基于F-T柴油、聚甲氧基二甲醚(PODE)、甲醇各自的理化特性,将三种燃料按照一定比例的掺混,以实现三种燃料的优势互补。F-T柴油比例固定不变,分别将PODE以10%、20%、25%、40%的百分比掺混到F-T柴油中,其余添加甲醇。使用AVL-Fire软件对掺混燃料的燃烧和排放特性进行仿真分析。研究了掺混燃料在不同工况下的燃烧和排放特性。结果表明随着掺混燃料中PODE比例的升高,缸内燃烧压力无明显变化,压力峰值对应的曲轴转角基本保持不变,放热率曲线峰值降低,缸内最高燃烧温度降低;PODE的加入会导致掺混燃料的NOx排放量升高,排放量降低。

为了实现F-T煤制油在柴油机上低排放燃烧的目的,选取柴油机典型工况,采用Box-Benhnken方法进行试验设计,通过支持向量机和响应面方法建立喷油参数与排放指标之间的数值模型,在对比分析模型性能的基础上,对柴油机排放指标进行多目标优化研究。分析表明响应面模型选择二次回归方程进行拟合分析,支持向量机模型(SVM)选用RBF核函数时,两种模型的预测精度最高。试验工况下,响应面模型对SOOT和NOx预测的最低精度分别是77.4%和97.1%,SVM模型对SOOT和NOx预测的最低精度分别是40.1%和90.8%,在试验样本较少状况下响应面模型预测精度高于SVM模型,可以准确表达喷油参数与排放指标之间的关系。在测试工况下,采用响应面模型对柴油机排放指标进行优化分析,SOOT和NOx分别降低55.72%和7.43%。

为加强焦炉气的利用,减少资源浪费,利用AVL-FIRE软件对焦炉气缸内直喷型发动机进行建模,模拟不同喷射时刻对于该类型发动机燃烧过程及排放的影响,以确定焦炉气的最佳喷射时刻。结果表明：在相同燃气喷射量与喷射持续期下,最佳喷射时刻出现在进气门关闭后开始喷射且点火前结束喷射期间。最佳喷射时刻使得缸内混合气形成均匀,燃气浓度与湍流强度分布有利于加快火焰传播速度,实现稳定燃烧,提高缸内压力,降低NOx排放,过早与过晚喷射均会降低发动机动力性能。