乙醇/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機電控乙醇噴射正時(shí)試驗與分析

Equipment Manufactring Technology NO 8, 2007乙醇/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機電控乙醇噴射正時(shí)試驗與分析黃堅(廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院電機系,廣西南寧530226)摘要:使用傳感器、數揖采集卡和虛擬儀器軟件改進(jìn)柴油/乙醇雙燃料發(fā)動(dòng)杋的乙醇噴射電子控制系統,通過(guò)三個(gè)供油提前角、四個(gè)供醇時(shí)刻組合的全因素試驗,比較了雙燃料發(fā)動(dòng)杌與原機相冏工況下的性能。結果表明,雙燃料發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性、經(jīng)濟性和煙度與原機相比均有不同程度的改善。關(guān)鍵詞:雙燃料;電控系統;供油提前角;乙醇噴射時(shí)刻中圖分類(lèi)號:TK46文獻標識碼:A文章編號:1672-54080018傳統的內燃機,一方面作為汽車(chē)等的動(dòng)力來(lái)源大量消耗11試驗裝置與系統的改裝著(zhù)非再生性能源——石油;另一方面,內燃機燃燒產(chǎn)生的尾氣雙燃料發(fā)動(dòng)機試驗儀器設備及布置如圖1所示,其中發(fā)動(dòng)中,碳煙、NO,、C0、CO2等排放物是造成嚴重環(huán)境污染的主要機的主要技術(shù)參數如表1根源。日益嚴峻的能源危機和環(huán)境惡化是當今世界范圍內的兩乙醇箱大難題。以可再生的清潔能源作為內燃機的代用燃料的開(kāi)發(fā)研究,目前已成為各國內燃機研究的熱點(diǎn)。乙醇電子泵燃料乙醇是液體清潔燃料中一種極具潛力的生物型替代燃料。其生產(chǎn)用原材料較為普遍,成本低廉應用在汽車(chē)發(fā)動(dòng)機儲能罐、壓力表上,不但可以改善能源結構還可以降低汽車(chē)有害物的排放,具有廣闊的發(fā)展前景,意義深遠。生產(chǎn)燃料乙醇的項目已經(jīng)列人乙醇噴射器雙燃料電控單元國家“十五”示范工程重大項目。在廣西,大力發(fā)展乙醇燃料已提上了議事日程,用木薯作為原料生產(chǎn)燃料乙醇的項日也已上柴油箱乙醇噴射正時(shí)馬。推廣乙醇作為內燃機的清潔代用燃料對于盛產(chǎn)木薯的廣西來(lái)講不僅可以增加農民收人,改善農產(chǎn)品結構還有利于乙醇油耗儀轉速信號燃料技術(shù)的研究推廣,能夠收到較好的社會(huì )效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。水力測功機拉桿位移信號乙醇是富氧燃料,與汽油的密度相近,由于這兩種燃料能轉速表Y柴油發(fā)動(dòng)機排氣溫度計直接混合、互溶,故可以在不改變發(fā)動(dòng)機結構的前提下,將添加定比例的乙醇汽油(又稱(chēng)汽油醇)直接應用于汽油機上,且能機油溫度進(jìn)氣壓力計夠保持原有發(fā)動(dòng)機的性能。乙醇燃料在汽油機上的應用技術(shù)已經(jīng)基本成熟煙度計排氣壓力計但是,乙醇在柴油機上的應用要遠遜于在汽油機上的應用。其主要原因是柴油與乙醇不能互溶同時(shí),由于柴油機本身圖1試驗設備布置示意圖的結構比較復雜,其雙燃料研究的進(jìn)程非常緩慢。本文結合廣表1發(fā)動(dòng)機主要技術(shù)參數西的實(shí)際針對柴油機乙醇雙燃料研究的現狀利用自行開(kāi)發(fā)型式立式雙缸四沖程、水冷的乙醇噴射控制系統研究噴油提前角、噴射時(shí)刻及噴射量等缸徑/行程[Y295D因素的改變對雙燃料發(fā)動(dòng)機性能的影響,探索柴油/乙醇雙燃壓縮比料發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性、經(jīng)濟性和排放性能均較優(yōu)的工況下的乙醇標定轉速?lài)娚湔龝r(shí)在此基礎上分別建立有效功率油耗率、煙度的數故/806N·m/1750 r min19°-23°學(xué)模型,為柴油/乙醇雙燃料發(fā)動(dòng)機技術(shù)的研究與推廣應用提配氣相位進(jìn)氣門(mén)開(kāi):上止點(diǎn)前8,進(jìn)氣門(mén)關(guān):下止點(diǎn)后52°供參考。排氣門(mén)開(kāi):下止點(diǎn)前52°,排氣門(mén)關(guān):上止點(diǎn)后8°本試驗系統上加裝了乙醇噴射時(shí)刻的測量裝置并加以標1試驗方案定;確定供油拉桿位置與供油量之間的關(guān)系,噴醇脈沖寬度與噴醇量的關(guān)系。收稿日期:2007-06-06作者簡(jiǎn)介:黃堅工作單位:廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子機械工程系《裝備制造技術(shù)》2007年第8期12試驗用材料據,分別制取包含原機特性曲線(xiàn)在內的有效功率、扭矩和煙度柴油型號:0#輕型柴油的外特性對比曲線(xiàn),其中,20°供油提前角下的特性曲線(xiàn)如圖機油型號:CD042、圖3、圖4所示。乙醇:純度為95%的工業(yè)乙醇16.0013試驗內容1)速度特性試驗,考察改裝前、后發(fā)動(dòng)機的有效功率、扭矩和煙度找出動(dòng)力性和排放性能較優(yōu)工況下的乙醇噴射時(shí)刻和8.0項機供油提前角的范圍2)負荷特性試驗,考察改裝前后發(fā)動(dòng)機的經(jīng)濟性能和煙17·世醇度找出經(jīng)濟性和煙度均較優(yōu)工況下的乙醇噴射時(shí)刻和供油提,00一—18。供前角的范圍。110n125014001550170018502000215023003)在前面兩組試驗的基礎上,固定最優(yōu)供油提前角,針對轉速(x/nin)乙醇的不同供醇時(shí)刻用正交實(shí)驗進(jìn)行優(yōu)化,分別找出動(dòng)力性圖220°供油提前角下、不同供醇時(shí)刻功率特性曲線(xiàn)經(jīng)濟性和煙度最優(yōu)的乙醇噴射時(shí)刻點(diǎn);再利用回歸分析,建立90.00數學(xué)模型。80.0014試驗數據的采集與處理,00利用虛擬儀器編寫(xiě)試驗控制的圖形代碼,通過(guò)控制脈沖寬50,00◆原機度確定乙醇噴射量和混合比;以功率、油耗和煙度為目標函數40.00供醇取供油提前角和乙醇的噴射時(shí)刻為自變量在其變化范圍內進(jìn)第.016°供醇行試驗,找出目標函數較優(yōu)時(shí)的自變量的范圍,并用正交試驗←1?°供醇的極差法進(jìn)行優(yōu)化一18°洪102柴油/乙醇雙燃料發(fā)動(dòng)機性能試驗110012501400155017001850200021502300利用自行開(kāi)發(fā)的發(fā)動(dòng)機柴油/乙醇雙燃料的電控系統,對圖320°供油提前角下、不同供醇時(shí)刻的扭矩特性曲線(xiàn)雙燃料發(fā)動(dòng)機進(jìn)行動(dòng)力性、經(jīng)濟性和排放性試驗,并將結果與原機柴油機原機相同條件下的試驗結果進(jìn)行對比,以此來(lái)分析柴油/乙醇雙燃料發(fā)動(dòng)機的工作特性。對比試驗定性分析的結果也26一16°供醇為柴油/乙醇雙燃料發(fā)動(dòng)機電控乙醇噴射定時(shí)的優(yōu)化研究提217供薩供參考川在發(fā)動(dòng)機的最優(yōu)供油提前角附近取19°、2m0、21°供油提前角,選取八個(gè)轉速試驗點(diǎn)(1200rmin、400rmin、1500/min、2200rmin).先進(jìn)行原機的特性試驗,分別測取各穩定轉速下的扭100125014001550LT001850200021502300矩、有效功率燃油消耗量排氣溫度和煙度。選擇最大扭矩轉轉速(x/nin速1400mmin和最大功率轉速200min兩個(gè)轉速點(diǎn),每個(gè)轉圖420°供油提前角下、不同供醉時(shí)刻的煙度特性曲線(xiàn)速下分別取負荷百分比20%40%、60%、80%、100%作為測由所作的功率和扭矩特性曲線(xiàn)可以看出,選擇四個(gè)不同進(jìn)量點(diǎn)測取扭矩、有效功率和燃油消耗率、煙度。氣持續角啖射乙醇,得到的雙燃料發(fā)動(dòng)機動(dòng)力性能有所不同再進(jìn)行雙燃料發(fā)動(dòng)機的性能試驗。分別取四個(gè)進(jìn)氣持續角與原機相比雙燃料發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性能有所提高綜合比較三14°、16°、17°、18°的乙醇的噴射時(shí)刻位置,對不同的發(fā)動(dòng)個(gè)供油提前角下不同供醇時(shí)刻的雙燃料發(fā)動(dòng)機有效功率、扭矩機轉速摻燒不同比例的乙醇:當發(fā)動(dòng)機轉速低于11min,和煙度,可以看出在四個(gè)供醇時(shí)刻點(diǎn)進(jìn)氣持續角16和17°為了避免噴射乙醇后氣缸溫度降低而造成發(fā)動(dòng)機熄火基本不作為供醇時(shí)刻雙燃料發(fā)動(dòng)機動(dòng)力性能較好。發(fā)動(dòng)機的煙度與摻燒乙醇。當發(fā)動(dòng)機轉速升至110min至1700mmin之間時(shí),原機相比均有大幅下降,下降幅度最大可達到80%以上。21摻燒體積比例為10%的乙醇,可以明顯地降低煙度。當發(fā)動(dòng)機供油提前角時(shí),以進(jìn)氣持續角1°和17的位置作為乙醇噴轉速提高到170nmim以上,乙醇摻燒比例提高到15%。比較射時(shí)刻雙燃料發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性能比另外兩個(gè)供醇時(shí)刻好。原機與雙燃料發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性能、排放、經(jīng)濟性能。21雙燃料發(fā)動(dòng)機全負荷速度特性3雙燃料發(fā)動(dòng)機負荷特性試驗對19920°、21°供油提前角下的不同乙醇噴射時(shí)刻進(jìn)行試驗根據試驗數據,結合原機在三個(gè)供油提前角的試驗數按照原機最大扭矩轉速1400m/min和標定工況轉速Equipment Manufactring Technology NO 8, 20072000min試驗點(diǎn),分別做四個(gè)噴醇時(shí)刻下雙燃料發(fā)動(dòng)機的負刻1400min1min負荷特性試驗的結果,雙燃料發(fā)動(dòng)機荷特性試驗,并制取負荷特性曲線(xiàn)圖對比三個(gè)供油提前角下在不同的4個(gè)噴醇時(shí)刻與原機相比雙燃料發(fā)動(dòng)機的當量燃油的不同噴醇時(shí)刻雙燃料發(fā)動(dòng)機的經(jīng)濟性能。其中2油提前消耗率下陣幅度不均除個(gè)別負荷百分率點(diǎn)外其它各負荷率角下不同供醇時(shí)刻1400min200hi的負荷特性曲線(xiàn)如圖點(diǎn)的當量燃油消耗率均低于同等負荷率點(diǎn)的原機燃油消耗率。5、圖6所示。說(shuō)明改進(jìn)以后的雙燃料發(fā)動(dòng)機經(jīng)濟性能優(yōu)于原機。400.004結論2500魯14°票1500017新柴油/乙醇雙燃料發(fā)動(dòng)機的動(dòng)力性經(jīng)濟性高于純柴油發(fā)100c動(dòng)機同時(shí)排放有所降低,柴油/乙醇雙燃料發(fā)動(dòng)機的推廣使0100L 1201用具有良好的前景。參考文獻圖520°供油提前角不同供醇時(shí)刻1400mn負荷特性曲線(xiàn)[!傅其軍,新型可再生清潔能源—燃料酒精的開(kāi)發(fā)展望U廣西輕工業(yè),200,(4):9-12.2]杜德興等.混燃甲醇和乙醇改辮柴油機碳煙排放環(huán)境科學(xué)s.0學(xué)報,2001,21(6:760-7623]何邦全,閆小光,王建昕,等.電噴汽油機燃用乙醇-汽油燃料的排放性能研究門(mén).內燃機學(xué)報,2002,20(5):399-402[4] He BQ, Wang HX Hao JM, et. 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Hardness, crack resistance andmachinability of the welded joint is tested and analyzed. The results obtained indicate that the hardness and surface color from welding zone tobase metal are homogeneous, weld microstructure are pearlite and graphite with high crack resistance, the machinability of the welded joint isKey words: Multiple-alloying: Cast iron; Homogeneous welding rods