氨-生物燃料双燃料发动机的燃烧与排放特性

蔡开源1，王巍1，赵自庆1，马骁1，齐运亮1，李莉2，王志1 （1.清华大学车辆与运载学院；2.西安交通大学城市学院机械工程系）

摘要：针对双碳目标，应用低碳/零碳燃料是实现内燃机高效清洁燃烧的有效途径。本研究基于一个双燃料柴油机台架开展，缸内直喷燃料分别选用柴油、生物柴油/汽油混合燃料（BG70）和生物柴油/汽油/乙醇混合燃料（BG50E20）；氨为进气道喷射，能量替代率为0~28%。试验工况为1 200r/min、0.8 MPa指示平均有效压力（IMEP）。对比分析了不同燃料的一氧化碳（CO）、总碳氢（THC）、氮氧化物（NOx）排放以及颗粒物粒径分布。结果表明：单燃料模式下，BG70和BG50E20的指示热效率高于柴油。BG70的CO排放相比柴油降低30%，但THC和NOx排放在3种燃料中最高。BG70和BG50E20的总颗粒物数量（TPN）排放低于柴油。相比各燃料单燃料模式的燃烧与排放性能，添加氨后的3种燃料的指示热效率降低1%~2%；CO排放增加约1倍；柴油和BG70 的NOx 排放减少接近50%，BG50E20的NOx排放减少约30%。另外，氨的加入对BG70和BG50E20的TPN有显著影响，当氨能量替代率从0增长至28%时，BG70的TPN排放增加20倍。

关键词：氨；生物柴油；乙醇；燃烧；排放