乙醇/柴油双燃料发动机电控乙醇喷射正时试验与分析

Equipment Manufactring Technology NO8, 2007乙醇/柴油双燃料发动机电控乙醇喷射正时试验与分析黄坚(广西职业技术学院电机系,广西南宁530226)摘要;使用传感器、数搢采集卡和虚拟仪器软件改进柴油/乙醇双燃料发动杌的乙醇喷射电子控制系兢,遞过三小供油提前角、四个供醇时刻组合的全因素试验,比较了双燃料发动杌与原机相同工况下的性能。结杲表明,双燃料发动机的动力性、经济性和烟度与原机相比均有不同程度的改善关键词:双燃料;电控系统;供油提前角;乙醇喷射时刻中图分类号:TK46文献标识码:A文章编号:1672-545X(2007080018-0传统的内燃机,一方面作为汽车等的动力来源,大量消耗1.1试验装置与系统的改装着非再生性能源——石油;另一方面,内燃机燃烧产生的尾气双燃料发动机试验仪器设备及布置如图1所示,其中发动中,碳烟、NO3CO、CO2等排放物是造成严重环境污染的主要机的主要技术参数如表1根源。日益严峻的能源危机和环境恶化是当今世界范围内的两乙醇箱大难题。以可再生的清洁能源作为内燃机的代用燃料的开发研究,目前已成为各国内燃机研究的热点乙醇电子泵燃料乙醇是液体清洁燃料中一种极具潜力的生物型替代燃料。其生产用原材料较为普遍,成本低廉,应用在汽车发动机储能罐、压力表上,不但可以改善能源结构还可以降低汽车有害物的排放,具有广阔的发展前景,意义深远。生产燃料乙醇的项目已经列人乙醇喷射器「双燃料电控单元国家“十五”示范工程重大项目。在广西,大力发展乙醇燃料已提上了议事日程,用木薯作为原料生产燃料乙醇的项目也已上柴油箱乙醇喷射正时马。推广乙醇作为内燃机的清洁代用燃料对于盛产木薯的广西来讲,不仅可以增加农民收人,改善农产品结构还有利于乙醇油耗仪燃料技术的研究推广,能够收到较好的社会效益、经济效益和水力测功机Y柴油转速信-;拉杆位移信环境效益。乙醇是富氧燃料,与汽油的密度相近,由于这两种燃料能转速表排气温度计直接混合互溶,故可以在不改变发动机结构的前提下,将添加定比例的乙醇汽油(又称汽油醇)直接应用于汽油机上,且能机油温度计机进气压力计够保持原有发动机的性能。乙醇燃料在汽油机上的应用技术已经基本成熟烟度计排气压力计但是,乙醇在柴油机上的应用要远逊于在汽油机上的应用。其主要原因是柴油与乙醇不能互溶,同时,由于柴油机本身图1试验设备布置示意图的结构比较复杂,其双燃料研究的进程非常缓慢。本文结合广表1发动机主要技术参数西的实际,针对柴油机乙醇双燃料研究的现状,利用自行开发立式双缸、四冲程、水冷型号乙醇喷射控制系统研究唢油提前角、喷射时刻及喷射量等缸径/行程TY29D95mm/100mm因素的改变对双燃料发动机性能的影响,探索柴油/乙醇双燃压缩比料发动机的动力性、经济性和排放性能均较优的工况下的乙醇喷射正时在此基础上,分别建立有效功率、油耗率烟度的数供油前令806N·m/1750r1学模型,为柴油/乙醇双燃料发动机技术的研究与推广应用提配气相位进气门开:上止点前8°,进气门关:下止点后52°供参考排气门开:下此点前52°,排气门关:上止点后8°中国煤化工刎的测量装置并加以标↑试验方案系,唢醇脉冲宽度CNMHG收稿日期:2007-06-06作者简介:黄坚,工作单位:广西职业技术学院电子机械工程系18《装备制造技术》2007年第8期12试验用材料据,分别制取包含原机特性曲线在内的有效功率、扭矩和烟度柴油型号:0#轻型柴油的外特性对比曲线,其中,20°供油提前角下的特性曲线如图机油型号:CD042、图3、图4所乙醇:纯度为95%的工业乙醇0013试验内容1)速度特性试验考察改装前、后发动机的有效功率、扭矩和烟度,找出动力性和排放性能较优工况下的乙醇喷射时刻和10.00一原机供油提前角的范围。2)负荷特性试验,考察改装前、后发动机的经济性能和烟17。洪醇度,找出经济性和烟度均较优工况下的乙醇喷射时刻和供油提一18°供前角的范图110012501400155017001850200215023003)在前面两组试验的基础上,固定最优供油提前角,针对转速〔x/nin)醇的不同供醇时刻,用正交实验进行优化,分别找出动力性图220°供油提前角下、不同供醇时刻功率特性曲线经济性和烟度最优的乙醇喷射时刻点;再利用回归分析建立9.00数学模型800014试验数据的釆集与处理利用虚拟仪器编写试验控制的图形代码,通过控制脉冲宽39度确定乙醇喷射量和混合比;以功率、油耗和烟度为目标函数,一原机14°供醇取供油提前角和乙醇的喷射时刻为自变量在其变化范围内进第.016°供醇行试验,找出目标函数较优时的自变量的范围,并用正交试验20.00供醇的极差法进行优化。18°洪醇2柴油/乙醇双燃料发动机性能试验110012501400155017001850200021502300转速(x/min)利用自行开发的发动机柴油/乙醇双燃料的电控系统,对图320°供油提前角下、不同供醇时刻的扭矩特性曲线料发动机进行动力性经济性和排放性试验并将结果与柴油机原机相同条件下的试验结果进行对比,以此来分析柴油14●供醇乙醇双燃料发动机的工作特性。对比试验定性分析的结果也上16°供醇为柴油/乙醇双燃料发动机电控乙醇喷射定时的优化研究提217。°供醇米一18°供萨供参考在发动机的最优供油提前角附近取1920°供油提前角,选取八个转速试验点(1200m/min、1400rmin、1500nin、1650 rimin、1750r/min、1850rmin、2000rmin、2200rmin),先进行原机的特性试验,分别测取各稳定转速下的扭l100125014001550L700185020021502300矩、有效功率燃油消耗量、排气温度和烟度。选择最大扭矩转转速(x/ain速1400mmin和最大功率转速200min两个转速点,每个转图420°供油提前角下、不同供醇时刻的烟度特性曲线速下分别取负荷百分比20%40%、60%、80%、100%作为测由所作的功率和扭矩特性曲线可以看出,选择四个不同进量点,测取扭矩、有效功率和燃油消耗率、烟度气持续角啖射乙醇,得到的双燃料发动机动力性能有所不同再进行双燃料发动机的性能试验。分别取四个进气持续角与原机相比,双燃料发动机的动力性能有所提高综合比较三14°、165、17、18°的乙醇的喷射时刻位置,对不同的发动个供油提前角下不同供摩时刻的双燃料发动机有效功率、扭矩机转速掺烧不同比例的乙醇:当发动机转速低于110rmin和烟度,可以看出在四个供醇时刻点进气持续角16°和17°为了避免喷射乙醇后气缸温度降低而造成发动机媳火,基本不作为供醇时刻,双燃料发动机动力性能较好。发动机的烟度与掺烧乙醇。当发动机转速升至110min至1700rmin之间时,原机相比均有大幅下降,下降幅度最大可达到80%以上。21掺烧体积比例为10%的乙醇,可以明显地降低烟度。当发动机供油提前角时,以进气持续角16°和17°的位置作为乙醇喷转速提高到1700r/min以上,乙醇掺烧比例提高到15%。比较射时刻双燃料发动机的动力性能比另外两个供醇时刻好原机与双燃料发动机的动力性能排放、经济性能21双燃料发动机全负荷速度特性3双H中国煤化工CNMHG对19920°、21°供油提前角下的不同乙醇喷射时刻进行试验根据试验数据,结合原机在三个供油提前角的试验数按照原机最大扭矩转速1400rmin和标定工况转速Equipment Manufactring Technology NO8, 20072000min试验点,分别做四个喷醇时刻下双燃料发动机的负刻1400min、2nmin负荷特性试验的结果,双燃料发动机荷特性试验,并制取负荷特性曲线图对比三个供油提前角下在不同的4个喷醇时刻与原机相比双燃料发动机的当量燃油的不同喷醇时刻双燃料发动机的经济性能。其中,20°油提前消耗率下降幅度不均除个别负荷百分率点外,其它各负荷率角下不同供醇时刻1400min、20on鱼荷特性曲线如图点的当量燃油消耗率均低于同等负荷率点的原机燃油消耗率。5、图6所示。说明改进以后的双燃料发动机经济性能优于原←4结论250[0柴油/乙醇双燃料发动机的动力性、经济性高于纯柴油发动机,同时排放有所降低,柴油/乙醇双燃料发动机的推广使用具有良好的前景。参考文献图520°供油提前角不同供醇时刻140n负荷特性曲线[!傅其军.新型可再生清洁能源—燃料酒精的开发展望广西轻工业,2000,(4):9-12500.0012]杜德兴等.混燃甲醇和乙醇改善柴油机碳烟排放[环境科学学报,2001,21(6:760-762.300.m01613]何邦全闫小光王建昕等.电喷汽油机燃用乙醇-汽油燃料200.D的排放性能研究.内燃机学报,2002,20(5):399-402blended gasoline fuels [J. Atmospheric80100%121Environment,20033707:949-957.负荷率算5]王建昕,闫小光,等.乙醇一柴油混合燃料的燃烧与排放特性图620°供油提前角不同供醇时刻20min负荷特性曲线门.内燃机学报,2002,200张武高杨剑光李书泽,等,柴油-酒精混合燃料发动机的性通过在190、20°21°三个供油提前角下,不同供醇时能研究U汽车工程,2003,25(4):33-337The analysis and Experiment of Ethanol Injecting Time for Diesel/Alcohol Dual-Fuel EngineElectronic ControlHUANG Jia(Machinery and Electricity Department of Guangxi Polytechnic College, Nanning 530226, China)Abstract: Sensors, data acquisition cards and virtual instrument software are applied in the electronic control of ethanol injecting for opti-mized diesel/alcohol dual-fuel engine, through complement factor experiment which combines three fuel supply advance angle with fourethanol supply time, the performance of dual-fuel engine is compared with the original one under same condition. The result proves that thepower performance, economy and smoke density are improved.Key words: dual-fuel; electronic control; fuel supply advance angle; ethanol injecting time上接第15页]Research on Welding Quality about Ca-Ni-Ti-Bi Multi-alloying Cast Iron TorchHomogeneous Welding Rods(Mechanical Department of Guangxi Technological College of Machinery and Electricity, Nanning 530007, China)Abstract: Research on HT250 gray iron flame welding with multi-alloying中国煤化工 ess, crack resistance andmachinability of the welded joint is tested and analyzed. The results obtainedCNMHbase metal are homogeneous, weld microstructure are pearlite and graphite withauc, uit wauaundbility of the welded joint isalso excellentKey words: Multiple-alloying: Cast iron; Homogeneous welding rods29方数据