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1、为了在柴油机上燃用醇燃料，国内外主要采取了如下措施：1.乳化法 就是在燃料被喷入发动机之前，使柴油与醇燃料均匀混合，混合好的燃料经喷油泵、喷嘴被 喷入柴油机进行燃烧。对原柴油机不需进行任何改动，就可以燃用部分醇燃料。天津大学在 80 年代对其进行了相关研究，研究发现在不使用添加剂情况下，柴油甲醇的 混合燃料稳定性较差，容易产生分层现象；甲醇的掺烧比例较小，如果甲醇的掺烧比例达到 30，混合燃料的滞燃期较长，会导致发动机冷启动困难。山东理工大学采用了添加乳化剂， 用机械搅拌的方法制备了柴油甲醇水乳化液，乳化液能够稳定3050天。使用乳化燃料后， 发动机的动力性、燃油经济性和排放指标都得到了改善，
2、最高有效热效率比使用纯柴油模式 下的高出了 2.82%。而且对原柴油机没有改动。西安交通大学采用激光全息技术和高速数字 摄影技术观察了柴油、甲醇和水乳化液喷雾在高温、高压环境中发生微爆现象的瞬间和全过 程。为乳化液微爆过程的数学模拟提供数学参考。采用混合燃料法的困难在于乳化剂的价格较高和混合燃料容易产生相离；醇燃料的掺混率高 时滞燃期加长，发动机冷起动困难，工作粗暴；发动机在冷起动、暖车及小负荷工作时， HC 及醛类排放浓度增加；若往乳化燃料加入助溶剂十六烷值改进剂等物质，因这类物质多 是硝基化合物，对发动机的碳烟和NOx排放又十分不利。2.助燃法 由于醇燃料自发着火比较困难，借助某些措施来辅
3、助醇燃料着火燃烧，主要有火花助燃法， 这种发动机是在缸内喷射燃料，火花塞和醇喷嘴的位置如图1，形成不均匀混合气，靠火花 塞点燃可燃混合气，以火焰传播方式燃烧。另外，还有热面助燃法和电热塞助燃法，如图 2， 可以燃用 100%甲醇。但缸盖上不仅安装喷嘴，还要预留出火花塞的位置，结构复杂；火花 塞、电热塞、热面受醇的激冷作用，寿命短，可靠性差；低负荷会有失火现象发生， HC、CO 排放差。图 1 火花点火式电热塞图 2 电热塞加热喷醇器3. 直接压燃法 采取适当提高压比、增加十六烷值添加剂、进气加热等措施，可以直接压燃醇燃料。如在甲 醇中添加20%的C8H17NO3,可使十六烷值提高到35,在环境
4、温度25C时，发动机可正常 运转，若采用预热使甲醇温度升高到70C，那么甲醇中添加12%就足够了。但是采用十六 烷值升高剂，带来了 NOx排量增加，而且成本较高。直接压燃实际应用困难较大、应用较 少。4. 柴油引燃法通过进气系统或供油系统向柴油机气缸内输入部分醇燃料，在气缸内形成部分预混可燃气 体。然后用喷嘴喷入柴油引燃醇燃料混合气。引燃法可以分为：化醇器法、缸内双喷射法和 进气管喷射法等。化醇器法是将化油器适当改造安装到柴油机进气管上，通过节气门来控制 醇的量。改造简单，但发动机的低负荷时起动性、经济性和排放都较差；进气节流损失大； 当高负荷醇燃料喷入过多时，会使滞燃期太长，发动机工作粗暴，
5、天气太冷还会使化醇器喉 口处结冰。缸内双喷射法在气缸上安装两只高压喷嘴，一只喷柴油、一只喷醇，柴油引燃醇，安装位置 如图 3，气缸盖上安装两只高压喷嘴，还要安装电热塞，结构复杂；高压供给醇的系统偶件 磨损严重；研究结果表明发动机的碳烟、油耗、THC和CO都增加。进气管喷射法在进气 管安装低压喷嘴，喷入醇形成预混和气，进入气缸由柴油引燃。可以避免化醇器法的节流损 失，可以精确控制醇的量，但小负荷喷醇时，HC和醛类排放剧增，冷起动性能差。图3 双喷射系统布置我国的甲醇在上世纪70 年代后期做过大量研究， 80年代德国大众汽车公司曾在我国进行过 纯甲醇（M100）在汽车上的应用研究，主要进行道路实验
6、。近年来，我国一些富煤地区，对 甲醇项目十分重视，力推甲醇作为车用燃料。目前在这些地区，M15、M85和M100在点燃 式发动机上得到了应用，而且制定了地方使用标准。但是，在推行中还存在不少问题，如尾 气毒性、甲醇对燃油供应系统的腐蚀、溶胀等。在压燃式发动机上则基本没有应用，虽有一 些技术方案如与柴油形成乳化油直接进入柴油机应用，但在应用中问题很多，如存在乳化液 分层，冷起动醛类排放量高等，没有真正进入实用。由于富煤地区的需求强烈，压燃式发动 机采用甲醇做燃料的愿望十分突出。国家因汽车工业快速发展，能源问题凸现。为了解决每 年约1/3多的石油能源进口的现状，从国家能源安全角度出发，将甲醇作为燃
7、料在政策上得 到鼓励，希望可以代替部分石化燃料。天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室研究的柴油/ 甲醇组合燃烧的方案有望为此发挥作用。5、将压燃式发动机改成点燃式发动机使用甲醇燃料。这种方法使用的是纯甲醇燃料，优点是完全不用柴油，但是却存在较多的问题：a）该方法 需要降低原柴油机的压缩比，否则工作过程容易产生爆震。因此，这种方法牺牲了柴油的高 燃烧效率，这是该方法的最大缺陷；b）由于甲醇的汽化潜热为1109KJ/kg，高出柴油约为4 倍，在发动机冷机起动，尤其是冬季，冷起动变得非常困难；c）采用该方案后，发动机的 冷起动次数增加，在冷起动阶段未被点燃的甲醇会通过活塞环进入油底壳，从而使得润滑油
8、变性，恶化了发动机的润滑、冷却能力；d）该方案将柴油机的喷油嘴替换成了火花塞，对 原机的改动工作较大。6 组合燃烧 由于醇燃料本身的特性，以上燃用醇燃料的方法在应用中都存在不少问题，比如，乳化燃料 不稳定、易分层；加入助溶剂、表面活性剂和十六烷值升高剂等添加剂时，由于多是硝基化 合物，会增加发动机碳烟和 NOx 排放，同时增加应用成本；柴油醇双喷射则不仅需要改 动缸盖，而且存在醇喷射系统的寿命及可靠性问题；柴油引燃用化醇器吸入的醇混合气，易 于在进气管喉口处节流甚至结冰堵塞；电火花或电热塞助燃则不仅需要改动发动机而且同时 存在火花塞及电热塞寿命问题等。此外，现有柴油机上应用醇燃料还存在一个在发动机冷起 动和小负荷工况下醛类排放物过高的问题。这些问题的存在在一定程度上阻碍了醇燃料在柴 油机上的应用。为此，天大根据我国的能源状况和技术水平，创造性地提出了柴油/甲醇组合燃烧理论。其 核心是：在同一台发动机上，按照发动机最优性能需要而采用不同的燃烧模式。具体实践是： 在起动、暖车及小负荷工作时，发动机以纯柴油工作实行扩散燃烧；而在中高负荷时，在柴 油机进气管喷射部分醇燃料，与进气形成均质混和气进入气缸，由柴油引燃实行准均质混合 气燃烧。以此实现高效燃烧，同时又避免过多的醛类物质生成。
