柴油机具有热效率高、动力性好、HC和CO排放低的特点,广泛应用于乘用车、商用车、专用车辆、工程机械、农业机械、船舶等领域,但是柴油机的NOx和PM排放量较高。面对日益严苛的柴油机排放法规,为了实现柴油机节能减排的目标,开发和使用柴油机清洁代用燃料成为解决问题的重要研究方向。聚甲氧基二甲醚(PODE)常被用作柴油的替代燃料,其主要通过甲醇,甲缩醛和二甲醚等生产原料制备而成。PODE的物理性质与柴油相近,可以与柴油互溶,具有较高的含氧量和十六烷值。而我国的甲醇燃料主要通过煤炭制备,生产工艺成熟,是目前极具应用前景的清洁代用燃料。甲醇具有汽化潜热高,沸点低和辛烷值高等特性,同时甲醇含氧量高达50%,可以有效抑制柴油机颗粒物的生成,但是甲醇极性较强,难以与柴油互溶,因此压燃式发动机一般采用双燃料燃烧模式对甲醇、柴油燃料进行研究。废气再循环系统可以显著降低缸内燃烧温度,从而可以降低柴油机的NOx排放。为了进一步降低柴油机颗粒物排放,本文选择在引燃柴油中添加互溶性好的高含氧量燃料PODE。由于PODE运动粘度过低,直接作为引燃燃料会加剧高压油泵的磨损,甚至导致高压油泵柱塞偶件的损坏。因此,将PODE按照50%体积分数与0~#柴油掺混制备成PODE/柴油混合燃料,即为P50燃料。本试验以P50和甲醇为试验燃料,在双燃料模式下,将甲醇注入进气道以形成甲醇-空气预混合气,然后由气缸内直接喷射的P50点燃。本文基于一台直列四缸电控高压共轨柴油机,在发动机转速1800r/min下,当平均有效压力为0.42MPa,0.70MPa和0.98MPa时,研究不同甲醇替代率(10%,20%,30%和40%)和EGR阀开度(10%,20%,30%和40%)对P50/甲醇双燃料发动机燃烧与排放性能的影响。试验结果表明:(1)所有试验工况下,发动机的喷射策略均包含预喷射和主喷射;在相同负荷下,滞燃期随着甲醇替代率的增大而增大;随着EGR阀开度的增大,不同甲醇替代率下的滞燃期略微增加。(2)在相同负荷下,随着甲醇替代率的增大,燃料峰值放热率增大。当负荷为0.42MPa时,峰值燃烧压力和缸内燃烧温度呈现出略微降低的趋势,燃烧始点后移;在0.70MPa和0.98MPa负荷工况下,峰值燃烧压力和峰值燃烧温度随着甲醇替代率的增大而增大,但是在后燃期时缸内平均温度逐渐降低。在相同负荷和甲醇替代率下,随着EGR阀开度的增大,峰值缸内压力,峰值放热率和峰值缸内燃烧温度略微降低。(3)在相同甲醇替代率下,随着负荷增大,发动机NOx排放量增多;当负荷和EGR阀开度相同时,NOx排放随甲醇替代率的增大而降低;而在相同负荷和甲醇替代率下,NOx排放随着EGR阀开度的增大而降低。(4)在发动机低负荷0.42MPa下,当EGR阀开度低于30%时,甲醇替代率对双燃料燃烧模式下的超细颗粒物数量浓度和体积浓度影响不大。当负荷为0.70MPa时,在双燃料燃烧模式下,当EGR阀开度一定时,超细颗粒物的数量浓度和体积浓度均随着甲醇替代率的增大而呈现逐渐降低的趋势;同时超细颗粒物的几何平均直径向小粒径方向转移。当负荷为0.98MPa时,与原机燃用P50相比,随着甲醇替代率的增大,双燃料模式下超细颗粒物的数量浓度和体积浓度增加,超细颗粒物的几何平均直径向大粒径方向移动。在相同负荷和甲醇替代率下,随着EGR阀开度的增大,超细颗粒物数量浓度和体积浓度随之升高。