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柴油机在提供高的热效率的同时也带来了高的NOx和烟度等导致环境污染的排放,严重威胁着人类健康。各种柴油替代燃料、革命性的缸内燃烧策略以及尾气排放后处理系统被用来满足严格的排放法规要求。然而发动机尾气排放后处理系统存在诸多问题,如成本过高、耐久性差、油耗高等问题,例如像柴油颗粒物过滤器(DPF)、柴油机稀燃NOx捕集技术(LNT)、选择性还原催化(SCR)系统等尾气排放后处理技术都会增加油耗;而缸内燃烧策略目前也只处于试验室阶段,还不能应用到实际中。对环境恶化的普遍关注、石油储量的枯竭、燃油供应的安全以及全球变暖促使人们研究和开发既可以使用可替代燃料又可以使用传统燃料的发动机。在不增加温室气体排放又能满足交通运输日益增长的能源需求的可行办法就是使用可替代燃料。因此,柴油替代燃料引起了很大重视。由于植物油是一种可再生燃料,具有环境友好性和可再生性,其能量密度接近于柴油,引起了国内外许多学者和研究机构的关注。然而,植物油的使用没有被推广的主要原因是植物油的一些理化性质不符合车用发动机的要求,如粘度高、挥发性低、低温流动性差等,这些缺陷会导致发动机冷启动困难、活塞环粘附等问题,而使用微乳化的方法是一种简单又经济的解决办法。基于以上分析,本文立足于使用微乳化方法,研究植物油基微乳化燃料的理化性质,燃烧和排放特性。植物油选择棕榈油,在复合乳化剂的作用下,配制棕榈油-柴油-乙醇微乳化燃料。文章首先对乳化剂进行优选,把油酸与正丁醇按一定比例进行混合,配制三种乳化剂,油酸与正丁醇的比例分别为6:4、7:3和8:2,用这三种比例的乳化剂分别对PD30Exx和PD50Exx(P代表棕榈油,D代表柴油,E代表乙醇,30、50分别表示棕榈油在基础油中的比例,xx代表乙醇的比例)组的燃油进行乳化。试验发现使用油酸与正丁醇比例为8:2这组的乳化剂在满足乳化效果的情况下,使用量是最少的,因此乳化剂选用油酸与正丁醇比例为8:2。然后测试了柴油和微乳化燃料的密度、运动粘度、热值、凝点和冷滤点五项理化性质,其他理化性质如表面张力等是通过经验公式计算得出。测试结果表明,纯柴油的密度、表面张力都比四种微乳化燃料小;在温度相同的情况下,微乳化燃料的粘度远小于纯棕榈油的粘度,但接近柴油的粘度;微乳化燃料热值的大小与乙醇在微乳化燃料中的比例成负相关,热值随着乙醇占比的增大而减小;微乳化燃料中随着乙醇和棕榈油占比的增加,理论空燃比减小。之后在一台六缸CRDI柴油机上,在中、小负荷下采用两阶段喷射,大负荷下采用单次喷射的方法,测试了0#柴油、PD30E10、PD30E30和PD50E10、PD50E30燃油的负荷特性,分析了各燃油的经济性、燃烧和排放特性。研究发现,有效燃油消耗率(BSFC)随负荷增加而减小、有效热效率(BTE)随负荷增加而增加。各微乳化燃料的滞燃期均大于柴油,且随着乙醇在微乳化燃料中占比的增加滞燃期变长;各微乳化燃料的缸压峰值都低于柴油;随转速和负荷的增加,各种测试燃料的缸内温度增加;在预喷射阶段,柴油的瞬时放热率(HRR)峰值比微乳化燃料大,但在主喷射阶段比微乳化燃料小;发动机负荷和转速增加后,CA50会后移;微乳化燃料中,乙醇和棕榈油占比越大,燃料的燃烧持续期就越短、CA50越靠前。各微乳化燃料的CO、NOx都比柴油高,但是颗粒物(PM)数目浓度比柴油小、碳烟排放则无明显区别;随负荷增大,CO和颗粒物数目浓度排放降低,NOx和碳烟排放升高。