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燃料的理化特性对柴油机燃烧过程与整机性能有着重要的影响,相关研究显示,通过燃料的设计与优化,对其理化特性进行改进,是合理组织燃烧与降低污染物排放的有效手段之一。本文采用柴油-煤油宽馏程混合燃料,通过试验手段,研究混合燃料对柴油机燃烧过程和整机性能(动力性、经济性、排气温度、污染物排放)的影响规律,以期为实现柴油机的高效与清洁燃烧提供新的思路与试验依据。主要研究工作与结论为:按照RP3航空煤油的体积比分别为20%、40%与60%与国VI柴油进行混合,配制得到3种具有不同理化特性的柴油-煤油宽馏程混合燃料(D80K20、D60K40与D40K60)。计算结果显示,RP3掺混比的增加使混合燃料的密度、十六烷值、运动黏度和表面张力都减小,低热值增加,T10、T50与T90(10%、50%和90%体积馏出温度)都降低。以KM195柴油机为试验样机,搭建了柴油机测试台架,选取高、中、低不同转速,以及3种转速各自对应的大、中、小负荷为试验工况,研究了柴油-煤油宽馏程混合燃料对柴油机燃烧过程和整机性能的影响规律。燃烧参数测试与计算结果表明,随着RP3掺混比的增加,缸内燃烧压力峰值变化不大,最大缸内压力升高率略有上升,预混燃烧瞬时放热率峰值增大,扩散燃烧瞬时放热率峰值减小,与缸内燃烧压力峰值及预混和扩散燃烧瞬时放热率峰值相对应的曲轴转角后移;滞燃期变长,燃烧持续期缩短,预混燃烧累积放热百分比增大,扩散燃烧累积放热百分比减小,燃烧重心CA50略有推迟;缸内最高燃烧温度变化不大,燃烧循环变动系数COV(IMEP)增大,特别是在低转速、小负荷运行工况下。柴油机整机性能测试与计算结果显示,柴油-煤油宽馏程混合燃料对柴油机动力性和经济性的影响不大,但会导致排气温度的降低。此外,不同试验工况下,随着RP3掺混比的增加,核态颗粒物的数量浓度、表面积浓度、体积浓度以及质量浓度都增加,积聚态颗粒物的数量浓度、表面积浓度、体积浓度以及质量浓度都降低,颗粒物的总数量浓度、总表面积浓度、总体积浓度以及总质量浓度都降低。柴油-煤油宽馏程混合燃料能够在不明显增加柴油机NOX排放的基础上,大幅度降低soot排放,而且降低效果随着RP3掺混比的增加更加显著,但会导致THC排放的升高,以及中小负荷工况下CO排放的上升。总结全文,柴油-煤油宽馏程混合燃料能够在不影响柴油机燃烧热效率和整机动力性的基础上,大幅度降低柴油机裸机的颗粒物排放,而且能够改善柴油机soot与NOX排放之间的“trade-off”关系,在实现柴油机高效清洁燃烧方面表现出良好的效果。