车用清洁可再生资源开发是车辆工业节能减排研究的主要方向之一。醇类燃料可以应用在柴油机,也可以应用在汽油机。其中正戊醇化学式为C5H12O,含氧量多,着火温度、粘度和腐蚀风险较低,可以从工程微生物的自然发酵和葡萄糖的生物合成中生产获取,被认为是最有潜力替代石油化石能源的燃料之一。本研究通过发动机台架试验和仿真运算相验证的方法,研究了正戊醇-柴油燃料对柴油机燃烧与排放特性的影响。首先,通过发动机台架试验研究负荷、正戊醇比例、进气氧浓度对正戊醇-柴油燃料燃烧与排放的影响规律。结果表明:增加正戊醇比例,滞燃期增加,缸内平均压力峰值和缸内瞬时放热率峰值增加,NOx和Soot排放减少,HC排放增加;增加负荷,纯柴油、H30和H45燃料的缸内压力峰值和瞬时放热率峰值增加,CO排放减少;在中低负荷时,正戊醇-柴油的CO排放多于柴油,而在较高负荷时,正戊醇-柴油的CO排放比柴油少。增加进气氧浓度,三种燃料的有效热效率增加。减少进气氧浓度,CO、HC和Soot排放增加,NOx排放减少。然后,利用CHEMKIN从化学动力学的角度研究不同正戊醇比例和进气氧浓度条件下正戊醇-柴油燃烧过程主要组份及化学反应路径。结果表明:正戊醇起始反应主要是正戊醇与H、OH、HO2的脱氢反应。ROO异构化生成QOOH影响系统反应速率。增加进气氧浓度,OH质量分数峰值增加,促进了正戊醇的链引发化学过程,其中促进着火的关键反应为NC5H11OH+OH=a C5H10OH+H2O、NC5H11OH+OH=e C5H10OH+H2O,滞燃期减少。减少进气氧浓度会减少CO的氧化。当正戊醇比例增加时,HO2和OH质量分数增加,c C5H10OH和e C5H10OH化学反应路径中生成ROO(C5H10OH-3O2,C5H10OH-5O2)的比例减少,NC5H11OH+OH<=>a C5H10OH+H2O和C4H9<=>C2H5+C2H4温度敏感度系数增加,滞燃期减少。最后,运用CONVERGE对正戊醇-柴油燃料在柴油机的燃烧过程进行仿真运算,进一步研究正戊醇比例、进气氧浓度对正戊醇-柴油燃烧与排放特性的影响。结果表明:增加进气氧浓度,CA50时刻的缸内温度升高,H2O2、OH、HO2、CH2O和CH2CHO等主要组份的质量分数峰值增加。减少进气氧浓度,在CA50时刻CO质量分数增加,A4、C2H2和Soot质量分数减少,而在CA90时刻Soot、A4、C2H2质量分数先增加后减少。进气氧浓度减少时,Soot、A1、A4和C2H2质量分数峰值先增加后减少。增加正戊醇比例,NC7H16消耗开始时刻推迟,Soot、A1、A4和C2H2质量分数峰值减少,且在CA90时刻Soot、A4和C2H2质量分数减少。因此,在柴油中添加正戊醇可以减少A4,进而减少Soot排放。