Abstract Isopropanol-butanol-ethanol (IBE) is a clean and renewable biofuel, but its component ratio effects on the spray combustion process of diesel have not been reported to date. In this study, IBE mixtures with different component ratios (6:3:1, 3:6:1 and 0:10:0) were separately blended into diesel at the volumetric ratio of 20% and then tested in a constant volume chamber. The experimental results show that isopropanol in IBE plays leading role on the spray combustion characteristics of IBE/diesel blends; the more isopropanol in the IBE blend, the shorter the liquid penetration is. Furthermore, the IBE/diesel blends containing more isopropanol always exhibit a long ignition delay but a short combustion duration. Results also show that regardless of whatever type of IBE/diesel blends, the flame lift-off length (FLOL) prolongs and the spatial integrated natural flame luminosity (SINL) reduces. However, the magnitudes of reduction of the SINL for the IBE/diesel blends vary with the component ratio of IBE. The IBE/diesel blends containing more isopropanol always present a noticeably lower SINL. Compared with pure diesel, the fuel blends containing more isopropanol are capable of reducing the time integrated natural luminosity (TINL) almost by half in most test conditions. That is to say, increasing isopropanol ratio in IBE can reduce the soot formation of IBE/diesel blends but the increase of the butanol ratio has an opposing trend.

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组分比对异丙醇-丁醇-乙醇 (IBE)/柴油共混物喷雾、燃烧和火焰结构影响的光学研究

摘要 异丙醇-丁醇-乙醇（IBE）是一种清洁、可再生的生物燃料，但其组分比对柴油喷雾燃烧过程的影响尚未见报道。在本研究中，具有不同组分比（6:3:1、3:6:1 和 0:10:0）的 IBE 混合物以 20% 的体积比分别混合到柴油中，然后在恒容室中进行测试。实验结果表明，IBE中的异丙醇对IBE/柴油共混物的喷雾燃烧特性起主导作用；IBE 混合物中的异丙醇越多，液体渗透时间越短。此外，含有更多异丙醇的 IBE/柴油混合物总是表现出较长的点火延迟但较短的燃烧持续时间。结果还表明，无论何种类型的 IBE/柴油混合物，火焰升起长度 (FLOL) 延长，空间综合自然火焰光度 (SINL) 降低。然而，IBE/柴油混合物的 SINL 降低幅度随 IBE 的组分比而变化。含有更多异丙醇的 IBE/柴油混合物总是表现出明显较低的 SINL。与纯柴油相比，在大多数测试条件下，含有更多异丙醇的燃料混合物能够将时间积分自然光度（TINL）降低近一半。也就是说，增加 IBE 中的异丙醇比率可以减少 IBE/柴油混合物的烟灰形成，但丁醇比率的增加具有相反的趋势。含有更多异丙醇的 IBE/柴油混合物总是表现出明显较低的 SINL。与纯柴油相比，在大多数测试条件下，含有更多异丙醇的燃料混合物能够将时间积分自然光度（TINL）降低近一半。也就是说，增加 IBE 中的异丙醇比率可以减少 IBE/柴油混合物的烟灰形成，但丁醇比率的增加具有相反的趋势。含有更多异丙醇的 IBE/柴油混合物总是表现出明显较低的 SINL。与纯柴油相比，在大多数测试条件下，含有更多异丙醇的燃料混合物能够将时间积分自然光度（TINL）降低近一半。也就是说，增加 IBE 中的异丙醇比率可以减少 IBE/柴油混合物的烟灰形成，但丁醇比率的增加具有相反的趋势。