摘要
随着汽车工业的发展，能源危机和环境污染成为全世界关注的焦点。寻找清洁可再生的生物质燃料来代替传统的石油成为解决能源短缺和环境污染问题的一种有效手段。2-甲基呋喃（MF）和生物柴油作为清洁可再生的生物质燃料引起了学术界的关注。尽管MF和生物柴油是有前景的生物燃料，但是关于MF-生物柴油混合燃料的燃烧和排放特性的研究却很少。 在本研究中，将MF质量分数为0、10%、20%、30%的MF-生物柴油混合燃料分别记为BM0、BM10、BM20、BM30。以生物柴油或者MF-生物柴油的混合物为燃料，研究了燃料特性和喷油正时对四缸直喷柴油机燃烧和排放特性的影响。此外，也研究了燃用BM10时EGR对柴油机燃烧和排放特性的影响。最后，应用三维模拟软件（AVL-Fire），模拟了预喷对BM20燃烧和排放的影响。 实验结果表明，在平均有效压力为0.13MPa的低负荷下，提高混合燃料中MF的掺混比（质量分数），缸压峰值会降低，放热率峰值也有所降低；在平均有效压力为0.38MPa的负荷下，提高混合燃料中MF的掺混比（质量分数），缸压峰值会升高，放热率峰值也有所升高；在平均有效压力为1.13MPa的高负荷下，提高混合燃料中MF的掺混比（质量分数），缸压峰值变化不大，放热率峰值却上升。提高混合燃料中MF的掺混比（质量分数），滞燃期有所变长，而燃烧持续期缩短。此外，提高混合燃料中MF的掺混比（质量分数），CO2和NOX排放升高，苯、乙醛、HC、1,3-丁二烯、烟度排放降低。在较低负荷下，由于较低的十六烷值和较高的蒸发潜热，BM30燃烧不稳定甚至出现“失火”现象。随着喷油正时的提前，缸内压力峰值逐渐增大，放热率峰值和滞燃期先减小后增大，燃烧持续期先增大后减小。HC排放随着喷油时刻提前呈现先减少后增加的趋势。喷油时刻提前，降低了1,3-丁二烯排放、乙醛、苯排放，升高了NOX排放。当发动机燃用BM10时，滞燃期、燃烧持续期随着EGR率的增大而增大。此外，随着EGR率的增大，降低了NOX排放，提高了HC、CO、CO2、苯排放，1,3-丁二烯、乙醛排放呈现先减小后增大的趋势。 模拟结果表明，燃油的预喷射能够降低缸内压力峰值、放热率峰值、缸内平均温度、NO排放。随着预喷角度的提前，NO的排放呈现先略微上升后下降的趋势，预喷提前角为20°时，BM20燃烧产生的NO排放最少。发动机预喷油量增多，NO的排放呈现先降低后上升的趋势，预喷量为20%时，BM20燃烧产生的NO排放最少。此外，发动机预喷油量增多，其排放的碳烟量也上升。
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