柴油/乙醇混合燃料對發(fā)動(dòng)機排放性能分析

第24卷第1期(總第106期)機械管理開(kāi)發(fā)2009年02月Vol 24 No. 1 (SUM No 106)MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENTFeb.2009柴油/乙醇混合燃料對發(fā)動(dòng)機排放性能分析薛五榮(山西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,山西長(cháng)治046011)【摘要】介紹了在柴油中混合不同比例的乙醇對柴油機CH、NOx和礦煙排放的彩響.采用柴油/乙醇制成不同比例乳化燃料在一臺直噴、增壓、中冷柴油杌上進(jìn)行試驗。試驗結果表明隨著(zhù)乙醇摻燒比例的增加,HC排放逐漸的增加,尤其在小負荷工況范圍內,HC排放愚化嚴重;NOx排放在小負荷工況下有所改善;發(fā)動(dòng)機碳煙排放逐漸的降低?！娟P(guān)犍詞】柴油乙醇混合燃料;柴油機;排放;分析【中圖分類(lèi)號】U464171【文獻標識碼】A【文章編號】1003-773x(200)01-003903使用10號柴油采用體積百分數進(jìn)行計量,即E10為隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展和汽車(chē)保有量的增加,石油乙醇體積百分比為10%,E20%為乙醇體積百分比為短缺問(wèn)題日益突出,大氣環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴重。我國20%,依此類(lèi)推。在1993年以后已成為石油凈進(jìn)口國,原油進(jìn)口以每年1試驗用發(fā)動(dòng)機及儀器設備800~1000萬(wàn)t的幅度增長(cháng)。照此發(fā)展趨勢,到2010本研究在一臺直噴、增壓、中冷柴油機上進(jìn)行,其年我國石油需求的47%需要進(jìn)口,原油短缺問(wèn)題,將參數見(jiàn)表1.試驗中使用的其他主要設備儀器有成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的長(cháng)期壓力。因此促使人們尋FCM205瞬態(tài)自動(dòng)油耗儀, HORIBA7100氣體分析儀找有效的替代能源叫,乙醇可以從糧食及植物中提取,FQD2I0A波許煙度計等。是一種可再生的“生物能源”。另外由于乙醇含氧在燃衰1試驗發(fā)動(dòng)機的技術(shù)參數燒時(shí)有“自供氧”效應能夠顯著(zhù)改善燃燒,因此將乙醇CA6DEJ-21作為燃料在柴油機上應用是一個(gè)很好的選擇。但是1型由于乙醇十六烷值低、著(zhù)火性差致使其難以在壓燃式發(fā)動(dòng)機上廣泛應用。目前國內外柴油機燃用乙醇主725/|400要采用三種方法:(1)熏蒸法是利用醇燃料表面張力1552300(210馬力2300mm提前角及粘度低的特點(diǎn),通過(guò)不同形式的裝置(化油器、文丘PF93S1.6孔,孔徑0.24n利管低壓噴嘴等)將醇燃料霧化并與空氣混合通過(guò)2試驗結果及分析進(jìn)氣道在進(jìn)氣過(guò)程送人氣缸,由噴嘴在壓縮終了噴入2,1柴油乙醇混合燃料對發(fā)動(dòng)機HC排放的分析氣缸的柴油引燃。(2)雙燃料系統法柴油機具有兩套由圖1可以看出:在轉速一定時(shí),隨著(zhù)負荷的增分開(kāi)的噴油泵—噴油器系統其中一套噴射醇燃料,大,HC排放逐漸降低。這是由于在固定轉速下,隨著(zhù)而另一套噴射引燃柴油?；螂p油路噴油器,一條油路通平均有效壓力的升高,循環(huán)供油量增大,氣缸內混合氣醇燃料,一條通路通柴油,在壓力室混合噴人氣缸。濃度增加,AF不斷減小,從而降低了局部混合氣過(guò)稀(3)乳化液法又分非穩定乳化液和準穩定乳化液及微的幾率的發(fā)生因而HC排放隨發(fā)動(dòng)機負荷的增加呈乳化液前一種使用物理方法(如液力剪切器超聲乳現下降趨勢。當發(fā)動(dòng)機燃用柴油乙醇混合燃料后,隨著(zhù)化器等)制備后兩種用化學(xué)方法(如助溶劑)制備;準乙醇摻燒比例的增加,發(fā)動(dòng)機的HC排放呈現上升趨穩定乳化液穩定期短,不宜長(cháng)時(shí)間存放或使用;傚乳化勢,尤其在1400min,2300min負荷特性小負荷液叮以形成穩定期很長(cháng)性能穩定的乳化液當然助溶工況下,HC排放惡化嚴重。E5燃料的HC排放在劑的性能是比較重要的。上述三種摻燒方式中前兩種,140mmin小負荷T況下,較原機惡化30%,E10燃汽車(chē)和發(fā)動(dòng)機的結構變化大,不易在現生產(chǎn)車(chē)和正在料HC排放較原機惡化60%;2300rmn負荷特性小使用的柴油機上推廣。而第三種摻燒方式發(fā)動(dòng)機的結負荷工況下,E15燃料的HC排放較原機惡化450%,構可以不作變動(dòng)而摻燒乙醇燃料易于推廣應用,是目E10燃料HC排放較原機惡化36%。這是因為小負荷前國際上研究的熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢。本研究采用柴油/工況乙醇制成乳化燃料,在配制柴油乙醇混合燃料過(guò)程中中國煤化工屏的著(zhù)火性較差,般情摻燒比例的增加,CNMHG收稿日期:200807-04作者簡(jiǎn)介:薛玉榮(1975-),男,山西長(cháng)治人,講師,中北大季在讀碩士研究生,研究方向:汽車(chē)發(fā)動(dòng)機第24卷第1期(總第106期)機械管理開(kāi)發(fā)009年02月HC排放較原機惡化程度增加。隨著(zhù)負荷的增大,循環(huán)呈現下降趨勢。當發(fā)動(dòng)機燃用柴油乙醇混合燃料后,供油量增大,AF變小,氣缸內溫度升高,在一定程度隨著(zhù)乙醇摻燒比例的增加,發(fā)動(dòng)機排氣煙度改善明顯上改善了燃燒進(jìn)程,因而在高負荷工況下,混合燃料的發(fā)動(dòng)機燃用E10燃料后,煙度改善最大值為37%左HC排放較原機的惡化程度變小。右,發(fā)動(dòng)機燃用E5燃料后,煙度最大改善40%左右。這是由于乙醇為含氧燃料,具有自供氧功能,且隨著(zhù)乙醇摻燒比例的增加,混合燃料的空燃比逐漸的增加,從而降低了燃料濃混合區缺氧的程度,在一定程度上也抑制了碳煙的生成。由圖3(b)可以看出:隨著(zhù)負荷的增加,發(fā)動(dòng)機煙度排放逐漸增加。這是由于隨著(zhù)負200400600T/nm荷的增加,噴油量逐漸的加大,因而MF逐漸的降低(a)負荷特性(1400mpm(b)負荷特性(2300m)(如圖4(b)所示),從而造成局部混合氣過(guò)濃產(chǎn)生的幾圖1不同乙醇摻燒比時(shí)負荷特性CH排放量的變化率較大,因而在負荷特性上,隨著(zhù)負荷的增加,發(fā)動(dòng)機2.2柴油乙醇混合燃料對發(fā)動(dòng)機NOx排放的分析煙度排放逐漸的增加。發(fā)動(dòng)機燃用E10,E15燃料后,由圖21)(b可以看出:在轉速一定時(shí)隨著(zhù)負荷的姻度排放較原機分別改善約23%,38%左右。這是由增大,平均有效壓力的升高,NO排放的濃度逐漸增于乙醇為含氧燃料,具有自供氧功能,降低了燃料濃混大。這是由于在固定轉速下,隨著(zhù)平均有效壓力的升合區缺氧的程度,在一定程度上也抑制了碳煙的生成。高,循環(huán)供油量增大,AF逐漸降低,最高燃燒溫度逐漸升高,因而NO排放逐漸升高。對于柴油乙醇混合燃料而言,在1400rmin負荷特性上(圖2(a),在小負荷工況范圍內,由于乙醇燃料汽化潛熱較大,著(zhù)火性差,在一定程度上抑制了氣缸內溫度的升高進(jìn)程,因而在小負荷范圍內,混合燃料NO.排放濃度在一定程度上稍有改善,E10燃料NO、排放改善效果達21%左右,E15燃料NO,排放改善效果達40%左右。隨著(zhù)負801014011020027圖3不同乙醇推燒比時(shí)煙度排放量的變化由于乙醇為含氧燃料從而為N0生成提供良好的條紅件,因而在中高負荷工況下,混合燃料的NOx濃度排放較原柴油惡化,E10燃料惡化18%,E15燃料惡化42%。在2300rmin負荷特性上(圖2(b),幾種混合燃料的NO,排放相差不大。a16410201m126 0 Tt田4不同乙醇排燒比時(shí)AF的變化研究結果表明,隨著(zhù)乙醇摻燒比例的增加,HC排放逐漸的增加,尤其在小負荷工況范圍內,HC排放惡化嚴重;在外負荷特性上,隨著(zhù)乙醇摻燒比例的增加,發(fā)動(dòng)200機碳煙排放逐漸的降低;在1400min負荷特性下,隨02004006000200400600mqy著(zhù)乙醇摻燒比例的增加,NO排放在小負荷工況下有所圈2不同乙醇摻燒比時(shí)負荷特性NO排放量的變化改善,在中高負荷工況下逐漸增加;在2300mmin負荷23柴油乙醇混合燃料對發(fā)動(dòng)機碳煙排放的分析特性下,三種燃料的NO排放均較1400mmin的NO圖3為不同乙醇摻燒比例煙度排放的變化,圖4排放有所改善,且三種燃料的NO,排放相差不大。為不同乙醇摻燒比例空燃比的變化。由圖3(a)可以看新會(huì )醚出,隨著(zhù)轉速的增加,發(fā)動(dòng)機煙度排放呈現下降趨勢,田V凵中國煤化工料的技術(shù)經(jīng)濟比較這是由于隨著(zhù)發(fā)動(dòng)機轉速的增加,進(jìn)氣渦流增大,A/FCNMHG8S逐漸增加(如圖4(2所示),從而降低了局部混合氣過(guò)2]目興牙,黃震,張武兩,等,榮油機燃用柴油乙醇的性濃的生成幾率,因而隨著(zhù)轉速的增加,發(fā)動(dòng)機排氣煙度能與排放特性的研究俱內燃機學(xué)報,2003,24193-198(下轉第43頁(yè))第24卷第1期(總第106期)乘金良:礦用三相異步電動(dòng)機軟起動(dòng)器改進(jìn)研究2009年02月蹤輸入信號瞬時(shí)頻率的變化,表現出良好的調制跟蹤23獲取同步信號的鎖相環(huán)電路特性。由于集成HEF4046BT內部只有相位比較器和壓22微功耗集成鎖相環(huán)一HEF4046BT的主要特點(diǎn)及控振蕩器,因此,利用集成運放LM741及外圍元件構工作特性圍成一個(gè)濾波器IF,三者合起來(lái)即組成一個(gè)鎖相環(huán)電HEF4046BT采用CMoS工藝,因而是微功率的單路,如圖7所示。這樣,壓控振蕩器的頻率跟蹤電源頻片集成環(huán)路。HEF4046BT的功能框圖及封裝引腳如圖率,從而獲得同步信號。將此同步信號用于軟起動(dòng)器6所示,從相位脈沖控制電路(如美國 Silicon general公司生產(chǎn)的專(zhuān)用圖中看出,一PWM控制集成電路SC3525),即可形成全控型器件HEF4046BICBT的觸發(fā)信號T內部有電源同步R兩個(gè)相位4Vco輸進(jìn)LM741比較器Uref=+5(PCI、PC2),一個(gè)壓M VCD控振蕩器(VCO),此外還有vc入圖7獲取同步惱號的鎖相環(huán)電路個(gè)輸入放3結束語(yǔ)圖6HEF4046BT的功能框圖及封裝引腳大器A,針對目前煤礦企業(yè)普遍使用的軟起動(dòng)器存在的問(wèn)個(gè)源極跟隨器和一個(gè)齊納二極管題,主要做了兩方面的改進(jìn)研究T作,一是對主電路它的兩種主要部件—相位比較器和壓控振蕩用全控型器件(IGBT取代原來(lái)的半控型器件品閘管采用交流PWM技術(shù)實(shí)現軟起動(dòng)方法,具有電路功率在片內沒(méi)有相連,因而可以靈活應用,組成多功能因數高、無(wú)功功率小電壓畸變小、諧波污染小對電動(dòng)電路。HEF4046BT內部有兩個(gè)獨立的相位較器,它機造成的機械沖擊小等優(yōu)點(diǎn)。二是針對煤礦環(huán)境的特們有共同的信號輸入端和公共的比較輸入端(反饋輸殊性為提高軟起動(dòng)器的抗干擾能力提出采用鎖相技入),但它們的輸出是獨立的,使用中可按需要選擇其術(shù)以獲得同步信號。參考文獻中一個(gè)。HEF4046BT片中設有“禁止"(imh)控制端(5]王兆安,黃俊電力電子技術(shù)M第四版北京:機械工業(yè)出腳),當此端為高電平“1”時(shí),VCO部件的電源因斷電版社,2005而停振;“禁止”端為低電平“0”時(shí),vCO與DD接通2]林渭勛現代電力電子技術(shù)圍M北京:機械工業(yè)出版社200而產(chǎn)生振蕩3]陳國呈新型電力電子變換技術(shù)M]北京:中國電力出版社Improvement on Three-phase Asynchronous Motors Soft Starter in Coal MineLI Jin-liangCoal Washing Dressomg Center of Shengdong Filiale of China Shenghua Group, Dongsheng 017205, Inner Mongolia)[Abstract] In this paper, two measures are presented to solve the problem of motors soft starter, which is now widespread in use in coalmine.One is that the power circuit of phase shift controlled SCR is replaced by that of PWM IGBT; another is that the phase-lockedtechnology is introduced to obtain the synchronous signals in the control circuit, to raise anti-jamming properties of soft starter.(Key words] Motors soft starter; PWM: IGBT; Phase-locked technology命界(上接第40頁(yè))Analysis of Engine Emissions Performance aboutthe mixed Fuel of Diesel/EthanolXUE Yu-rong(Shanxi Vocational Institute of Mechatronic:s, Changzhi 04601 1.Shanxi)[Abstract] This paper introduced different comparison ethanol in the diediesel engine. The different proportions emulsified Fuel which is usedpressurization,cold diesel engine. As the proportion of ethanol blended withYHS中國煤化工dthrust inof fuelCNMHGIy increase, especiallysmall load conditions. HC emissions cause serious deterioration NOx emissions inconditon nas Improved. Enginecarbon smokeexhausts to lower gradually(Key words] Diesel oil and ethanol blended fuel; Diesel engine; Exhaust; Analysis