丁醇高效低污染燃烧机理和排放特性的基础研究

在单缸汽油机上进行燃用生物丁醇及丁醇/汽油混合燃料的试验研究，了解汽油机设计参数和运行参数对燃烧过程和排放特性的影响规律和作用机理，探明生物丁醇燃烧机理和排放特性。在光学发动机上，利用数字式高速摄影仪和激光诊断技术获得丁醇喷雾特性、混合气形成过程、火焰形成及燃烧过程发展规律。利用理论分析软件CHEMKIN和FLUENT建立基于详细化学反应动力学机理的生物丁醇三维燃烧模型和排放预测模型，理论研究生物丁醇燃烧机理和有害排放生成规律，提出优化燃烧过程和降低有害排放的控制策略。项目对生物丁醇的燃烧与排放特性进行研究，极具创新性和学术价值，有望在发动机燃烧理论和排放控制技术等方面取得新进展。项目的成功实施对实现车用燃料多元化，改变能源结构，降低汽车排气污染具有重要作用，对保障我国能源安全具有重大战略意义。

项目对丁醇的燃烧与排放特性进行研究，研究内容极具创新性和学术价值，有望在发动机燃烧理论和排放控制等方面取得新进展。项目研究结果表明：汽油机燃用丁醇时可通过提高压缩比的方法来提高发动机热效率。不过，提高压缩比会增加汽油机发生爆震的机率，引起NOX排放增加。另外，丁醇的最佳点火定时要比汽油的小。汽油机燃用丁醇/汽油混合燃料时，若丁醇掺混比例较小，汽油机的动力性几乎没有变化；若丁醇掺混比例超过30%，则汽油机的输出扭矩有所降低。汽油机燃用丁醇/汽油混合燃料时，发动机的有效热效率有所降低，且HC和CO排放有所减少。丁醇喷雾特性的研究表明，丁醇喷雾开始破散的温度较高，且喷雾的雾化质量比汽油的差，但提升定容燃烧弹的温度可以改善丁醇喷雾的雾化质量。标准状态下汽油和丁醇的喷雾贯穿距离相差不大。不过，由于丁醇的沸点高，可以通过提升喷油器温度来增加丁醇喷雾的贯穿距离。标准状态下丁醇的喷雾锥角与汽油的喷雾锥角相差不大。但是，随着喷油器温度的提升，汽油的喷雾锥角逐渐减小，而丁醇的变化不大，甚至有所增加。