近年来新能源汽车发展日新月异,但仍有诸多问题需要克服优化,在这由传统燃料汽车向新能源汽车过渡的时间段,发展并应用生物替代燃料具有重要意义。并且从能源与环境的长远角度客观来看,生物替代燃料将与纯电动和燃料电池共同成为今后汽车的主流方向。ABE是发酵法制取丁醇过程的中间产物,是丙酮,丁醇和乙醇接近3:6:1比例的混合物,既有优秀的物理性质表现又兼顾了成本问题,作为生物替代燃料具有巨大潜力。本文拟对ABE燃料作为新型生物替代燃料进行试验探究。本文采用有两套喷油系统的复合喷射汽油机试验台架,将ABE与汽油按不同体积比进行混合作为燃料,试验中变换不同的直喷比例作为主要变量,同时兼顾的变量还有过量空气系数、转速、负荷和直喷时刻,研究了在不同工况下掺混比例和直喷比例对燃烧和排放规律的影响。为了更简洁准确的分析相关问题,以扭矩和缸压峰值为参考指标对主要研究的掺混比例和直喷比例进行了探究,实验结果表明,在ABE掺比为75%,直喷比例为25%时具有最佳扭矩和缸压峰值表现。所以选取了这两个工况下的数据进行详细分析,得出如下结论:(a)在固定直喷比例为25%时,对燃烧特性和排放特性的影响:(1)试验中控制变量原则,在不同的过量空气系数、转速负荷以及喷射时刻下,燃烧特性参数出现了相似的规律,即随着掺混比例的增加缸压峰值和扭矩都呈现出先增加后又降低的趋势,在ABE掺混比例为75%时,有最大值。其中,扭矩最大增加为13.7%,缸压峰值最大时增加了9.9%。(2)随着掺混比例的增加,NO_X排放逐渐上升,但在G100到G50的过程中变化相对并不明显。CO和HC排放量不断降低,下降幅度超过40%,且HC排放的最大下降率达到69%。核膜态微粒和积聚态微粒都不断减少,最终都表现为核膜态的单峰分布。微粒总数量浓度同样呈现出不断降低的趋势,且最终降低幅度超过95%。(b)在固定ABE掺混比例为75%时,对燃烧特性和排放特性的影响:(1)试验中控制变量,在不同的过量空气系数、转速、负荷以及喷射时刻下,随着直喷比例的不断增加,扭矩和缸压峰值都呈现出先增加后又降低的趋势,在直喷比例为25%时有最大值。其中扭矩最大增加为6.8%,缸压峰值最大增加了8.9%。(2)随着直喷比例的增加,HC排放量先降低后又增加,在ABE直喷比例25%附近时最低,较HC排放最高的纯直喷方式的最大下降率为45%。NO_X排放量不断降低,降幅在30%左右。CO排放量不断增加,核膜态和积聚态微粒都增多,微粒总数量浓度不断升高。(c)本试验在设定工况下,对在压缩冲程中的最佳直喷时刻进行了探究。随着直喷时刻的不断提前,缸压峰值和扭矩均出现了先升高后又降低的变化趋势,在105°CA BTDC时出现最高值。其中,在ABE掺混比例为75%时,105°CA BTDC较75°CA BTDC时缸压峰值增加了3.6%,较150°CA BTDC时缸压峰值增加2.7%。