乙醇/柴油混合燃料對發(fā)動(dòng)機燃燒特性的影響

6拖拉機與農用運輸車(chē)Vol 34 No 6Tractor Farm TransporterDec.,2007乙醇/柴油混合燃料對發(fā)動(dòng)機燃燒特性的影響吳健',董偉2,徐斌!',李萌',徐素穎(1河南科技大學(xué)車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院河南洛陽(yáng)471003;2洛陽(yáng)拖拉機研究所河南洛陽(yáng)471039)擴要:通過(guò)試驗研究,分析了在柴油機上燃用柴油/乙醇混合燃料對發(fā)動(dòng)機燃燒特性、艦灑效耗亭及排氣煙度的影響,為榮油/乙醇混合燃料在柴油杌上的推廣應用提供了有價(jià)值的參考依據。關(guān)鍵詞:乙醇;魑燒;放熱率;煙度中圖分類(lèi)號:TK428.9文獻標識碼:A文章編號:1006-0006(2007106-0052-02Influence of Diesohol on Combustion Characteristic of EnginewU Jian, DONG Wei?, Xu Bin', L Meng, Xu Su-ying(1. vehicle and Motive Power Engineering College, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China;2. Luoyang Tractor Research Institute, Luoyang 471039, China)Abstract: This paper analyzed the influences of the diesohol on combustion process of engine by experiment. Theresults provide useful information for application of the diesohol to diesel engKey words: Diesohol; Combustion; Rate of heat release; Exhaust gas smoke隨著(zhù)世界經(jīng)濟的發(fā)展和汽車(chē)保有量的增加,石油短缺問(wèn)題日益本文采用乙醇柴油直接混合技術(shù)方案,為了保證常溫下乙醇與突出促使人們積極拓展新能源和代用燃料),乙醇作為一種可再柴油的互溶,加了一定的助溶劑TG1,以得到穩定、均勻的混合燃生資源已得到世界各國的普遍關(guān)注。料-2]。表2給出了試驗用燃料的混合比例。乙醇是可再生能源,是一種含氧燃料實(shí)現乙醇在柴油機上燃表2柴油/乙醇混合比例(體積百分比)用,有利于排放特別是炭煙排放的改善。而應用直接混合方式發(fā)動(dòng)Tab 2 Diesohol Mixing Ratio添加劑TGI機的結構變動(dòng)小使用成本低,易于推廣使用,具有較大的應用前景。本文采用柴油/乙醇直接混合技術(shù)方案,在對現有柴油機結構不做任何變動(dòng)的條件下,研究了不同配比的柴油/乙醇混合燃料對發(fā)動(dòng)機燃燒特性及排氣煙度的影響,以期為柴油/乙醇混合燃料在柴油機上的推廣應用提供有價(jià)值的參考依據2試驗結果分析1試驗測試系統在不改變原柴油機燃燒系統結構參數的前提下,與純柴油相比燃用乙醇/柴油混合燃料,柴油機運行狀態(tài)良好,發(fā)動(dòng)機基本保持了試驗是在X№2100柴油機上進(jìn)行的,試驗時(shí)供油提前角均不變發(fā)動(dòng)機試驗設備及測試系統如圖1和表1所示。原有的動(dòng)力性。2.1乙醇含量對燃燒壓力及燃燒放熱率的影響荷放大分別采集氣缸壓力和曲軸轉角等數據,并根據采集的試驗數據WAVEMSYLab)BOOK壓力傳感器」進(jìn)行了瞬時(shí)放熱速率的計算。圖2和圖3為供油提前角不變的條件下,發(fā)動(dòng)機在不同轉速下全負荷工況時(shí)燃用不同燃料時(shí)氣缸壓力與角標收仁發(fā)動(dòng)桃0[輔助器瞬時(shí)放熱速率的對比。由圖可見(jiàn),隨著(zhù)乙醇含量的增大,著(zhù)火延遲增大。乙醇含量較小柴油泊時(shí),其著(zhù)火延遲與純柴油相比略有增大;而其著(zhù)火延遲與純柴油相比420計算機綜合測試控刺僅增大較多。這是因為乙醇的氣化潛熱大,氣化過(guò)程中要吸收大量的熱,降低了氣缸內的溫度;同時(shí)由于乙醇的十六烷值低,自燃溫度高,圖1發(fā)動(dòng)機試驗系統示意圖Fig 1 Experiment System Sketch of Engine導致柴油擒入乙醇后使燃料的著(zhù)火性能降低。1測試儀器和設備摻入乙醇后著(zhù)火延遲增大燃燒過(guò)程相對后移,但由于乙醇中Tab 1 Test Instrument Equipm含有34.8%的氧揮發(fā)性好,可促進(jìn)混合燃燒速度快;同時(shí),由于著(zhù)測試儀器火延遲增大,形成的可燃混合氣多,使在速燃期預燃燒的燃料量增水力測功機南通啟測綜合測試控制儀南通啟測多,也使燃燒氣缸壓力傳感器KISTLER瑞士缸內燃角標儀瑞士比變化高速數據采集系統WAVEBOOK/ 512YHa燃燒放熱量增加。因此,摻人乙醇使得中國煤化工缸最高壓力與純柴油相CNMHG,H口量為5%時(shí),其燃燒放熱收稿日期:2006-11-30基金項目:河南省科技攻關(guān)計劃項目資助(0524260048)吳健等:乙醇/柴油混合燃料對發(fā)動(dòng)機燃燒特性的影響由圖可見(jiàn)隨著(zhù)燃料中乙醇含量的增加,燃油消耗率增大。這是因為乙醇的熱值低,摻入乙醇的燃料的熱值比純柴油低;而且乙醇含量愈大,燃料的熱值越低;另外,由于摻入乙醇后燃燒過(guò)程后移,在上止點(diǎn)后的燃燒放熱比例增大熱效率降低。因此在相同的輸出功率時(shí),摻入乙醇后,燃料消耗率要比純柴油高由圖可見(jiàn),在高負荷時(shí)隨乙醇含量增加,燃料消耗率增大的幅度較小;在低負荷時(shí),隨乙醇含量增加,燃料消耗率增大的幅度則較大。這是因為小負荷工況時(shí),發(fā)動(dòng)機氣缸內的溫度比較低,而乙醇的2 300 r/min自燃點(diǎn)高摻入乙醇后燃料燃燒期間稀薄的混合氣在著(zhù)火過(guò)程中出現局部火焰窒息;另外乙醇的氣化潛熱比較大揮發(fā)過(guò)程中要吸收大量的熱,氣缸壁的溫度比較低,氣缸壁對火焰產(chǎn)生淬熄作用這些因素造成大量可燃混合氣燃燒不完全降低了燃燒效率,導致發(fā)動(dòng)機燃用混合燃料油耗高得多。別外可能由于乙醇柴油混合燃料滯燃期長(cháng),燃燒持續期長(cháng),大量燃燒發(fā)生在活塞下行階段,產(chǎn)生的有效功少熱效率低23乙醇含量對發(fā)動(dòng)機排放煙度的彩響曲軸轉角(°)b 1 700 r/min乙醇含量對發(fā)動(dòng)機煙度排放測試結果如圖5所示。從圖中可以圖2氣缸壓力的對比看到摻入乙醇后發(fā)動(dòng)機排氣煙度下降,乙醇含量越高煙度下降幅rison of Pressure in Cylinder度越大。主要是因為乙醇是含氧燃料,含氧量達到34.8%,在燃燒過(guò)程中可以提供較多的氧減低了燃料濃混合區缺氧的程度,在一定程度上抑制了炭煙的生成;另外乙醇的沸點(diǎn)比較低,其在氣缸內比柴油更容易蒸發(fā)霧化,有利于燃料與空氣的混合,降低了缸內空燃比的不均勻分布,從而降低了炭煙的排放E10TG曲軸轉角()0圖5排氣煙度的影響Fig 5 Comparison of Exhaust Smoke3結論1)在柴油中摻入適當比例的乙醇,柴油機運行狀態(tài)良好,發(fā)動(dòng)機曲軸轉角/(基本能保持原有的動(dòng)力性圖3時(shí)放熱率的對比2)隨著(zhù)乙醇含量的增加缸內燃燒放熱峰值增大但著(zhù)火延遲也Fig 3 Comparison of Rate of Instantaneous Heat Release相應增大使得燃燒過(guò)程向上止點(diǎn)后移動(dòng)。在高轉速時(shí)燃料中乙醇曲線(xiàn)與純柴油很接近;乙醇含量為10%時(shí),其燃燒放熱比較集中在上的含量對燃燒放熱影響較大。止點(diǎn)后。而在1700r/min時(shí),3種燃料的燃燒放熱基本集中在上止點(diǎn)3)隨著(zhù)乙醇含量的增加由于上止點(diǎn)后燃燒量增加燃料消耗率附近?？梢?jiàn),在高轉速時(shí)燃料中乙醇的含量對燃燒放熱影響較大增加。在低負荷時(shí),燃料消耗率增加較22乙醇含量對發(fā)動(dòng)機燃油消耗率的影響4)在柴油中摻入乙醇,有利于改善發(fā)動(dòng)機排氣煙度。圖4給出了在2300v/min時(shí),乙醇含量對發(fā)動(dòng)機燃油消耗率的參考文獻[1] WRAGE K E, COERING C E. Technical Feasibility of Diesohol [J].Trans-?！鶨5EIOTGactions of the ASAE. 1980.1338-1343.[2]張克范馬偉東楊建萍乙醇柴油混合燃料的試驗研究[].河南化工,2004(11):18-20.中國煤化工鼻柴油的探討日,能源技CNMHG03691215YH功率/W編輯史洛晨)圖4燃油消耗率的對比作者簡(jiǎn)介;英健(1959-),男,湖南省瀏陽(yáng)人,教授。