面对日益严峻的环境污染及化石能源短缺问题,开发与应用替代燃料被认为是解决该问题的有效方法之一。醇类的氧元素可以显著地减少柴油机的碳烟排放量,正戊醇是一种长碳链醇,相较于短碳链醇具有更好的柴油可溶性,是非常具有竞争力的柴油替代燃料。开展在柴油机上燃用正戊醇/柴油混合燃料的试验与仿真计算研究,有利于为替代燃料在柴油机的应用与推广提供理论依据。首先,基于一台四缸柴油发动机开展不同比例正戊醇与柴油掺混燃料结合预喷油策略的试验研究,研究结果表明:掺混正戊醇可大幅度降低Soot排放,但会导致HC、CO和NO_X排放小幅度增大。相对于单次喷射,使用预喷策略能够降低NO_X排放。随着预喷率增加,NO_X排放降低,但Soot、CO和HC排放会升高。当固定预喷量时,增大预喷间隔,NO_X排放降低,同时Soot、CO和HC排放会有所增加。为深入了解正戊醇/柴油混合燃料耦合预喷策略对发动机燃烧过程与排放物的影响,将正庚烷-正丁基苯-正戊醇-多环芳香烃(PAH)简化机理耦合到CONVERGE软件中对三种燃料D100、P25、P50进行了数值模拟研究。结果表明:相对于单次喷射,加入预喷策略后,温度降低,当量比变化较小,OH减少,Soot增多,同时NO浓度减小,NO_X排放较低,CO和HC排放升高。随着预喷率和预喷间隔的增大,温度升高,当量比增大,OH减少,Soot分布区域和浓度都在增大,NO浓度和NO_X排放较小,CO和HC浓度升高。加入正戊醇后,混合燃料的温度降低、当量比增大,Soot分布区域和浓度都减小,但同时NO、CO和HC的浓度增大。EGR率增大时,三种燃料在单次喷射的缸压峰值和最大放热率都减小;预喷策略下的预喷放热峰值减小,主喷缸压和最大放热率都减小;在两种喷射策略下,缸内温度降低,当量比趋于均匀,NO_X排放都减小,但Soot、CO和HC排放同时增多。随着EGR率增大,加入正戊醇,会使Soot升高幅度和NO_X降低幅度减小,CO和HC排放的升高幅度增大;继续加入预喷策略,Soot升高幅度和NO_X降低幅度增大,CO和HC排放的升高幅度继续增大。