随着汽车工业的飞速发展,能源短缺和环境污染问题愈加严重,高效清洁、可再生替代燃料由于能够满足交通低碳化需求,逐渐成为行业的研究热点。我国现阶段“富煤、贫油、少气”的能源现状推动了以F-T柴油为代表的煤制油产业的规模化发展,F-T柴油具有高十六烷值、低芳香烃、高H/C比、低热值较高等优点,是一种优质的柴油替代燃料,但是其也有一定的缺点,较低的粘度及含氧量不足会导致机械磨损增加和颗粒物排放较高,添加可再生的生物质燃料生物柴油、乙醇和正戊醇能够弥补F-T柴油粘度低和不含氧的缺点,改善F-T柴油的燃烧与排放性能。本文配制了F-T柴油/生物柴油二元混合燃料B20、B40,以及F-T柴油/乙醇/正戊醇三元混合燃料E10P10、E20P20,首先测定了不同混合燃料的理化性质,然后在一台电控高压共轨柴油机上对比分析了燃料性质和EGR率对发动机燃烧特性和颗粒物排放的影响。试验研究结果表明:与F100相比,大部分负荷工况下,B20和B40的滞燃期逐渐延长,压力升高率峰值差别不大,缸内温度峰值升高,峰值缸压的循环变动系数减小;中低负荷时,与F100相比,B20和B40的燃烧持续期差别不大,缸压峰值升高,瞬时放热率峰值增大;负荷较大时,与F100相比,B20和B40的缸压峰值降低,瞬时放热率峰值减小。与F100相比,大部分负荷工况下,E10P10和E20P20的滞燃期逐渐延长,燃烧持续期缩短,缸压峰值升高,压力升高率峰值增大,峰值缸压的循环变动系数减小;中低负荷时,与F100相比,E10P10和E20P20的瞬时放热率峰值逐渐增大,E10P10的缸内温度峰值减小,而E20P20增大;负荷较大时,与F100相比,E10P10的瞬时放热率峰值仍然增大,E20P20的瞬时放热率峰值减小,E10P10和E20P20的缸内温度峰值均升高。所有负荷工况,与F100相比,B20、B40、E10P10和E20P20的比油耗的平均增幅分别为3%、7.5%、7.0%、13.6%,有效热效率分别降低了1.2%、2.7%、2.5%、4.7%,同时四种混合燃料的超细颗粒物排放的核态颗粒物占比依次增大,几何平均直径依次减小,总数量浓度的平均降幅分别为17.4%、27.2%、30.8%、56.1%。与F100相比,B20和B40的NOx排放增加,E10P10的NOx排放先升高后降低,而E20P20先降低后升高。随着EGR率的增加,五种燃料的滞燃期和燃烧持续期延长,缸压峰值降低,瞬时放热率峰值减小,压力升高率峰值减小,缸内温度峰值降低,NOx排放降低,超细颗粒物排放总数量浓度升高,核态颗粒物占比下降,几何平均直径增大。相较于其他燃料,随EGR率增加,E10P10和E20P20的NOx排放下降的幅度较小,而超细颗粒物总数量浓度增幅较大。综上所述,F-T柴油掺混生物柴油、乙醇和正戊醇后,燃烧性能均有不同程度的改善,且在NOx排放增幅不大的情况下,超细颗粒物排放数浓度明显降低。但是掺混高比例乙醇和正戊醇的混合燃料E20P20燃油经济性较差、有效热效率明显低于其他燃料。当EGR率由0%增大到12%时,F-T柴油掺混生物柴油混合燃料以及掺混醇类混合燃料的燃烧特性和NOx排放变化规律差别不大,但是掺混醇类混合燃料的超细颗粒物排放的总数量浓度随EGR率增加增幅较大。