甲醇/柴油機雙燃料發動機的動力性和經濟性的淺析

王磊　王星陽

摘要：在一臺柴油機基礎上，采用氣道口電控噴射甲醇，缸內柴油引燃甲醇的方式，開發了電控甲醇/柴油雙燃料樣機，試驗結果表明，它能使甲醇對柴油的替代率達到35.1%，經濟性基本保持不變，而汽車的加速與原發動機相比，雙燃料模式的最高爆發壓力下降，排煙和NO大幅度下降，該方法能精確控制甲醇噴射量，能使燃燒達到最佳狀態。

關鍵詞：柴油機；甲醇；雙燃料；經濟性；動力性

甲醇是一種環保型、可再生的生物質燃料，在柴油機的運作上用甲醇代替柴油幾乎不能做到。可以利用其他手段和措施來完成。所以開發了控制甲醇噴射的電控裝置。使用雙燃料法，可以把甲醇噴進氣管，在空氣中進行混合，進入氣缸后用柴油進行引燃。控制方案中，是利用柴油機冷啟動。低速。暖機孝婦河的工作狀態下，使用純柴油，在負荷之后使用甲醇，用這種方式保證原機的啟動性能，降低負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讓混合燃料的十六烷值變得很低，試驗甲醇的摻混量不大于20%。

1.不同燃料負荷特性分析

根據資料得出用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。混合燃料在柴油機的燃燒里可以完全燃燒，柴油機耗油有所下降，熱效率就會有一定程度的提高，經濟會得到相應的改善。（圖1）。甲醇和柴油混合進行乳化之后，它的粘度會發生變化有所下降，霧化程度也發生改變。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，所以可以提高蒸發性能和無話質量。讓燃料燃燒更加全面，熱效率的不斷提高可以改善柴油機的經濟性能，減少廢棄的排放。

柴油機小負荷的燃燒使用混合燃料耗油會高于或者跟燃燒柴油時的耗油率（圖2）。這種現象的原因跟低負荷燃燒時產生的霧化特性不好有關系。

根據負荷的不斷增大，然后機燃用甲醇一柴油混合油的耗油率鄙視用柴油的耗油率低，經濟性能有所提高。從而改善了柴油機的經濟性。

2.不同摻醇率對雙噴射柴油機的燃燒及性能影響

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，改變摻醇率時所測得的有關性能及排放曲線。從圖3看出，觀察摻醇率從78.2%到達92.6%時，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；噪音沒有發生很大的變化，但是總的水平會比較高。當摻醇率從78.2%增加至84.8%時，燃料燃燒百分率為10%和90%所對應的曲軸轉角相同，但是在摻醇率84.8%的條件下，所處曲軸轉角為11℃A。而摻醇率78.2%時，所對應的曲軸轉角為12℃A，由此表明能耗率也較低。

相反，當摻醇率為92.6%時，所處的曲軸轉角為13℃A；燃料燃燒百分率等于10%和90%所對應的曲軸轉角分別為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，這個過程中需要吸收很多汽化潛熱，所以導致了甲醇的著火延遲期延長。

綜合分析，在雙噴射柴油機的使用過程中，某種特殊情況下會存在最佳的摻醇率。為樂提高動力性和經濟性，在選取摻醇率的過程中一定要科學合理，過低的摻醇率無法起到節能和代用的作用，過高將會使燃燒效率降低。

從數據了解，隨負荷的不斷增加變化，過量空氣系數發生變化減小，甲醇柴油雙噴射柴油機還會處于無煙燃燒狀態。

二、甲醇噴射時間的控制和噴射量的控制

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

三、結語

1.由于暖機、冷啟動、小負荷和低轉速下不能噴射甲醇，柴油機在低負荷的情況下就不會排放未燃的甲醇和醛類有害物質。

2.根據市場情況從柴油和甲醇的價格上看，燃用甲醇一柴油雙燃料的經濟性能并不是很突出，但是加速性能非常明顯。

3.現在進行開發的甲醇電控裝置，運行比較穩定、又非常可靠，能夠滿足甲醇的噴射量進行準確、有效的控制。