乙醇具有高抗爆性，燃烧效率高等优点，被认为是最有前景的替代燃料之一。但要在不同工况下充分发挥乙醇优点，需要使用不同的混合比例。为了更高效、更灵活地在点燃式发动机中利用乙醇燃料，本文采用一种双燃料-双直喷系统。该系统可更高效地利用两种燃料的热力学和化学方面的优点，同时通过改变不同喷射时刻实现不同辛烷值燃料浓度分层燃烧，从而为进一步提高发动机热效率提供思路。 本文基于一台单缸发动机，系统对比了缸内喷汽油和进气道喷乙醇，缸内喷乙醇和进气道喷汽油和缸内直喷乙醇与汽油三种模式下性能和燃烧过程。结果表明：全负荷工况下由于充分利用两种燃料的汽化潜热来提高充量冷却和充气效率，双燃料-双直喷策略可进一步拓展发动机负荷，提高动力性和热效率。随直喷乙醇比例的增加，充气冷却效果增强，火焰传播速度更高，辛烷值增大，抑制爆震能力提高，导致有效热效率提高。部分负荷下，随乙醇比例的增加，不同喷射模式下动力性和燃油消耗率均呈现增长趋势，同时双燃料-双直喷模式可明显改善发动机动力性和燃油消耗率。受乙醇层流火焰速度和高汽化潜热两个因素作用，随乙醇比例的增加，燃烧相位出现非线性的变化。 然后，基于双燃料-双直喷系统研究了不同喷射时刻对发动机燃烧和性能的影响，探究了不同辛烷值燃料浓度分层对爆震和燃烧过程的影响。结果表明：随燃料喷射时刻推迟，由于乙醇燃料蒸发吸热和不同燃料浓度分层程度的影响，爆震倾向和强度出现先增强后降低趋势。最佳点火时刻下，随燃料喷射时刻的推迟，扭矩出现先增长后下降的趋势，燃油消耗率出现先下降后增长的趋势。汽油喷射为300℃ABTDC，乙醇喷射时刻为240℃ABTDC时，具有最优的动力性和经济性。 最后，为了进一步提高部分负荷下热效率，研究了稀薄燃烧下不同喷射时刻对双燃料-双直喷发动机燃烧和性能的影响。结果表明：在保证喷油量不变，增大节气门开度的基础上，随过量空气系数的增加，有效热效率明显提高，当量燃油消耗率逐渐降低。随喷射时刻的推迟，热效率呈现先增长后降低的趋势。其中在过量空气系数为1.2，汽油喷射时刻在180℃ABTDC，乙醇喷射时刻为300℃ABTDC时，有效热效率达到最高40.5%。添加乙醇燃料降低稀燃条件下循环波动，乙醇燃料均质分布对降低燃烧循环波动具有显著改善效果。
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