1.研究意义

内燃机作为一种热效率高，应用范围广，操作方便，结构紧凑的机械结构被广泛应用于各行各业，推动了社会工业化的进程。截止 2016 年底，全国机动车保有量已达 2.9 亿辆，汽车驾驶人超过3 亿人。但是，在汽车给人们带来便利以及效益的同时，也带来各种各样的问题，而其中最严重就是能源危机和环境污染。

据英国石油公司统计测算，按照当前原油开采速度，全球储量仅够54年使用。中国是能源消耗大国，原油对外依存度逐年提升。而汽车行业又是能源消耗大户，我国车用燃油消耗量以年均10%以上的速度快速增加，仅汽车交通一项，所消耗的汽柴油分别占国内汽柴油生产总量的 87%和40.7%；所消耗的石油总量占全国石油消耗总量的30%。面对越来越严峻的能源短缺形势，急需寻找石油的替代物。

其中正丁醇因为它的制法来源丰富，正丁醇除了可通过化学的手段制取，同时，正丁醇还可以从小麦、稻草、农业废弃物等中制取，生产成本较低，可大批量生产[5]。正丁醇的热值和十六烷值较高，可进一步提高燃油经济性。除此之外与乙醇和甲醇相比，正丁醇腐蚀性小，可以使用当前的输运管道和车辆进行运输。且正丁醇与柴油能够以任意比例互溶，降低柴油的粘度，增强柴油雾化性能及冷启动性能，展现出其作为发动机替代燃料的优势^[2][3]。

2.研究现状

国内外的学者们已经研究了燃料丁醇在柴油机上的应用。结果表明，在柴油机上掺烧一定比例的丁醇，可以使其保持较高的动力性，燃料经济性略有下降， 碳烟的排放大幅度降低。

MingfaYao在柴油入0％、5％、10％、15％(体积比)的正丁醇，研究了纯柴油B0、B5、B10和B15混合燃料对NOX和碳烟的影响规律。结果表明．当柴油中加入的正丁醇有所增多时，燃油消耗率没有明显的变化，NOx排放的变化也不大，碳烟和CO的排放却随着正丁醇的增加而逐渐降低。

Dogan.O^[9]在柴油中掺入不同比例的正丁醇，在转速2600rpm下，研究了不同比例的正丁醇。柴油混合燃料对发动机碳烟和HC等的影响。结果表明，碳烟降低的幅度较大，NOx和CO也随正丁醇的增加而有所降低，但却使HC的排放呈现增长的趋势。

周庭波在柴油中掺入40％(体积比)的正丁醇，研究了该混合燃料在不同的工况条件下对柴油机各方面的影响。研究结果表明，当柴油中加入40％的正丁醇时，柴油机内的缸内压力有所变化，呈现增长的趋势，与此同时，碳烟排放降低的幅度较大。在低负荷时，氮氧化物排放有所降低，但CO和HC的排放却升高了；在中高负荷时，CO和HC的变化不大，但氮氧化物排放却增加了。当EGR 增大时，氮氧化物排放显著降低，但碳烟排放却没有很大波动。

广西大学的龙有强^[5]，研究了不同的正丁醇比例、喷油提前角等对正丁醇一柴油混合燃料燃烧时NO和碳烟前驱物的影响规律。结果显示：随着柴油中正丁醇掺混比例的增大，缸内最大爆发压力和缸内平均温度降低，指示燃油消耗率有所升高，NO和碳烟前驱物苯(A1)、萘(A2)、菲(A3)和芘(A4)的生成时刻滞后且质量分数都呈现降低的趋势；随着喷油提前角的减小，缸内平均压力曲线推后，此时缸内的最大爆发压力也逐渐降低，NO的生成时刻滞后，生成量也逐渐降低，且NO的生成区域主要分布在气缸的侧壁面及燃烧室凹坑处，碳烟前驱物A4的生成时刻也有所滞后，质量分数曲线的峰值稍升高。