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柴油机燃用煤基含氧混合燃料可以同时解决我国能源短缺和环境污染的问题。F-T油是由煤炭间接液化得到的,具有较高的十六烷值、较低的硫含量和芳香烃含量,而聚甲氧基二甲醚(PODE)是一种煤基含氧燃料,具有较高的含氧量及良好的互溶性,与F-T油掺混后可以进一步改善柴油机的燃烧与排放特性。本文以F-T油为基础燃油,在其中掺混体积分数分别为10%、20%和30%的PODE制成煤基含氧混合燃料,记为FTP10、FTP20和FTP30,并对混合燃料的互溶稳定性及热物性进行了试验研究。利用热重分析仪对PODE/F-T煤基含氧混合燃料的蒸发氧化特性进行研究。结果表明,随着PODE掺混比例的增加,混合燃料的活化能降低,蒸发氧化特性得到改善。通过台架试验,在柴油机上对比分析了柴油、F-T油、FTP10、FTP20和FTP30这5种燃料的燃烧与排放特性。结果表明,在额定工况下,与柴油相比,燃用F-T油后峰值缸压、压力升高率和放热率峰值显著降低;比油耗降低3.2%,热效率提高1.4%;CO、HC、NO_x排放和排气烟度分别降低15.2%、33.7%、36.8%和8.1%。与纯F-T油相比,随着PODE掺混比的增加,煤基含氧混合燃料的缸内最大爆发压力和压力升高率不断升高,且放热率峰值不断增加,比油耗分别增加了5.9%、12.8%和23.2%,热效率分别提高了2.4%、4.6%和3.9%,CO分别降低了5.3%、7.9%和14.3%,HC分别降低了7.6%、12.2%和17.7%,排气烟度分别降低了21.5%、31.6%和46.3%,NO_x分别增加了3.8%、6.5%和10.5%。通过热重试验研究了燃用各燃料后柴油机排气颗粒物中的SOF组分与碳烟组分占比,并对碳烟的氧化特性进行了分析。结果表明,与柴油相比,F-T油的颗粒物中SOF组分占比增加了12%,碳烟组分占比下降了1.2%,SOF和碳烟失重率峰值分别增加了9.9%和3.9%,颗粒的起始和终了失重温度分别降低了7.1%和2.3%,SOF的起始燃烧温度和失重率峰值温度分别降低了7.3%和3.7%,碳烟的起始燃烧温度和失重率峰值温度分别降低了1.4%和2.6%。与F-T油相比,FTP10、FTP20和FTP30的颗粒物中SOF组分占比分别增加了4.7%、13.6%和24.3%,碳烟组分占比分别降低了1.5%、2.6%和4.2%,SOF失重率峰值分别增加了6.4%、11.5%和17.5%,碳烟失重率峰值分别增加了7.4%、13.5%和18.8%,随PODE掺混比的增加,TG和DTG曲线逐渐向低温区域偏移;此外,颗粒物的起始和终了失重温度平均降低了10.9%和5.2%,SOF起始燃烧温度和失重率峰值温度平均降低了11.8%和7.7%,碳烟的起始燃烧温度和失重率温度平均降低了5.9%和3.2%,颗粒物更易于进行氧化燃烧反应,有利于柴油机颗粒捕集装置的再生。基于模拟仿真软件AVL-FIRE建立柴油机的燃烧室模型,分析了柴油机分别燃用柴油、F-T油、FTP10、FTP20和FTP30这几种燃料燃烧室内的温度场和浓度场分布。结果表明,与柴油相比,F-T油燃烧室内的最高平均温度下降了4.5%,最终的氧气质量分数降低了4.3%。NO最大生成量降低了28.6%,Soot最大生成量降低了18.8%。与F-T油相比,随着PODE掺混比的增加,煤基含氧混合燃料缸内最高平均温度不断上升,分别增加了2.9%、3.7%和4.3%,且高温区域分布范围不断扩大,氧气低浓度区域先增加后减少,最终的氧气质量分数分别增加了10.7%、13.7%和16.7%,NO提前生成,且生成量和分布范围不断增加,最大生成量分别增加了8%、22.2%和29.3%,Soot生成量和高浓度区域不断减少,最大生成量分别降低了26.9%、38.2%和52.5%。