戊醇/正十二烷二元燃料碳煙生成特性試驗研究

鐘汶君，袁起飛，相啟龍，顏飛斌，何志霞，2，王 謙

（1.江蘇大學 能源與動力工程學院，鎮(zhèn)江 212013；2.江蘇大學 能源研究院，鎮(zhèn)江 212013）

0 概述

柴油機廣泛應用于國民生活中的各個領域，其高顆粒物（particulate matter，PM）排放會對環(huán)境和身體健康造成很大的危害［1-4］，同時日益嚴苛的排放法規(guī)也要求柴油機不斷減少PM 排放。醇類化合物作為含氧替代燃料，可以有效減少PM 排放［5-8］，且其具有可再生、辛烷值高、抗爆性好的特點。戊醇與甲醇、乙醇及丁醇相比，其能量密度高，十六烷值高，黏度與柴油更為接近，很適合應用于壓燃模式［9-10］。純戊醇十六烷值低，難以直接應用在壓燃發(fā)動機上，但戊醇的極性低，可直接與柴油、生物柴油穩(wěn)定互溶［11］，因此將戊醇與高活性燃油以一定比例混合是將戊醇應用于發(fā)動機的可選方法。同時，戊醇可由木質素、糖等經(jīng)發(fā)酵或生物酶高效合成獲得［12-13］，具有很好的產(chǎn)業(yè)化前景。近年來，國內(nèi)外學者針對戊醇與柴油的摻混燃油開展了許多研究：文獻［14］中在一臺無廢氣再循環(huán)（exhaust gas recirculation，EGR）的發(fā)動機上開展了柴油/戊醇/生物柴油的試驗研究，結果表明，相比于純柴油，添加戊醇后碳煙的排放量明顯減少，且在中低負荷時氮氧化合物（NOx）排放降低，在中高負荷下一氧化碳和未燃碳氫化合物排放降低。文獻［9］中在直噴柴油機上研究了不同比例戊醇摻混柴油對發(fā)動機性能的影響，研究表明燃用戊醇/柴油混合燃料在發(fā)動機功率、有效熱效率和燃油經(jīng)濟性方面的表現(xiàn)與純柴油差距很小，且在發(fā)動機起動時沒有遇到困難。文獻［15］中研究指出，戊醇/柴油混合燃料在中等EGR 率時可以有效緩解碳煙和NOx排放的此消彼長關系。國內(nèi)外大量的試驗研究表明戊醇摻混高活性燃料應用于實際發(fā)動機的可行性，但試驗研究的周期長且成本高，難以對邊界工況進行充分探索，因此開展內(nèi)燃機的數(shù)值模擬研究以突破試驗繁瑣復雜的限制，對缸內(nèi)燃燒情況進行充分探索是必要的。

柴油的組分十分復雜，在仿真計算中，通常使用表征燃料來替代實際燃料。正庚烷十六烷值與柴油接近，常作為單組份表征燃料用于柴油機的仿真計算［16］。但在試驗研究中，單純的十六烷值近似不足以完全表征柴油，其他諸如密度、黏度、揮發(fā)性、低熱值等理化特性對噴霧燃燒過程影響巨大。有研究表明，正庚烷的高揮發(fā)性導致液相長度和柴油相比過短，在混合燃燒過程中與真實的柴油差距過大［17］。正十二烷是一種典型的大分子液態(tài)直鏈烷烴，與正庚烷相比，其分子尺寸與普通柴油更為接近，沸點更高，蒸發(fā)特性與柴油更為相似，可以更好地還原柴油噴霧蒸發(fā)及油氣混合過程。國際發(fā)動機燃燒合作組織針對正十二烷的噴霧和燃燒特性在低溫燃燒條件下進行了一系列試驗測試，發(fā)現(xiàn)正十二烷在表征柴油上有良好的表現(xiàn)，并建立了一套標準化的測試條件，以改進和驗證正十二烷在壓燃發(fā)動機上的計算流體力學（computed fluid dynamics，CFD）模型［18］。文獻［19］中將Sandia 實驗室和IFP 實驗室在“Spray A”工況條件下的試驗結果進行了系統(tǒng)的對比分析，發(fā)現(xiàn)兩個實驗室的研究結果在噴霧燃燒方面具有較好的一致性。綜上所述，正十二烷是柴油優(yōu)秀的單組份表征燃料。

國內(nèi)外學者對戊醇和柴油著火燃燒特性已進行了一定的探索研究，但關于戊醇與柴油模型燃料正十二烷的研究還尚未見報道?；诖?，本文中以正十二烷作為柴油表征燃料，以戊醇作為低活性替代燃料，在定容燃燒彈系統(tǒng)內(nèi)，利用高頻背景光消光法開展了不同環(huán)境壓力、環(huán)境溫度、噴射壓力下的可視化試驗研究，探究了戊醇/正十二烷二元燃料碳煙濃度的瞬態(tài)分布特性及戊醇加入對碳煙生成發(fā)展過程和碳煙生成質量的影響，研究了環(huán)境工況和噴射壓力對戊醇/正十二烷二元燃料碳煙生成的影響，為戊醇應用于直噴壓燃模式提供基礎數(shù)據(jù)支撐和理論指導，也為今后的仿真計算提供了數(shù)據(jù)基礎。

1 試驗裝置及方法

1.1 定容燃燒彈系統(tǒng)

本文中的所有試驗研究均在定容燃燒彈系統(tǒng)上進行，其詳細結構可參見文獻［20-23］。該系統(tǒng)主要由燃燒室、冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。燃燒室內(nèi)可保持最高工作溫度1 000 K，最高工作壓力6 MPa。四周共安裝了4 個直徑為100 mm、厚度為60 mm 的視窗作為光學通道。

1.2 碳煙測試方法

采用高頻背景光消光法對碳煙的生成過程進行測量，試驗裝置如圖1所示。圖中，ICCD 為像增強電荷耦合器（intensified charge coupled device）。光源為446 nm 高頻脈沖LED 光源，光束發(fā)出后通過菲涅爾透鏡轉化為平行光，隨后經(jīng)過擴散片變?yōu)榫鶆蛏⑸涔?，依次?jīng)過兩個容彈視窗后，通過一個凸透鏡聚焦到高速數(shù)碼相機上，相機鏡頭前配置有帶通濾波片。高速數(shù)碼相機與脈沖LED 信號同步時序原理如圖2所示。LED 光源頻率設置為相機的一半，這樣相機可以連續(xù)捕捉到一張只有碳煙輻射光（圖2中虛線區(qū)域1）的照片和一張LED 透射光疊加碳煙輻射光的照片（圖2中虛線區(qū)域2）。

圖1 高頻背景光消光法和OH*化學發(fā)光法聯(lián)合測量原理圖

圖2 高速數(shù)碼相機和脈沖LED 時序原理圖

通過高頻背景光消光法可以獲得各時刻的光強圖片，根據(jù)Beer-Lambert 定律可通過式（1）計算出表征碳煙濃度的光學厚度KL值。

式中，I0為LED 燈的入射光光強；Iflame為LED 光源熄滅時碳煙自身的輻射光強；Isum為入射光源穿透碳煙云團后的光強I0，trans與Iflame的總和；K為空間消光系數(shù)；L為入射光在碳煙內(nèi)的光學厚度。

碳煙的體積分數(shù)與空間消光系數(shù)K正相關［24］，如式（2）所示。

式中，f為碳煙體積分數(shù)；λ為入射波長，λ=450 nm；ke為無量綱消光系數(shù)，據(jù) Rayleigh-Debye-Gans（RDG）理論和Koylu 等人對消光系數(shù)的研究，ke取值為7.61［24-25，28-30］。

根據(jù)碳煙密度、碳煙的體積分數(shù)及碳煙區(qū)域的體積可求得可視化照片瞬時的碳煙質量，如式（3）所示。

Q——周長評價特征量，表示參評車站雷達圖面積與等同于該雷達圖周長的圓面積的比值，反映各評價指標的均衡性，其數(shù)值越大均衡性越好，反之則較差。

式中，msoot為碳煙質量；ρ為碳煙密度，假設ρ=1.8 g/cm3［17，26-29］；A為碳煙區(qū)域的面積。

圖3為基于式（1）獲得的典型時刻（1 600 μs）的KL分布云圖及噴霧軸線上的KL和（KL）sat分布情況，其中（KL）sat為相應的飽和KL值，即理論上可以得到的KL最大值。（KL）sat值由式（4）計算可得。

圖3 1 600 μs 時碳煙中KL 值分布

式中，Imin為當LED 熄滅時穿透碳煙的最小光強。

KL曲線在噴霧軸線上存在兩個峰值，靠近噴嘴的區(qū)域為噴霧液相區(qū)域，第二個峰值區(qū)域對應碳煙生成區(qū)域，顏色的深淺表示對光吸收作用的強弱。

1.3 火焰浮起長度測試方法

火焰浮起長度是研究燃料燃燒特性的重要參數(shù)，反映了噴霧燃燒過程的空氣卷吸情況，與碳煙的形成有直接聯(lián)系［30-31］。因此，在進行碳煙可視化試驗的同時使用OH*熒光法測量了部分工況的火焰浮起長度，并在可視化分析時引入該數(shù)據(jù)輔以分析。試驗原理見圖1，將帶有310 nm 濾波片的ICCD 相機架設在定容彈的另一個視窗處，拍攝火焰結構以得到火焰浮起長度的大小。OH*熒光法的詳細原理可見文獻［21，23］。

1.4 燃料及試驗方案

試驗中所用的正戊醇和正十二烷由國藥集團生產(chǎn)，純度為99%。按照體積比20% 正戊醇及80%正十二烷混合得到P20D80；將正十二烷作為基準燃料，記為D100?；旌先加偷拿芏?、黏度、十六烷值等參數(shù)由文獻［6，17，32-34］中的計算公式獲得，主要理化特性如表1所示。

表1 試驗燃油的主要理化特性

試驗中通過改變環(huán)境溫度和噴射壓力，對戊醇/正十二烷混合燃料的碳煙生成特性進行研究，分析了戊醇摻混及參數(shù)變化對碳煙生成的影響。噴嘴孔徑為0.12 mm，為減少循環(huán)變動，每組工況噴油10 次，噴油間隔10 s，具體試驗方案如表2所示。

表2 碳煙試驗方案

2 試驗結果及分析

2.1 碳煙發(fā)展歷程

在環(huán)境溫度850 K、噴射壓力50 MPa 下燃用D100 和P20D80 不同噴油后（after start of injection，ASOI）時刻的碳煙KL二維分布圖如圖4和圖5所示。圖中黑色部分表示入射光無法穿透碳煙的區(qū)域，即KL值大于5 的區(qū)域。

圖4 D100 在環(huán)境溫度為850 K、噴射壓力為50 MPa 時的碳煙KL 二維分布隨時間變化圖

圖5 P20D80 在環(huán)境溫度為850 K、噴射壓力為50 MPa 時的碳煙KL 二維分布隨時間變化圖

從圖4和圖5中可以看到，D100 和P20D80 的碳煙初始生成時刻分別為ASOI 875 μs 和ASOI 950 μs，戊醇的加入使碳煙的初生時間發(fā)生滯后。隨著時間的推移，碳煙生成區(qū)域逐漸擴大并向下游移動，D100 和P20D80 的碳煙濃度開始出現(xiàn)明顯區(qū)別。在ASOI 1 800 μs 時刻，燃用D100 和P20D80 時的碳煙生成區(qū)域基本一致，但D100 的碳煙濃度遠高于P20D80，D100的火焰內(nèi)部出現(xiàn)了因碳煙幾何厚度大而無法被入射光透過的黑色區(qū)域，碳煙顆粒的聚集效應十分明顯。與之相比，P20D80 的碳煙整體濃度較低。這主要是因為：一方面，戊醇的十六烷值較低，降低了燃油整體的反應活性和著火延遲期，空氣卷吸時間增長，油氣混合程度增加，局部當量比降低，使得碳煙生成量減少；另一方面戊醇含氧，使得碳煙生成區(qū)域的局部氧含量升高，更多的自由基被氧化而不是聚合成碳煙前驅物，碳煙的凈生成量降低。

從ASOI 1 800 μs 到ASOI 3 000 μs，兩種燃油的碳煙前鋒面向前推進，同時發(fā)生徑向擴散，形成類似“紡錘”的結構，碳煙濃度分布向“紡錘”中心富集。在此過程中 D100 的碳煙濃度明顯下降，而P20D80 的碳煙濃度則依舊維持在較低水平。這是由于隨著噴霧的發(fā)展，碳煙的生成區(qū)域被軸向拉長，碳煙與空氣的接觸面積大大增加，外圍碳煙的氧化速度增快。這對于D100 可以大幅增加碳煙生成區(qū)域的供氧，使其整體碳煙濃度逐漸下降；而P20D80 本身含氧，氧氣的增加不會使其碳煙濃度出現(xiàn)明顯的下降，而是在這一段時間內(nèi)保持較為穩(wěn)定的濃度。在ASOI 4 000 μs 時刻，碳煙最前端已超過可視化邊界，兩種燃油前端的碳煙濃度都保持緩慢下降的趨勢。值得注意的是，自ASOI 1 800 μs之后，燃用兩種燃油時碳煙“紡錘”狀結構尾部位置相對固定，這是由于火焰鋒面的發(fā)展與燃油貫穿動量達到了動態(tài)平衡，維持了下游區(qū)域碳煙的穩(wěn)定位置。

在ASOI 3 000 μs 時刻碳煙前鋒面已經(jīng)接近視窗邊界，整體的碳煙生成區(qū)域不再向前發(fā)展。因此選擇ASOI 3 000 μs 時刻，在775 K 和850 K 環(huán)境溫度不同噴射壓力下對比了D100 和P20D80 的碳煙濃度分布情況，如圖6～圖9所示。

圖6 D100 在Ta=775 K、ASOI 3 000 μs 時刻不同噴射壓力下的碳煙濃度分布情況

圖7 P20D80 在Ta=775 K、ASOI 3 000 μs 時刻不同噴射壓力下的碳煙濃度分布情況

圖8 D100 在Ta=850 K、ASOI 3 000 μs 時刻不同噴射壓力下的碳煙濃度分布情況

圖9 P20D80 在Ta=850 K、ASOI 3 000 μs 時刻不同噴射壓力下的碳煙濃度分布情況

由圖6～圖9可見，噴射壓力的提升和戊醇的摻混可以顯著降低碳煙生成，但環(huán)境溫度的提高則會在一定程度上提高碳煙濃度。在環(huán)境溫度為775 K時，燃用P20D80 的碳煙生成區(qū)域與燃用D100 時基本一致，但碳煙濃度明顯低于D100；隨著環(huán)境溫度增加至850 K，兩種燃油的碳煙生成區(qū)域明顯拉長，且生成區(qū)域依舊十分接近，燃用D100 的碳煙濃度大幅增加，而燃用P20D80 的碳煙依舊保持在較低水平。這是因為在溫度升高到一定程度時，氧氣的消耗速率更快，擴散燃燒區(qū)域擴大，碳煙生成區(qū)域自然更大，在此情況下戊醇的含氧特性就更為關鍵，可以緩解燃燒反應區(qū)域的局部高溫缺氧現(xiàn)象，減少碳煙的生成。

為了進一步研究穩(wěn)定狀態(tài)下碳煙與燃燒之間的相互關系，分析了火焰浮起長度與碳煙之間的聯(lián)系。對于同種燃油，在環(huán)境溫度相同時，隨著噴射壓力的提高，碳煙初始生成位置和火焰浮起長度位置之間的距離不斷增大，碳煙量也大幅下降；在噴射壓力相同時，隨著環(huán)境溫度從775 K 增加到850 K，該距離大幅縮短，碳煙量也大幅增加。總的來說，對于同種燃油，碳煙初始生成位置和火焰浮起長度位置之間的距離與碳煙的凈生成量呈負相關，這與文獻［35］中的研究結果一致。火焰浮起長度位置表征了燃油燃燒時火焰尾部的穩(wěn)定位置，碳煙初始生成位置則表征了燃燒時局部高當量比的擴散燃燒所處的位置，兩位置之間的區(qū)域則為油氣充分混合的預混燃燒所在的區(qū)域。噴射壓力的提高可以有效提高油氣混合程度，預混燃燒占比隨之提高；而溫度的增加縮短了著火延遲期，油氣預混時間減少，擴散燃燒更早開始，碳煙量增加。對比D100 和P20D80 兩種燃油火焰浮起長度和碳煙初始生成的位置，在相同工況下其距離大小大致相當。P20D80 的碳煙生成區(qū)域大小雖然與D100 十分接近，但碳煙濃度遠低于后者。綜上可知，戊醇的加入對油氣混合程度的影響有限，其對碳煙生成的降低作用主要取決于含氧特性。

2.2 碳煙初始生成時刻及生成位置

碳煙的初始生成時刻和生成位置是研究碳煙生成特性的重要信息，對判斷碳煙前驅物的分布和表征擴散燃燒的意義重大。前文定性分析了燃用兩種燃料時的碳煙量，為了更加直觀分析其差異，本節(jié)主要從定量角度分析。不同環(huán)境溫度和噴射壓力下燃用D100 和P20D80 兩種燃油時的碳煙初始生成時刻和初始位置定量對比見圖10。由于摻混戊醇后燃油活性降低，在700 K 時P20D80 并未著火，因此圖中沒有相應數(shù)據(jù)。

圖10 不同環(huán)境溫度和噴射壓力下燃用D100 和P20D80 時碳煙初始生成時刻和初始生成位置

從圖10中可以看出，戊醇的摻混會小幅延后碳煙的初始生成時刻并延長其生成位置。這是因為戊醇的摻混延長了燃油的著火延遲期，燃油噴霧向前移動的時間更長，著火位置靠后，碳煙出現(xiàn)的時間自然靠后。在噴射壓力相同時，溫度的提高會顯著降低兩種燃油碳煙的初始生成時刻，兩種燃油在不同噴射壓力下變化率十分接近。對于燃用D100，溫度從700 K 增長至850 K，3 種噴射壓力由高到低下碳煙初始生成時刻分別提前68%、69%、70%。同時，溫度的提高還會使對應工況下碳煙初生位置更靠近噴嘴，燃用D100 時環(huán)境溫度從700 K 升高至850 K，3種噴射壓力由高到低下碳煙初始生成位置距噴嘴距離均減小30 mm 左右，幅度分別為41%、51%、62%。環(huán)境溫度的提升大幅縮短了著火延遲期，使碳煙的初生時刻大幅提前，著火延遲期的縮短降低了噴霧擴散程度，局部當量比增大，造成碳煙生成時刻提前。在環(huán)境溫度相同時，噴射壓力的提升會小幅提前碳煙的初始生成時刻，隨著噴射壓力從50 MPa 增加至150 MPa，環(huán)境溫度700 K 時燃用D100 的碳煙初始生成時刻從2 952 μs 提前至2 619 μs，環(huán)境溫度850 K 時初始生成時刻從875 μs 提前至825 μs，變化幅度分別為11% 和9%。噴射壓力的提升同時會使碳煙的初始生成位置推后。噴射壓力從50 MPa 增加至150 MPa 時，3 種環(huán)境溫度下燃用兩種燃油的碳煙初始生成位置距噴嘴距離均增加25 mm 左右，以數(shù)值較高的150 MPa 為基準，3 種環(huán)境溫度由高到低下變化幅度為36%、34%、58%。噴射壓力的提升會顯著增加噴霧貫穿距，提升燃油的霧化效果，擴散燃燒開始時火焰整體結構更加遠離噴嘴，火焰中碳煙生成區(qū)域也隨之變遠?？梢宰⒁獾降氖?，環(huán)境溫度的改變對碳煙的初始生成時刻的影響遠大于噴射壓力變化對碳煙初始生成時刻的影響，相比之下，兩者對碳煙初始生成位置的影響較為接近。

2.3 碳煙質量與面積瞬態(tài)特性

碳煙的濃度分布與局部碳煙顆粒的數(shù)量與大小密切相關。通過式（3）可以建立碳煙濃度與碳煙質量分布的關系，定量分析不同工況下碳煙的瞬態(tài)變化特性。圖11為不同環(huán)境溫度和噴射壓力下燃用D100 和P20D80 時碳煙生成質量隨時間發(fā)展變化圖。整體而言，在相同的工況條件下，燃用D100 的碳煙生成質量高于P20D80，同時碳煙初始生成時刻也略早于P20D80。

圖11 不同環(huán)境溫度和噴射壓力下燃用D100 和P20D80 時碳煙生成質量隨時間發(fā)展變化圖

環(huán)境溫度700 K 下，燃用D100 時著火延遲期長，碳煙生成質量較小。在較低噴射壓力（50 MPa）時最高碳煙質量為10 μg 左右；噴射壓力增大后，碳煙質量降低至約2 μg。環(huán)境溫度增加到775 K，最高碳煙質量大幅增加，50 MPa 時D100 的最高碳煙質量增長到約90 μg，同時碳煙初始生成時刻的提前，這在圖11中得到了體現(xiàn)。對比燃用P20D80 與D100 碳煙量的發(fā)展變化可知摻混戊醇可以顯著降低碳煙質量，噴射壓力50 MPa 時最高碳煙質量降幅可達40% 以上，在150 MPa 噴射壓力下幾乎無碳煙生成。環(huán)境溫度進一步提高至850 K 和925 K 時，碳煙生成時刻與生成質量變化幅度明顯減小，遠低于700 K 至775 K 的變化幅度。在環(huán)境溫度提高至775 K 以上時，擴散燃燒占主導地位，碳煙質量更取決于燃油富集區(qū)域的大小和區(qū)域內(nèi)當量比的大小，而溫度的進一步提高僅能使著火延遲期略減小，在此較短的時間內(nèi)燃油噴霧發(fā)展有限，碳煙質量的變化幅度也較小。

對比兩種燃油的碳煙生成發(fā)展過程，噴射壓力的提高可以降低碳煙的生成質量，但對不同燃油的降低效果有明顯差異。當環(huán)境溫度從775 K 增加到850 K，噴射壓力150 MPa 時燃用D100 的最高碳煙生成質量已達到較高水平（40 μg ～50 μg），而燃用P20D80 的碳煙質量依舊保持在較低水平（10 μg 左右），可見高噴射壓力配合含氧燃料可顯著降低燃燒區(qū)域的當量比，能更有效降低碳煙生成。值得注意的是，在碳煙質量的發(fā)展曲線中首先經(jīng)歷了急速增長階段，隨著碳煙向下游移動，碳煙質量會達到一個遠高于穩(wěn)定狀態(tài)的峰值。該峰值的成因是燃油噴霧著火之前呈錐形，當量比由外向內(nèi)呈增大趨勢，燃油開始著火時以外圍的預混燃燒為主，并迅速向內(nèi)擴散，擴散燃燒比例迅速增大，由于噴霧軸線上尤其是頭部燃油富集，空氣難以進入，造成該“紡錘”狀結構的前端局部當量比過高，碳煙在該區(qū)域不斷堆積并難以被氧化，從而使碳煙的濃度和質量急劇上升形成峰值。之后燃油噴霧進一步往前推進使油氣進一步混合，緩和了局部高當量比的情況，另一方面在擴散燃燒占主導地位后整體燃燒反應放緩并逐漸與燃油噴霧達到平衡，使得碳煙生成量在后半段時間內(nèi)穩(wěn)定。相對于D100，燃用P20D80 時碳煙峰值回落幅度明顯更小，這也證實了戊醇中的氧原子可以在燃油富集區(qū)一定程度上緩解局部高當量比，提高該位置的氧化速率。

為了研究碳煙分布區(qū)域的面積的瞬態(tài)變化特性，根據(jù)碳煙分布區(qū)域的像素點個數(shù)和標定時與真實尺寸的比例關系，得到環(huán)境溫度775 K 和850 K 時不同噴射壓力下燃用D100 和P20D80的瞬態(tài)碳煙面積變化曲線，如圖12所示?？梢钥吹剑谙嗤脑囼灄l件下，燃用D100 和P20D80在碳煙面積上的總體變化趨勢與碳煙質量的發(fā)展情況基本一致，但沒有明顯的峰值。碳煙的面積變化主要反映碳煙生成區(qū)域的大小，而并不能反映出碳煙局部高濃度的區(qū)域，因此沒有峰值?？偟膩碚f摻混戊醇和提升噴油壓力可以明顯降低碳煙面積的大小。

圖12 不同環(huán)境溫度和噴射壓力下燃用D100 和P20D80 時碳煙面積隨時間發(fā)展變化圖

3 結論

（1）在碳煙的生成發(fā)展階段，燃用P20D80 的碳煙生成區(qū)域與D100 大致相當，但其整體碳煙濃度遠低于D100，這主要是因為戊醇低十六烷值及含氧特性的影響。在此階段中D100 的碳煙濃度會經(jīng)歷明顯的先增大后減小的趨勢，而P20D80 的碳煙濃度在初始增長后會在較低值穩(wěn)定一段時間。

（2）環(huán)境溫度的增加會使燃用D100 的碳煙區(qū)域和濃度大幅增加，也會使燃用P20D80 的碳煙區(qū)域變大，但燃用P20D80 時碳煙濃度增幅較小，依然保持在較低值。相對于低活性，戊醇的含氧特性對碳煙的降低起到更大的作用。

（3）摻混戊醇小幅推遲了碳煙的初始生成時刻，并小幅推后了碳煙的初始生成位置。戊醇的低十六烷值特性降低了燃油的反應活性，延長了其著火延遲期，著火時刻靠后，碳煙生成時刻相應變長，且燃油噴霧向前移動的時間更長，著火位置相應靠后。

（4）燃用P20D80 時的碳煙生成質量和碳煙面積要小于D100。環(huán)境溫度提高到850 K 及925 K時，燃用P20D80 的碳煙濃度也會達到較高值，此時配合高噴射壓力是進一步降低碳煙質量的有效途徑。