张书涵,张鑫茹,张鹏,等.丁酮/柴油双燃料发动机燃烧及排放特性[J].内燃机工程,2026,47(1):96-104.
丁酮/柴油双燃料发动机燃烧及排放特性
Combustion and Emission Characteristics of a 2-Butanone/Diesel Dual-Fuel Engine
DOI：10.13949/j.cnki.nrjgc.2026.01.010
关键词:丁酮  双燃料发动机  燃烧  排放
Key Words:2-butanone  dual fuel engine  combustion  emission
基金项目:国家自然科学基金项目（51806020）； 陕西省重点研发项目（2023-YBGY-117）
作者单位E-mail
张书涵* 长安大学 陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室，西安710018
长安大学 西安市交通先进动力重点实验室，西安710018 		2634125382@qq.com 
张鑫茹 长安大学 陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室，西安710018
长安大学 西安市交通先进动力重点实验室，西安710018 		276877634@qq.com 
张鹏* 长安大学 陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室，西安710018
长安大学 西安市交通先进动力重点实验室，西安710018 		276877634@qq.com 
陈昊 长安大学 陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室，西安710018
长安大学 西安市交通先进动力重点实验室，西安710018 		colen7680@126.com 
高楠 长安大学 陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室，西安710018
长安大学 西安市交通先进动力重点实验室，西安710018 		gaonan@chd.edu.cn 
吉振华 长安大学 陕西省交通新能源开发、应用与汽车节能重点实验室，西安710018
长安大学 西安市交通先进动力重点实验室，西安710018 		276877634@qq.com 
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摘要:为探索丁酮在柴油机上的应用潜力，在一台高压共轨4缸柴油机上燃用了丁酮能占比5%、10%和15%的丁酮/柴油双燃料（记为Bal-5、Bal-10和Bal-15），开展了与纯柴油的燃烧和排放特性对比试验研究。结果表明：随着丁酮能占比增加，缸内温度和缸内压力降低，放热率峰值在中高负荷、高废气再循环（exhaust gas recirculation， EGR）率和主喷提前时增大，使其在高EGR率下能够维持缸内压力稳定，丁酮/柴油双燃料模式可实现氮氧化合物（NOx）排放和颗粒数量（particle number， PN）排放的同时降低；并且随着丁酮的能占比增加，NOx排放和PN排放降低幅度增大，在平均有效压力为0.14 MPa时，Bal-15的NOx排放相比于纯柴油减少了47.67%，Bal-5、Bal-10和Bal-15的PN排放相比于纯柴油分别减少了86.01%、87.20%和77.23%。且燃用丁酮有利于降低CO2比排放。综合来看，丁酮双燃料模式应用于柴油机后，优化控制参数可以实现燃烧改善，整体上可以显著降低NOx排放和PN排放，并且丁酮还表现出良好的碳减排潜力，是一种具备较强节能减排潜力的生物质代用燃料。
Abstract:In order to explore the putential of applicating 2-butanone in diesel engines， the combustion and emission characteristics of the 2-butanone/diesel dual fuel engine were studied. The 2-butanone was applied with the energy ratio of 5%， 10% and 15%（Bal-5， Bal-10 and Bal-15）， and the comparison with pure diesel was analyzed. The results show that the in-cylinder temperature and pressure decrease with the 2-butanone energy ratio increasing， and the peak of heat release rate increases at medium to high loads， high exhaust gas recirculation （EGR） rates and advanced injection timing. In-cylinder pressure maintains stable at high EGR rates. The 2-butanone/diesel dual fuel mode can achieve simultaneous reduction of NOx emissions and particle number （PN） emissions. And as the 2-butanone energy ratio increases， the reduction in NOx and PN emissions becomes more significant. When the brake mean effective pressure （BMEP） is 0.14 MPa， the NOx emissions of Bal-15 butanone energy ratio decreased by 47.67% compared to those of D100， while the PN emissions of Bal-5， Bal-10， and Bal-15 butanone energy ratio decreased by 86.01%， 87.20%， and 77.23% compared to those of D100， respectively. Apping 2-butanone is beneficial for reducing CO2 emissions. Overall， applying 2-butanone in dual fuel mode on diesel engine can improve combustion characteristics with optimizing control parameters， and can simultaneously significantly reduce NOx and PN emissions. Moreover， 2-butanone exhibits good carbon reduction potential and is a highly potential alternative bio-fuel with strong energy-saving and emission reduction capacity.
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