柴油/乙醇混合燃料对发动机排放性能分析

第24卷第1期(总第106期)机械管理开发2009年02月Vol 24 No. 1 (SUM No 106)MECHANICAL MANAGEMENT AND DEVELOPMENTFeb.2009柴油/乙醇混合燃料对发动机排放性能分析薛五荣(山西机电职业技术学院,山西长治046011)【摘要】介绍了在柴油中混合不同比例的乙醇对柴油机CH、NOx和礦烟排放的彩响.采用柴油/乙醇制成不同比例乳化燃料在一台直噴、增压、中冷柴油杌上进行试验。试验结果表明隨着乙醇掺烧比例的增加,HC排放逐漸的增加,尤其在小负荷工况范围内,HC排放愚化严重;NOx排放在小负荷工况下有所改善;发动机碳烟排放逐漸的降低。【关犍词】柴油乙醇混合燃料;柴油机;排放;分析【中图分类号】U464171【文献标识码】A【文章编号】1003-773x(200)01-003903使用10号柴油采用体积百分数进行计量,即E10为随着国民经济的发展和汽车保有量的增加,石油乙醇体积百分比为10%,E20%为乙醇体积百分比为短缺问题日益突出,大气环境污染问题日趋严重。我国20%,依此类推。在1993年以后已成为石油净进口国,原油进口以每年1试验用发动机及仪器设备800~1000万t的幅度增长。照此发展趋势,到2010本研究在一台直喷、增压、中冷柴油机上进行,其年我国石油需求的47%需要进口,原油短缺问题,将参数见表1.试验中使用的其他主要设备仪器有成为制约我国经济发展的长期压力。因此促使人们寻FCM205瞬态自动油耗仪, HORIBA7100气体分析仪找有效的替代能源叫,乙醇可以从粮食及植物中提取,FQD2I0A波许烟度计等。是一种可再生的“生物能源”。另外由于乙醇含氧在燃衰1试验发动机的技术参数烧时有“自供氧”效应能够显著改善燃烧,因此将乙醇CA6DEJ-21作为燃料在柴油机上应用是一个很好的选择。但是1型由于乙醇十六烷值低、着火性差致使其难以在压燃式发动机上广泛应用。目前国内外柴油机燃用乙醇主725/|400要采用三种方法:(1)熏蒸法是利用醇燃料表面张力1552300(210马力2300mm提前角及粘度低的特点,通过不同形式的装置(化油器、文丘PF93S1.6孔,孔径0.24n利管低压喷嘴等)将醇燃料雾化并与空气混合通过2试验结果及分析进气道在进气过程送人气缸,由喷嘴在压缩终了喷入2,1柴油乙醇混合燃料对发动机HC排放的分析气缸的柴油引燃。(2)双燃料系统法柴油机具有两套由图1可以看出:在转速一定时,随着负荷的增分开的喷油泵—喷油器系统其中一套喷射醇燃料,大,HC排放逐渐降低。这是由于在固定转速下,随着而另一套喷射引燃柴油。或双油路喷油器,一条油路通平均有效压力的升高,循环供油量增大,气缸内混合气醇燃料,一条通路通柴油,在压力室混合喷人气缸。浓度增加,AF不断减小,从而降低了局部混合气过稀(3)乳化液法又分非稳定乳化液和准稳定乳化液及微的几率的发生因而HC排放随发动机负荷的增加呈乳化液前一种使用物理方法(如液力剪切器超声乳现下降趋势。当发动机燃用柴油乙醇混合燃料后,随着化器等)制备后两种用化学方法(如助溶剂)制备;准乙醇掺烧比例的增加,发动机的HC排放呈现上升趋稳定乳化液稳定期短,不宜长时间存放或使用;傚乳化势,尤其在1400min,2300min负荷特性小负荷液叮以形成稳定期很长性能稳定的乳化液当然助溶工况下,HC排放恶化严重。E5燃料的HC排放在剂的性能是比较重要的。上述三种掺烧方式中前两种,140mmin小负荷T况下,较原机恶化30%,E10燃汽车和发动机的结构变化大,不易在现生产车和正在料HC排放较原机恶化60%;2300rmn负荷特性小使用的柴油机上推广。而第三种掺烧方式发动机的结负荷工况下,E15燃料的HC排放较原机恶化450%,构可以不作变动而掺烧乙醇燃料易于推广应用,是目E10燃料HC排放较原机恶化36%。这是因为小负荷前国际上研究的热点和发展趋势。本研究采用柴油/工况乙醇制成乳化燃料,在配制柴油乙醇混合燃料过程中中国煤化工屏的着火性较差,般情掺烧比例的增加,CNMHG收稿日期:200807-04作者简介:薛玉荣(1975-),男,山西长治人,讲师,中北大季在读硕士研究生,研究方向:汽车发动机第24卷第1期(总第106期)机械管理开发009年02月HC排放较原机恶化程度增加。随着负荷的增大,循环呈现下降趋势。当发动机燃用柴油乙醇混合燃料后,供油量增大,AF变小,气缸内温度升高,在一定程度随着乙醇掺烧比例的增加,发动机排气烟度改善明显上改善了燃烧进程,因而在高负荷工况下,混合燃料的发动机燃用E10燃料后,烟度改善最大值为37%左HC排放较原机的恶化程度变小。右,发动机燃用E5燃料后,烟度最大改善40%左右。这是由于乙醇为含氧燃料,具有自供氧功能,且随着乙醇掺烧比例的增加,混合燃料的空燃比逐渐的增加,从而降低了燃料浓混合区缺氧的程度,在一定程度上也抑制了碳烟的生成。由图3(b)可以看出:随着负荷的增加,发动机烟度排放逐渐增加。这是由于随着负200400600T/nm荷的增加,喷油量逐渐的加大,因而MF逐渐的降低(a)负荷特性(1400mpm(b)负荷特性(2300m)(如图4(b)所示),从而造成局部混合气过浓产生的几图1不同乙醇摻烧比时负荷特性CH排放量的变化率较大,因而在负荷特性上,随着负荷的增加,发动机2.2柴油乙醇混合燃料对发动机NOx排放的分析烟度排放逐渐的增加。发动机燃用E10,E15燃料后,由图21)(b可以看出:在转速一定时随着负荷的姻度排放较原机分别改善约23%,38%左右。这是由增大,平均有效压力的升高,NO排放的浓度逐渐增于乙醇为含氧燃料,具有自供氧功能,降低了燃料浓混大。这是由于在固定转速下,随着平均有效压力的升合区缺氧的程度,在一定程度上也抑制了碳烟的生成。高,循环供油量增大,AF逐渐降低,最高燃烧温度逐渐升高,因而NO排放逐渐升高。对于柴油乙醇混合燃料而言,在1400rmin负荷特性上(图2(a),在小负荷工况范围内,由于乙醇燃料汽化潜热较大,着火性差,在一定程度上抑制了气缸内温度的升高进程,因而在小负荷范围内,混合燃料NO.排放浓度在一定程度上稍有改善,E10燃料NO、排放改善效果达21%左右,E15燃料NO,排放改善效果达40%左右。随着负801014011020027图3不同乙醇推烧比时烟度排放量的变化由于乙醇为含氧燃料从而为N0生成提供良好的条紅件,因而在中高负荷工况下,混合燃料的NOx浓度排放较原柴油恶化,E10燃料恶化18%,E15燃料恶化42%。在2300rmin负荷特性上(图2(b),几种混合燃料的NO,排放相差不大。a16410201m126 0 Tt田4不同乙醇排烧比时AF的变化研究结果表明,随着乙醇摻烧比例的增加,HC排放逐渐的增加,尤其在小负荷工况范围内,HC排放恶化严重;在外负荷特性上,随着乙醇摻烧比例的增加,发动200机碳烟排放逐渐的降低;在1400min负荷特性下,随02004006000200400600mqy着乙醇掺烧比例的增加,NO排放在小负荷工况下有所圈2不同乙醇摻烧比时负荷特性NO排放量的变化改善,在中高负荷工况下逐渐增加;在2300mmin负荷23柴油乙醇混合燃料对发动机碳烟排放的分析特性下,三种燃料的NO排放均较1400mmin的NO图3为不同乙醇掺烧比例烟度排放的变化,图4排放有所改善,且三种燃料的NO,排放相差不大。为不同乙醇掺烧比例空燃比的变化。由图3(a)可以看新會醚出,随着转速的增加,发动机烟度排放呈现下降趋势,田V凵中国煤化工料的技术经济比较这是由于随着发动机转速的增加,进气涡流增大,A/FCNMHG8S逐渐增加(如图4(2所示),从而降低了局部混合气过2]目兴牙,黃震,张武两,等,荣油机燃用柴油乙醇的性浓的生成几率,因而随着转速的增加,发动机排气烟度能与排放特性的研究俱内燃机学报,2003,24193-198(下转第43页)第24卷第1期(总第106期)乘金良:矿用三相异步电动机软起动器改进研究2009年02月踪输入信号瞬时频率的变化,表现出良好的调制跟踪23获取同步信号的锁相环电路特性。由于集成HEF4046BT内部只有相位比较器和压22微功耗集成锁相环一HEF4046BT的主要特点及控振荡器,因此,利用集成运放LM741及外围元件构工作特性围成一个滤波器IF,三者合起来即组成一个锁相环电HEF4046BT采用CMoS工艺,因而是微功率的单路,如图7所示。这样,压控振荡器的频率跟踪电源频片集成环路。HEF4046BT的功能框图及封装引脚如图率,从而获得同步信号。将此同步信号用于软起动器6所示,从相位脉冲控制电路(如美国 Silicon general公司生产的专用图中看出,一PWM控制集成电路SC3525),即可形成全控型器件HEF4046BICBT的触发信号T内部有电源同步R两个相位4Vco输进LM741比较器Uref=+5(PCI、PC2),一个压M VCD控振荡器(VCO),此外还有vc入图7获取同步恼号的锁相环电路个输入放3结束语图6HEF4046BT的功能框图及封装引脚大器A,针对目前煤矿企业普遍使用的软起动器存在的问个源极跟随器和一个齐纳二极管题,主要做了两方面的改进研究T作,一是对主电路它的两种主要部件—相位比较器和压控振荡用全控型器件(IGBT取代原来的半控型器件品闸管采用交流PWM技术实现软起动方法,具有电路功率在片内没有相连,因而可以灵活应用,组成多功能因数高、无功功率小电压畸变小、谐波污染小对电动电路。HEF4046BT内部有两个独立的相位较器,它机造成的机械冲击小等优点。二是针对煤矿环境的特们有共同的信号输入端和公共的比较输入端(反馈输殊性为提高软起动器的抗干扰能力提出采用锁相技入),但它们的输出是独立的,使用中可按需要选择其术以获得同步信号。参考文献中一个。HEF4046BT片中设有“禁止"(imh)控制端(5]王兆安,黄俊电力电子技术M第四版北京:机械工业出脚),当此端为高电平“1”时,VCO部件的电源因断电版社,2005而停振;“禁止”端为低电平“0”时,vCO与DD接通2]林渭勋现代电力电子技术围M北京:机械工业出版社200而产生振荡3]陈国呈新型电力电子变换技术M]北京:中国电力出版社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页)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中国煤化工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