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为解决柴油机污染排放及碳减排问题，研究人员探究柴油 / 甲醇 / 正丁醇混合燃料在不同喷射策略下对燃烧和颗粒排放的影响。发现含甲醇混合燃料可降低 soot、TPNC、TPMC，提升 BTE，但 NOx 增加，优化喷射策略可调控排放，为甲醇燃料应用提供依据。
随着工业发展与能源需求增长，柴油机作为重要动力来源，其化石燃料的大量使用带来严峻的环境挑战，碳排放增加加剧温室效应，而柴油燃烧产生的碳烟（soot）、氮氧化物（NOx）等污染物更直接威胁人类健康。如何在保障动力性能的同时实现清洁燃烧，成为全球能源与环境领域的关键难题。在此背景下，开发低碳、可再生的替代燃料并优化燃烧策略，成为破解柴油机污染困局的重要方向。甲醇作为一种可从 CO?、生活垃圾等污染物中生产的含氧化合物燃料，具备碳中性潜力，但其与柴油极性差异大，需借助共溶剂实现稳定混合。正丁醇因良好的溶解性和环保属性，成为理想的共溶剂选择。然而，甲醇 - 正丁醇 - 柴油混合燃料在不同喷射策略下的燃烧机制与排放特性尚不明确，尤其是预喷射策略的应用研究较少。
为填补这一研究空白，国内研究团队针对重型柴油机开展了柴油 / 甲醇 / 正丁醇混合燃料的燃烧与排放特性研究。该研究成果发表在《Fuel》期刊，旨在通过调控甲醇掺混比例与喷射参数，揭示混合燃料的清洁燃烧路径，为柴油机的低碳化改造提供理论支撑。
研究团队采用一台 4 缸涡轮增压中冷发动机（排量 2.0L），通过 INCA 软件与开放式 ECU 调控喷射策略，利用压电压力传感器（Kistler 6052cu20）监测缸内压力，对比分析了纯柴油（D100）、71% 柴油 + 29% 正丁醇（DB29）、82% 柴油 + 12% 正丁醇 + 6% 甲醇（B12M6）、79% 柴油 + 14% 正丁醇 + 7% 甲醇（B14M7）、75% 柴油 + 17% 正丁醇 + 8% 甲醇（B17M8）五种燃料在不同喷射压力与预喷射间隔下的表现。
燃烧特性与热效率
研究发现，混合燃料的缸内压力与纯柴油差异不大，但燃烧始点滞后，上止点（TDC）后缸内压力下降更显著、上升更快，表明甲醇的加入改变了燃烧相位。制动热效率（BTE）呈现 B12M6＞B14M7＞DB29＞D100＞B17M8 的顺序，说明适度甲醇掺混可提升燃烧效率，过高比例则可能因热值降低影响热效率。
颗粒与碳烟排放
碳烟排放顺序为 D100＞B12M6＞DB29＞B14M7＞B17M8，混合燃料的碳烟排放较纯柴油降低超 60%，且甲醇比例越高，总颗粒数浓度（TPNC）与总颗粒质量浓度（TPMC）下降越明显，其中 B17M8 的 TPNC 比 DB29 低 28%。这归因于甲醇的高含氧量促进了燃料充分燃烧，减少了碳烟前驱物的生成。
氮氧化物排放与喷射策略影响
随着甲醇比例增加，NOx 排放呈上升趋势，这与甲醇燃烧温度较高有关。但优化预喷射间隔可调控 NOx 排放，当预喷射间隔为 20°CA 时，混合燃料的 NOx 排放低于纯柴油。此外，提高喷射压力或延长预喷射间隔，可降低颗粒的几何平均直径（GMD），进一步改善颗粒排放特性。
结论与意义
该研究证实，以正丁醇为共溶剂的柴油 / 甲醇混合燃料可显著降低柴油机的碳烟、颗粒排放，提升燃烧效率，且通过调整预喷射策略可有效缓解 NOx 排放增加的问题。研究结果为甲醇燃料在商用柴油机中的实际应用提供了关键数据支撑，开辟了一条通过燃料优化与燃烧控制协同实现柴油机清洁化的新路径。未来，进一步探索混合燃料的长期稳定性与发动机适应性，有望推动甲醇作为主流替代燃料的产业化进程，为全球碳中和目标的实现提供重要技术储备。
