45、水/燃料混合物对发动机环境特性的影响研究

水/燃料混合物对发动机环境特性的影响研究

1. 水/燃料混合物（WFM）在发动机中的应用现状

在汽车发动机领域，水/燃料混合物（WFM）的应用展现出了改善尾气排放的潜力。在汽车柴油发动机中直接使用WFM，无需对发动机设计进行重大调整或修改，就能使尾气毒性平均降低32%。具体而言，碳（烟灰）排放降低50%，氮氧化物（NOx）含量降低40%，固体颗粒排放相比纯柴油燃烧减少至三分之一。

多项水引入测试的尾气毒性对比分析表明，使用水/燃料乳液可降低尾气中NOx和碳的浓度，且对发动机的运行无不利影响。当柴油总体积中含水量达到40%时，NOx和碳的浓度降至最低。向柴油中添加20%的菜籽油甲酯和最多2.5%的水，不仅不会恶化燃料的物理和化学性质，还能使尾气毒性降低多达60%。

对水/汽油混合物（无论是液体还是蒸汽形式）引入发动机后的分析显示，燃烧速率普遍降低，点火延迟期缩短，燃烧阶段的持续时间也发生了一定变化。例如，一台125 cc的四冲程直喷电子控制火花点火发动机，在转速范围为2000 - 7000 min⁻¹（从怠速到全油门）运行时，随着乳液中含水量的增加，一氧化碳（CO）和总氮氧化物（NOx）的值降低。但未燃烧的碳氢化合物（CH）体积与添加的水量成正比增加，这可能是由于乳液导致燃烧室显著冷却所致。当水/燃料乳液中的含水量为5%和10%时，扭矩有所增加，燃料消耗减少；然而，当含水量达到15%时，由于燃烧过程变慢，扭矩下降，燃料消耗和排气温度均增加。

一台376 cc的单缸四冲程火花点火发动机使用5%、10%和15%含水量的水/汽油乳液进行测试，结果表明，随着燃料中含水量的增加，CO、NOx和CH的含量逐渐降低。当使用含水量为5 - 15%的乳液时，发动机功率提高了3.8