇汽油的NO排放量均比純汽油的NO排放量低，甲醇?汽油的排放量最低；相比純汽油，IBE30的燃燒相位有較大提前，且IBE30與純汽油的燃燒相位的差距隨當(dāng)量比(即可燃混合氣中理論上可完全燃燒的實(shí)際含有的燃料質(zhì)量與空氣質(zhì)量之比)和平均有效壓力的增大而減小，有效熱效率略高，CO，UHC和NO排放量均較低；IBE有望成為良好的汽油代用燃料。

醇；燃燒；排放；代用燃料；點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)

化石能源日趨枯竭和環(huán)境污染問題推動(dòng)了世界各地生物燃料的發(fā)展。在各種生物燃料中，醇類因其在提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能和減少污染物排放方面具有巨大潛力，從而被廣泛地作為內(nèi)燃機(jī)替代燃料[1?2]。正丁醇與甲醇、乙醇相比具有能量密度高、黏度高、共混能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是較理想的醇[3]。此外，正丁醇的吸濕性和腐蝕性較弱，因此，被稱為“滴入”燃料，可與當(dāng)前的燃料分配管等兼容。正丁醇是第2代生物燃料，可以由非食用生物質(zhì)生產(chǎn)。將玉米基正丁醇作為運(yùn)輸燃料，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)：在生命周期的基礎(chǔ)上，使用玉米基正丁醇比汽油節(jié)省39%~56%的化石能源，同時(shí)減少48%的溫室氣體排放[4]。正丁醇是一種可行的替代燃料，ZHENG等[5]在1臺(tái)兩段噴射發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，研究了純柴油、柴油/汽油、柴油/正丁醇和柴油/汽油/正丁醇的燃燒和排放特性，發(fā)現(xiàn)柴油中摻加汽油和正丁醇可改善煙氣排放，同時(shí)使柴油機(jī)的最大壓力升高率升高。LIU等[6?8]用激光診斷法觀察各種含氧生物燃料在定容燃燒彈中的噴霧和火焰自然亮度。與生物柴油相比，正丁醇的碳煙濃度較低，在噴霧射流下游受到限制。正庚烷、異辛烷、正丁醇、2-丁醇和辛酸甲酯這5種不同燃料的氧化結(jié)構(gòu)對(duì)氮氧化物(NO)、一氧化碳(CO)、未燃碳?xì)浠衔?UHC)排放和總指示熱效率的影響很小[9]。GREEN[10]研究了柴油機(jī)中的正丁醇/生物柴油雙燃料噴射，將正丁醇噴入進(jìn)氣道并將大豆生物柴油直接噴入氣缸內(nèi)。目前，正丁醇、乙醇和汽油生產(chǎn)丙酮的效率較低，回收成本較高。采用丙酮?丁醇?乙醇(ABE)或異丙醇?正丁醇?乙醇(IBE)發(fā)酵工藝制備生物正丁醇，若將ABE或IBE混合燃料直接用于清潔燃燒，則將大大減少回收和脫水過程的成本[11]。然而，IBE比ABE更具優(yōu)勢[12?13]，其中一個(gè)重要原因是ABE對(duì)由橡膠或塑料組成的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有潛在的腐蝕性[14?16]，同時(shí)，異丙醇的能量密度(23.9 mJ/L)比丙酮的能量密度(22.6 mJ/L)更高，據(jù)文獻(xiàn)[17]，可使用異丙醇作為制備高辛烷值汽油的燃料添加劑，為此，本文作者對(duì)進(jìn)氣道噴射型汽油機(jī)內(nèi)燃用甲醇?汽油、乙醇?汽油、正丁醇?汽油和異丙醇?正丁醇?乙醇?汽油混合燃料的燃燒與排放特性進(jìn)行探討。

1 試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

采用與2000 Ford Mustang Cobra車上的V8發(fā)動(dòng)機(jī)有相同氣缸幾何結(jié)構(gòu)的單缸點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架如圖1所示，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。將該發(fā)動(dòng)機(jī)連到1個(gè)GE型TLC-15級(jí)的4-35-1700測功機(jī)上，該測功機(jī)由1個(gè)DyneSystems DYN-LOC IV控制器與1個(gè)DyneSystems DTC-1節(jié)流閥控制器來控制。氣缸壓力由1個(gè)Kistler型6125B壓力傳感器測定并由LabVIEW程序記錄。該進(jìn)氣道噴射型點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)由1臺(tái)Megasquirt II V3.0 ECU控制，可根據(jù)容積效率來調(diào)節(jié)噴油量并根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和進(jìn)氣歧管壓力(MAP)的變化來調(diào)節(jié)點(diǎn)火正時(shí)。NO質(zhì)量分?jǐn)?shù)和空燃比由1臺(tái)Horiba MEXA?720儀器測定。測量NO排放物質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，儀器量程為0~3×10?3，其中，當(dāng)NO排放物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0~1×10?3的儀器精度為±3×10?5，當(dāng)NO排放物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1×10?3~2×10?3時(shí)，儀器量程為±3%；當(dāng)NO排放物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2×10?3~3×10?3時(shí)，儀器量程為?5%~5%，空燃比的量程為0.65~15.7。UHC和CO排放物的體積分?jǐn)?shù)由1臺(tái)Horiba MEXA-554JU取樣型量儀測定，其中UHC的量程為0~1×10?2，而CO的量程為0~10.00%。排氣溫度由1個(gè)安裝在排氣歧管上的K型熱電偶測定。點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架

表1 點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)

注：噴射類型為進(jìn)氣道噴射。

1.2 試驗(yàn)燃料

用研究法辛烷值(RON)為92的夏季汽油作基準(zhǔn)燃料。用溫控電磁攪拌器將分析純級(jí)的甲醇(99.5%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)、乙醇(99.8%)、異丙醇(99.5%)、正丁醇(99.5%)與汽油混合配備含醇汽油。先按異丙醇、正丁醇和乙醇各組分在異丙醇?正丁醇?乙醇(IBE)中的體積比配備IBE，其中異丙醇、正丁醇和乙醇在IBE中的體積分?jǐn)?shù)分別為30%，60%和10%；再按IBE在IBE?汽油中的體積分?jǐn)?shù)為10%，30%和60%分別配備IBE10，IBE30和IBE60；最后，甲醇在甲醇?汽油中分別以體積分?jǐn)?shù)10%，30%和60%配備M10，M30和M60；乙醇在乙醇?汽油中分別以體積分?jǐn)?shù)10%，30%和60%配備E10，E30和E60；正丁醇在正丁醇?汽油中分別以體積分?jǐn)?shù)10%，30%和60%配備B10，B30和B60。燃料的性質(zhì)如表2所示[18?19]，其穩(wěn)定性采用重力沉淀的方法檢驗(yàn)。將配好的混合燃料在溫度為298 K、氣壓為1.013 25×105Pa條件下靜置沉淀14 d，待溶液清晰且無相分離現(xiàn)象時(shí)，說明這些燃料已配制穩(wěn)定。

1.3 試驗(yàn)工況

設(shè)定發(fā)動(dòng)機(jī)平均有效壓力(BMEP)為300 kPa和500 kPa，轉(zhuǎn)速為1 200 r/min，節(jié)氣門開度保持全開狀態(tài)。首先，在燃料與汽油的最大轉(zhuǎn)矩相同的點(diǎn)火正時(shí)處的完全燃燒工況下進(jìn)行試驗(yàn)，以分析沒有任何改變的情況下發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的甲醇?汽油、乙醇?汽油、正丁醇?汽油、異丙醇?正丁醇?乙醇?汽油這些混合燃料的使用情況。轉(zhuǎn)矩、當(dāng)量比(即可燃混合氣中理論上可完全燃燒的實(shí)際含有燃料質(zhì)量與空氣質(zhì)量之比)和NO的測定在LabVIEW程序中以60 s為1個(gè)周期進(jìn)行計(jì)算并取平均值，而UHC，CO和排氣溫度的測定則從排氣分析儀上直接讀取。每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次，然后對(duì)這些讀數(shù)進(jìn)行平均。這些試驗(yàn)在控溫實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，故濕度的影響可忽略不計(jì)。進(jìn)氣壓力由1臺(tái)有精確控制功能(精度為±0.1 kPa)的電子穩(wěn)壓器控制，且要求發(fā)動(dòng)機(jī)在每個(gè)工況下均能實(shí)現(xiàn)重復(fù)性試驗(yàn)以確保穩(wěn)態(tài)測定。試驗(yàn)工況如表3所示。

1.4 待測參數(shù)與原理

在汽油機(jī)內(nèi)對(duì)表2中的甲醇?汽油、乙醇?汽油、丁醇?汽油、異丙醇?正丁醇?乙醇?汽油進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，試驗(yàn)工況見表3。

燃燒放熱率HR(即dn/d，J/(o))為

式中：n為放熱量(J)；為多變指數(shù)；為氣缸壓力(簡稱缸壓，Pa)；為氣缸工作容積(m3)；為汽油機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角((o))。在分析過程中，忽略對(duì)壁面的傳熱以及滲入裂縫中的燃油。燃燒質(zhì)量率FB為

式中：F為達(dá)到每個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角時(shí)的放熱量；T為每個(gè)循環(huán)的總放熱量。將F與T的比值視為FB，其取值范圍為0~1。文中，滯燃期和急燃期分別標(biāo)定在(0~10%)FB和(10%~90%)FB的位置。

平均有效壓力me為

式中：為轉(zhuǎn)矩，N?m；H為汽油機(jī)的總工作容積，L。

表2 燃料性質(zhì)[18?19]

注：1) 氣壓為1.0132 5×105Pa，溫度為298~358 K；2) 氣壓為1.0132 5×105Pa，溫度為343 K。

表3 試驗(yàn)工況

有效功率e為

式中：為該汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速(r/min)。

有效燃油消耗率e為

有效熱效率e為

式中：u為燃料的低位熱值(kJ/g)。

2 結(jié)果與討論

2.1 相同工況下不同醇體積分?jǐn)?shù)的含醇汽油與純汽油性能對(duì)比

將相同工況下醇體積分?jǐn)?shù)不同的含醇汽油的燃燒特性進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖2所示。從圖2可見：除B60外，其他混合物的燃燒相位均隨醇體積分?jǐn)?shù)的增大而提前。為進(jìn)一步標(biāo)定不同混合物的燃燒相位，對(duì)燃燒質(zhì)量率、滯燃期和急燃期進(jìn)行計(jì)算。在滯燃期內(nèi)，燃燒速率主要取決于層流火焰?zhèn)鞑ニ俣萚19]。從表2可見：因甲醇、乙醇、異丙醇和正丁醇比純汽油G100有更大的層流火焰?zhèn)鞑ニ俣?，故大多?shù)含醇汽油有較短滯燃期，但滯燃期也受缸內(nèi)充量冷卻效應(yīng)和燃料揮發(fā)性的影響，而這兩者分別受汽化潛熱和飽和蒸汽壓力的影響。醇比汽油有更強(qiáng)的缸內(nèi)充量冷卻效應(yīng)[20?21]，這會(huì)降低燃燒速率?；贏ntoine方程可得飽和蒸汽壓力，如圖3所示。從圖3可知：正丁醇比其他3種醇的飽和蒸汽壓力低得多，故需更長時(shí)間來完全蒸 發(fā)[20]。因汽油是一種混合物，所以很難計(jì)算其蒸汽壓力。文獻(xiàn)[22]給定了蒸汽壓力1個(gè)近似值，即37.8 ℃時(shí)蒸汽壓力為62~90 kPa，遠(yuǎn)高于相同條件下甲醇、乙醇、丁醇的蒸汽壓力(均為2.2 kPa)和異丙醇?正丁醇?乙醇的蒸汽壓力(10.5 kPa)，因此，丁醇需更長時(shí)間完全蒸發(fā)，這便是B60比B30具有更長滯燃期的原因。而就急燃期而言，其變化趨勢與滯燃期的類似，因?yàn)榘殡S較高缸壓，燃燒相位提前，這會(huì)促進(jìn)湍流發(fā)展并增大后續(xù)火焰?zhèn)鞑サ娜紵俾省?/p>

圖4所示為相同工況下不同醇體積分?jǐn)?shù)的含醇汽油含有效熱效率和有效燃油消耗率在內(nèi)的汽油機(jī)性能。有效熱效率表征發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料的熱能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的進(jìn)行程度。從圖4(a)可知：除IBE60外，IBE?汽油混合燃料的有效熱效率最高，而IBE30的有效熱效率與純汽油G100的基本相同，且分別比IBE10和IBE60的有效熱效率高1.0%和1.4%。這可以解釋為：注入IBE后，燃燒相位被提前，這會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮行程結(jié)束之前較快地形成較高的氣缸壓力，功損失增加，凈有用功減少[23]。然而，IBE自身攜帶的氧可以改善燃燒質(zhì)量并提高有效熱效率，而且急燃期縮短、IBE的添入也會(huì)有利于有效熱效率提高[24]。而IBE30之所以具有較高的有效熱效率，是因?yàn)樵摲N燃料本身含氧，且被縮短的急燃期完全抑制了不恰當(dāng)?shù)娜紵辔粚?duì)有效熱效率的負(fù)向作用。其他含醇汽油的有效熱效率較低，主要是因?yàn)楸惶崆暗娜紵辔粚?dǎo)致壓縮行程的功損失增加和凈有用功減少。其中E60因其燃燒相位被提前得最多，故E60有效熱效率最低。當(dāng)醇體積分?jǐn)?shù)增加到30%和60%時(shí)，甲醇?汽油、正丁醇?汽油的有效熱效率均提高，這很可能是由于燃料本身含氧抑制了由不恰當(dāng)?shù)娜紵辔灰l(fā)的凈功損失。由于有效燃油消耗率主要取決于燃料的低位熱值，故隨醇體積分?jǐn)?shù)增加，有效燃油消耗率也隨之上升；此外，在這些含醇汽油中，IBE?汽油也因其具有較高的低位熱值，其有效燃油消耗率較低。

將相同工況下不同醇體積分?jǐn)?shù)的含醇汽油的CO，UHC和NO排放量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖5所示。從圖5可見：相對(duì)于純汽油來說，含醇汽油的CO排放量總體上增加，且在這些含醇汽油中，正丁醇?汽油的CO排放量總體最低。一般來說，CO排放量較高是局部的富燃條件、氧化劑不足或燃燒溫度較低所致。添加醇后，缺氧不會(huì)導(dǎo)致CO排放量增加，其原因?yàn)椋汉既剂袭a(chǎn)生更多熱容量較高的燃燒產(chǎn)物，這樣使得燃燒溫度比純汽油時(shí)的低并進(jìn)一步減慢了CO的氧化過程[18]；此外，含醇汽油急燃期較短可能導(dǎo)致CO不充分氧化并使CO排放量增加。UHC排放主要受燃燒質(zhì)量的影響。醇類物質(zhì)中的含氧成分有助于改善燃燒質(zhì)量，因此，E10~E60，B10~B60和IBE10~IBE60比純汽油G100的UHC排放量更低。然而，甲醇較低的空燃比還會(huì)導(dǎo)致更多燃油噴射，因而，有較多的燃料滲入燃燒縫隙中或吸入潤滑油膜中或形成積碳，使M10~M60排放較多的UHC[18]。乙醇?汽油E10~E60因其具有較高的含氧量，故UHC排放量最低。NO排放物的形成基本上來源于3個(gè)方面：1) 燃料?氮的轉(zhuǎn)化；2) Zeldovich熱激活；3) 富燃條件的快速形度成[25]。其中，Zeldovich熱激活是內(nèi)燃機(jī)中NO排放物形成的主要控制機(jī)理。峰值溫度區(qū)域的較高燃燒溫度和局部富氧條件有利于形成NO排放物。添加醇后，NO的排放量降低。從UHC排放結(jié)果可知，甲醇?汽油中有較多燃料未燃致使燃燒溫度較低，而且甲醇?汽油中甲醇體積分?jǐn)?shù)越低，其含氧量比乙醇?汽油、正丁醇?汽油、IBE?汽油的含氧量更低。故在這些含醇汽油中，甲醇?汽油的NO排放量最低。

(a) 缸壓；(b) 燃燒質(zhì)量率MFB；(c) 滯燃期；(d) 急燃期；(e) 50%燃燒相位位置

1—甲醇；2—乙酸；3—異丙醇；4—正丁醇。

(a) 有效熱效率；(b) 有效燃油消耗率

1—甲醇?汽油；2—乙醇?汽油；3—正丁醇?汽油；4—IBE?汽油。

(a) CO排放物體積分?jǐn)?shù)；(b) UHC排放物體積分?jǐn)?shù)；(c) NO排放物質(zhì)量分?jǐn)?shù)

1—甲醇?汽油；2—乙醇?汽油；3—正丁醇?汽油；4—IBE?汽油。

2.2 不同工況下相同醇體積分?jǐn)?shù)的含醇汽油與純汽油性能對(duì)比

(a) 燃燒質(zhì)量率MFB；(b) 滯燃期；(c) 急燃期

圖7 所示為不同工況下、相同醇體積分?jǐn)?shù)的含醇汽油與純汽油G100的含有效熱效率和有效燃油消耗率在內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比。從圖7可見：有效熱效率隨著當(dāng)量比減小、平均有效壓力增大而增大；在平均有效壓力為500 kPa時(shí)，較高氣缸溫度使燃燒質(zhì)量改善且有效熱效率較高；減小當(dāng)量比時(shí)，通過降低溫度和增大絕熱指數(shù)()來提高絕熱效率[26]；IBE30的有效熱效率最高，比M30，E30，B30和純汽油G100的有效熱效率分別高1.1%~3.8%，0.4%~1.9%，1.9%~3.6%和0.2%~2.8%，這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在汽油最大轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)火正時(shí)處且醇體積分?jǐn)?shù)為30%的含醇汽油燃燒相位提前導(dǎo)致壓縮行程的凈功損失較多。然而，在稀燃條件下，這些混合燃料的有效熱效率較高。其原因?yàn)椋涸谙∪紬l件下，燃料的燃燒相位被滯后，而此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)仍然在完全燃燒條件下汽油的最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)位置工作，因而，這些混合燃料被提前的燃燒相位顯得較合理(如圖7(a)所示)，而完全燃燒條件下不恰當(dāng)?shù)娜紵辔贿吔缧?yīng)被忽視。隨著當(dāng)量比增加和平均有效壓力減小，有效燃油消耗率因有效熱效率下降而升高。由于低位熱值較低，M30，E30，B30和IBE30的有效燃油消耗率比純汽油G100分別高11.6%~21.4%，12.5%~21.4%，7.4%~10.6%和3.8%~8.8%。

(a) 有效熱效率；(b) 有效燃油消耗率

(a) CO排放物體積分?jǐn)?shù)；(b) UHC排放物體積分?jǐn)?shù)；(c) NO排放物質(zhì)量分?jǐn)?shù)

平均有效壓力/ kPa：左—300；右—500。

圖8 M30，E30，B30，IBE30和G100的排放特性對(duì)比

Fig. 8 Comparison of emissions characteristics for M30,E30,B30 and IBE30 with pure gasoline G100

3 結(jié)論

1) 含醇汽油的燃燒相位比純汽油的燃燒相位提前且燃燒相位隨醇體積分?jǐn)?shù)的增大而提前得更多，故燃用含醇汽油時(shí)，應(yīng)推遲點(diǎn)火。

2) 醇的添加使得有效燃油消耗率增大，而除IBE外，有效熱效率均下降。在含醇汽油中，IBE?汽油的有效燃油消耗率最低；M30，E30，B30和IBE30的燃燒相位相似，有效熱效率也相似，其中IBE30的有效熱效率最高；E30的CO和M30的UHC排放量明顯增大，且不同燃料的NO排放量比較接近；含醇汽油的CO排放量在稀燃時(shí)隨當(dāng)量比增大而升高；與純汽油相比，甲醇?汽油的UHC排放量升高，而其他含醇汽油降低，其中，IBE?汽油的UHC排放量最低；含醇汽油的NO排放量均比純汽油的低，其中甲醇?汽油的NO排放量最低。

3) IBE30與純汽油相比，燃燒相位提前較大，且IBE30與純汽油燃燒相位之間的差距隨當(dāng)量比和平均有效壓力的增大而減??；IBE30比純汽油的有效熱效率略高，CO，UHC和NO排放量均較低；IBE有望成為良好的汽油代用燃料。

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Comparative experiment study on combustion and emissions characteristics of gasoline blended with alcohols

LI Yu1,2, GONG Jinke1, YUAN Wenhua2, FU Jun2, LI Guangming2

(1. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body, Hunan University, Changsha 410082, China;2. School of Mechanical & Energy Engineering, Shaoyang University, Shaoyang 422004, China)

In order to study the residual emission characteristics of gasoline blended with methanol, ethanol, n-butanol and isopropanol-n-butanol-ethanol(IBE), a comparative test with various alcohol volume fractions and under various operating conditions were respectively carried out in a port-fuel-injection SI(spark ignition) engine. The results show that the combustion phase of alcohol-gasoline is earlier than that of pure gasoline and is much earlier when the volume fraction of alcohol increases, and so the ignition should be delayed when alcohol-gasoline is employed. The brake thermal efficiency of alcohol-gasoline decreases except for IBE, whose brake specific fuel consumption increases, but the IBE-gasoline is the lowest, and the CO emission of alcohol-gasoline increases with the increase of equivalence ratio when lean burns. Compared with pure gasoline, the methanol-gasoline emission increases with the increase of gasoline. Compared with pure gasoline, the combustion phase of IBE30 is much earlier, and their combustion phase difference decreases with the increase of equivalent ratio (i.e. ratio of actual fuel content to air content in a combustible mixture that can be theoretically completely burned) and brake mean effective pressure, and the brake thermal efficiency is slightly higher, while the emissions of CO, UHC and NOare all lower. IBE is expected to become a good alternative fuel for gasoline.

alcohol; combustion; emission; alternative fuel; spark ignition engine

TK421.2

A

1672?7207(2019)03?0734?09

10.11817/j.issn.1672-7207.2019.03.029

2018?09?20；

2018?11?12

美國國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(CBET-1236786)；國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51276056，51176045，91541121) (Project(CBET-1236786) supported by the National Natural Science Foundation of United States; Projects(51276056, 51176045, 91541121) supported by the National Natural Science Foundation of China)

龔金科，博士，教授，從事汽車排放與控制技術(shù)研究；E-mail：gongjinke@126.com

(編輯 陳燦華)