纳米Al2O3对甲醇/柴油掺混燃料燃烧及排放特性的影响研究

陈雪锋, 卫将军, 刘 屹

(合肥工业大学 汽车与交通工程学院,安徽 合肥 230009)

0 引 言

近年来,为了解决全球石油需求增长过快带来的石油供给不足问题,同时满足日趋严格的排放法规的要求[1],国内外众多学者对柴油机清洁可再生替代燃料和燃油添加剂进行了大量的研究。在众多替代燃料中,甲醇因具有高汽化潜热、产量丰富、常温常压下为液态、经济性好等优点,被认为是最有前景的替代燃料之一[2]。

目前,甲醇应用于柴油机的方式主要有2种:① 采用进气道喷射甲醇、缸内喷柴油的双燃料协同燃烧方式[3];② 采用助溶剂(或乳化剂)将甲醇溶于柴油进而直接喷入缸内燃烧[4]。后者相比于前者因不需要对发动机进行大的改动而倍受青睐。已有研究表明,柴油中掺混甲醇可优化缸内燃烧,提高发动机燃烧热效率[5],降低发动机氮氧化合物(NOx)和颗粒物(particulate matter,PM)排放[6],但会导致碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放增加[7]。

此外,近年来纳米颗粒材料技术获得了长足的发展,内燃机研究者们将纳米颗粒添加到柴油机燃料中进行试验,发现其能促进燃料的雾化,加速热量传递,并能有效地改善燃料燃烧,降低发动机污染物排放[8]。在众多纳米颗粒添加剂中,纳米AL2O3因其具有成本低廉、催化燃烧及减排性能优良而受到更广泛的关注。文献[9]在水柴油乳化燃料中掺混纳米AL2O3颗粒,并在单缸四冲程柴油机上进行试验,发现发动机性能显著提高,HC、NOx和碳烟排放降低,CO排放略有升高；文献[10]研究了以纳米AL2O3、乙醇和异丙醇的混合物作为添加剂对大豆生物柴油-柴油混合燃料的影响,结果表明最大爆发压力和放热率峰值增加,制动热效率提高,同时观察到排气温度降低，CO和HC排放均降低。……