高比例正戊醇-柴油混合燃料多段喷射对低负荷发动机性能及排放的影响：迈向高效清洁未来的关键技术

本文通过计算流体动力学(CFD)模拟，系统研究了60%正戊醇(P60D40)混合燃料在低负荷工况下的多段喷射策略。研究发现，双喷射模式（主喷-35°CA aTDC，预喷-20°CA aTDC）相比单喷射可提升指示热效率(ITE)至47.01%，降低烟尘(soot)和CO排放28.33%与20.93%，同时突破NOx-soot排放权衡，无需废气再循环(EGR)即可满足欧VI标准，为清洁能源应用提供新思路。

　　

Highlight

正戊醇作为生物燃料新星，凭借其高能量密度、十六烷值(cetane number)及含氧特性，在改善柴油机燃烧效率与降低排放方面展现出独特优势。本研究通过三维CFD模型，揭示了P60D40混合燃料在75-125 MPa喷射压力下的双喷射优化机制。

Computational Model

计算流体动力学(CFD)作为发动机燃烧研究的"数字显微镜"，通过精确求解Navier-Stokes方程，捕捉缸内湍流混合、火焰传播等关键过程。本研究采用专业发动机仿真软件，集成KH-RT液滴破碎模型、SAGE燃烧模型及多组分化学反应机理，确保模拟精度。

Results and Discussion

当预喷比例从20%增至60%时：

1. 1.

   缸压峰值降低12.7%，但燃烧相位前移改善热功转换

2. 2.

   预喷燃料形成的稀薄预混气层有效抑制局部高温区，使NO_x生成量下降19.8%

3. 3.

   二次雾化效应促进碳烟氧化，粒径分布向10-50 nm范围集中

Conclusions

1. 1.

   双喷射策略通过燃料分层(charge stratification)实现"温和燃烧"，突破传统效率-排放矛盾

2. 2.

   60%正戊醇掺混比在低负荷下展现卓越适应性，无需发动机改造即可实现"即插即用"

3. 3.

   预喷比例40%时为最优解，此时ISFC(173.27 g/kWh)与排放指标达成完美平衡