[CAD圖紙全套]車用乙醇汽油發(fā)動機性能的實驗研究

本科學(xué)生畢業(yè)論文 車用乙醇汽油發(fā)動機性能的實驗研究 系部名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 車輛工程 學(xué)生姓名： 姚春宇 指導(dǎo)教師： 朱榮福 職 稱： 講師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二一一年六月 s 011龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 I 摘 要 本次論文的題目是車用乙醇汽油發(fā)動機性能的實驗研究。為了緩解汽車工業(yè)的飛速發(fā)展所帶來的能源緊張和環(huán)境污染雙重壓力 ，研制開發(fā)清潔代用燃料以及合理的資源利用已成為日益突出的現(xiàn)實性課題。所謂車用乙醇汽油，就是把變性燃料乙醇和汽油以一定比例混配形成的一種汽車燃料。 本論文在對純汽油（ 了部分工況外特性和負(fù)荷特性實驗基礎(chǔ)上，對發(fā)動機的動力性、燃油經(jīng)濟性、排放特性和燃燒特性也做了一定的研究與分析，發(fā)現(xiàn)燃用混合燃料的動力性有所降低，但與原機相差不大 :以質(zhì)量計的燃油消耗率明顯增加，但以熱值計的能耗率保持良好，燃油經(jīng)濟性有所降低燃燒特性分析從根本上分析了乙醇汽油動力性不足的原因。燃用乙醇汽油混合燃料后，尾氣排放中 的 同時也會引起個別工況下 放量的增加。 燃料三元催化轉(zhuǎn)化效率與燃料的的含醇量以及發(fā)動機的負(fù)荷和轉(zhuǎn)速有關(guān)。 關(guān)鍵詞 ：乙醇汽油；動力性；燃油經(jīng)濟性；排放特性；燃燒特性黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 he of In to of by of of of an is to to a of on a of 10 20 on of of of of of a of O C be to Ox of as as 目 錄 摘要 I 1 章 緒論 1 題的目的及意義 1 醇汽油混合燃料的研究現(xiàn)狀 2 外研究現(xiàn)狀 2 內(nèi)研究現(xiàn)狀 2 究內(nèi)容 3 第 2 章 乙醇汽油理化特性研究 4 醇理化性質(zhì) 4 醇汽油的熱值計算 5 章小結(jié) 7 第 3 章 乙醇汽油發(fā)動機性能研究 8 驗裝置儀器 8 驗方案 11 力性分析 12 響因素分析 12 驗結(jié)果分析 13 油經(jīng)濟性 14 放特性分析 18 速工況下排放特性分析 18 氧化碳（ 放特性分析 18 氫化合物（ 排放特性分析 20 氧化物（ 放特性分析 23 章小結(jié) 26 第 4 章 乙醇汽油的三元催化轉(zhuǎn)化性能研究 27 元催化轉(zhuǎn)化器的構(gòu)造及反應(yīng)原理 27 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 元催化轉(zhuǎn)化器的構(gòu)造 27 元催化劑的主要反應(yīng)步驟 27 元催化轉(zhuǎn)化器的化學(xué)反應(yīng) 27 醇汽油三元催化轉(zhuǎn)化效率研究 28 章小結(jié) 31 第 5 章 乙醇汽油燃燒特性的研究 32 功圖分析 32 燒持續(xù)期 33 章小結(jié) 35 結(jié)論 36 參考文獻 37 致謝 39 附錄 A 40 附錄 B 43 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 1 買文檔送全套 紙，扣扣 414951605 第 1 章 緒 論 題的目的及意義 目前，世界的石油資源口趨減少，石油燃料的短缺現(xiàn)象已經(jīng)出現(xiàn)，并且日益嚴(yán)重。2004 年，我國每天的石油需求為 80 萬噸，全年共消耗石油 3 億噸，其中進口 噸，比 2003年增長 這對我國的能源安全造成了巨大的威脅。另外，隨著汽車保有量的增長，約占能源總需求量 40%的車用燃料的消耗量與日俱增，巨大的燃油消耗不僅對口益枯竭的石油能源造成巨大壓力，同時大量燃油燃燒不當(dāng)所排放出的污染物已成為威脅人類生存的主要因素 1。因此，尋求資源豐富、環(huán)境友好和經(jīng)濟可行的代用燃料已成為人類待解決的重大問題。國家在新頒布的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策中明確指出鼓勵使用節(jié)約能源的柴油汽車和混合動力汽車，同時加大對使用可再生能源汽車的推廣，比 如在黑龍江、吉林、遼寧、河南、安徽等省燃用乙醇汽油。 發(fā)展生物能源，農(nóng)民將直接受益?！叭r(nóng)”一直是黨中央、國務(wù)院非常重視的問題，推廣乙醇汽油等生物能源的初衷就是為了給豐產(chǎn)的玉米等農(nóng)作物尋找出路、消化陳化糧、避免谷賤傷農(nóng) 2。生物能源有助十帶動大宗糧食深加工及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，實現(xiàn)農(nóng)副產(chǎn)品的增值和轉(zhuǎn)化?，F(xiàn)階段，燃料乙醇的生產(chǎn)原料主要是陳化糧，陳化糧問題解決后，燃料乙醇生產(chǎn)應(yīng)立足于糧食主產(chǎn)區(qū)，作為調(diào)節(jié)市場供求的一種手段 (以消耗低品質(zhì)糧食為主 )，納入到糧食生產(chǎn)、消費和飼料生產(chǎn)、消費的產(chǎn)業(yè)循環(huán)中，它只會促進和保障糧 食生產(chǎn)和糧食安全 3。同時，還可以積極發(fā)展木薯、紅薯、甘蔗、甜高粱等不與口糧 (小麥、稻谷 )生產(chǎn)爭地、爭水的高產(chǎn)、高糖或耐旱、耐鹽堿的代糧經(jīng)濟作物，為生產(chǎn)燃料乙醇開發(fā)更多的原料儲備 4。從發(fā)展的眼光看，最終解決燃料乙醇大量使用的原料問題將轉(zhuǎn)向纖維，依靠生物技術(shù)、基因技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展。通過篩選種植高能、高產(chǎn)的植物；利用我國大量的農(nóng)業(yè)廢棄資源 (桔桿 )和工業(yè)廢棄物資源，開發(fā)和實現(xiàn)利用纖維質(zhì)生產(chǎn)酒精技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，可以為燃料乙醇生產(chǎn)提供取之不盡、用之不竭的可再生植物原料 5。 發(fā)展生物能源，在環(huán)保方面的意義同 樣深遠。就乙醇汽油而言，由于加入燃料乙醇，乙醇汽油中含氧量增加，作為尾氣的一氧化碳和碳氫化合物的燃燒更充分，使汽車尾氣中的這兩項指標(biāo)分別下降 染物的排放明顯減少 2，生產(chǎn)燃料乙醇所需的玉米和小麥?zhǔn)强稍偕Y源，在其生長過程中大量吸收二氧化碳。這對履行新黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 2 京都議定書規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，緩解經(jīng)濟高速發(fā)展所帶來的人與環(huán)境保護方面的矛后將大有裨益。 醇汽油混合燃料的研究現(xiàn)狀 目前在乙醇汽油混合燃料的實驗研究方面，國內(nèi)外主要集中在混合燃料的燃燒和排放特性方面，而國外在這兩方面的研究都較為 深入和成熟。 外研究現(xiàn)狀 在發(fā)動機燃用混合燃料后的動力性和燃油經(jīng)濟性方面， l 986年 兩人發(fā)現(xiàn)，通過向汽油中添加 5的乙醇，可以使發(fā)動機獲得最佳的功率輸出和部分負(fù)荷工況下 4 2 1的熱效率的提高。 現(xiàn)使用乙醇汽油混合燃料可以增加有效功率、扭矩、容積熱效率和有效熱效率，同時可以減少有效燃油消耗率。 M A 研究了燃用 20 后 50個循環(huán)的燃燒循環(huán)變動，結(jié)果表明：混合燃料有利于降低循環(huán) 變動，從而改善發(fā)動機的燃燒和排放特性，提高發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性并改善排放性能。 國內(nèi)在上述方面的研究還尚未見報道，而在尾氣排放及其的催化轉(zhuǎn)化方面，國內(nèi)的研究就比較深入了。 1995 年 于 6 輛在用車上進行實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)乙醇含量高于25時， 乙醇含量提高到 40時，總碳氫化合物 (放在最初的時候先增加了一點，而后隨著 M A 同時發(fā)現(xiàn)四種混合燃料的 放曲線呈先減小 而后增大的趨勢。 2002 年 人 8在一臺閉環(huán)控制發(fā)動機上研究發(fā)現(xiàn)，加入乙醇可以使 0 90和 20 80，并且 與乙醇含量的多少關(guān)系不大，但這一結(jié)論仍需進行實驗驗證。 H S 人 9燃用 行實驗，發(fā)現(xiàn)60對減少尾氣排放產(chǎn)生了重大的作用，在低轉(zhuǎn)速下 種混合燃料平均分別減少了 11和 與 高轉(zhuǎn)速下，燃用 內(nèi)研究現(xiàn)狀 在動力性和燃油經(jīng)濟性方面，許滄粟和杜德興 10同時發(fā)現(xiàn)：發(fā)動機燃用混合燃料后，不影響功率、扭矩等的使用性能，無須對發(fā)動機進行改裝；摻燒乙醇后，有利于改善發(fā)動機的燃燒狀況，降低能耗率。 何幫全 11等人在一臺電噴汽油機上燃用 發(fā)現(xiàn)：在怠速工況下，燃用混合燃料可顯著降低 排放， 效果最明顯。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 3 高祥等人 12在一臺多點電噴汽油機上實驗，發(fā)現(xiàn)在低轉(zhuǎn)速時，三效催化器對排放中 效率普遍較高，而中高轉(zhuǎn)速時隨負(fù)荷的增加凈化效率降低；對 且三效催化器的凈化效率與乙醇的含量、發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷有關(guān)。 究內(nèi)容 目前，國內(nèi)外對乙醇汽油混合燃料的研究主要集中在及一些高比例混合燃料 (如 比例的燃料 )上面，結(jié)合我國國情 (資源條件、汽車工業(yè)水平等 )，本論文希望通過對三種低比例的混合燃料 (20)的動力性能、經(jīng)濟性能、排放和燃燒特性進行研究分析，從而為我國乙醇代用燃料汽車的研究和擴大應(yīng)用范圍提供有價值的理論和技術(shù)支持。 研究目的在 于通過對在同一臺電噴發(fā)動機上燃用三種低比例乙醇汽油混合燃料后的動力性能、經(jīng)濟性能、排放和燃燒特性進行對比實驗，評價三種混合燃料在電噴發(fā)動機上的動力性能、經(jīng)濟性能、排放和燃燒特性，以便在實際應(yīng)用中，充分發(fā)揮乙醇燃料的優(yōu)點，使其在電噴汽油發(fā)動機上發(fā)揮更好的作用，為乙醇燃料的繼續(xù)推廣應(yīng)用打好理論基礎(chǔ)，擬從以下幾個方面展開研究： 20)的理化特性進行分析； 取分別燃用三種燃料后的常規(guī)特性數(shù)據(jù)和燃燒數(shù)據(jù)，評價發(fā)動機燃用混合燃料后的動力性能和燃油經(jīng)濟性； 比分析燃用混合燃料后的排放特性和三元催化轉(zhuǎn)化效率； 比分析燃用混合燃料后的燃燒特性。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 4 第 2 章 乙醇汽油理化特性研究 醇理化性質(zhì) 乙醇俗稱酒精，化學(xué)分子式為 燃機燃用的汽油、柴油等是烴類燃料，而乙醇是烴基與羥基 (成的有機化合物。乙醇分子中含有羥基這一特點是乙醇燃料與烴類燃料不同的根本所在。乙醇含有一個羥基，屬于一元醇，它的來源較為豐富，具有一定的可再生性。表 2 表 醇與汽油的主要理化性質(zhì)比較 項目 乙醇 汽油 化學(xué)分子式 8辛烷為例） 氧含量（ m%） 沸點（ C ） 0 220 低熱值（ MJ/ 熱值（ MJ/ 化潛熱（ kJ/ 862 297 自燃溫度（ C ） 420 260 370 辛烷值 111 91 理論空 燃比（ m/m） 火極限（空氣中的容積比 %） 19 基 (能與水以任意比例互溶，而烴類燃料憎水性強，因而乙醇與烴類燃料的相容性較差。在常溫下，只有醇含量很低或很高時，才可能互溶。 為 在燃燒過程中有自供氧效應(yīng)，這意味著同樣質(zhì)量的燃料完全燃燒所需的空氣質(zhì)量就相對較少，有利于高原地區(qū)的應(yīng)用 ;同時它能比在同樣的進氣條件下，乙醇由于自身含氧則使燃燒過程得到改善，燃燒較為均勻，局部 富氧和局部缺氧的概率減少，熱效率提高，燃燒過程組織的好，則發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性及排放性都可以得到改善。乙醇與汽油摻燒，可使混合燃料即乙醇汽油也變成為含氧燃料。 助于燃油 會使產(chǎn)生氣阻的傾向大，并且其中缺少高揮發(fā)性成分，對冷起動不利。而且兩者的凝固點都比黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 5 較低，在低溫環(huán)境下都能正常使用。 有汽油的 因此，與燃用汽油相比，在同等的熱效率下，醇類燃料的有效質(zhì)量燃油消耗率高。 是汽油的 。高的汽化潛 熱及低的蒸氣壓將導(dǎo)致混合氣形成和起動困難，但它在進入進氣管、進氣道或者進入氣缸后，能吸收沿途管道壁面和燃燒室周圍高溫零件壁面的熱量，使自己蒸發(fā)，有可能提高充氣效率。通常通過增加發(fā)動機進氣加熱系統(tǒng)或廢氣預(yù)熱空氣系統(tǒng)，提高進氣溫度，改善混合氣形成及燃燒，改善乙醇汽車的低溫起動性。 高，為 111，若在汽油中添加乙醇可以有效提高汽油的辛烷值。因此，使用乙醇汽油的發(fā)動機可適當(dāng)提高壓縮比來提高熱效率，從而獲得較好的動力性能和經(jīng)濟性能 13 。 要寬得多，比汽油更容易稀燃。能在比較稀的混合氣狀態(tài)下工作，而且不會因空燃比得不到精確控制而導(dǎo)致間斷著火 ;能夠允許在稀混合氣工作時，較大自由的選擇運轉(zhuǎn)工況，這將有利于提高經(jīng)濟性并且降低排放污染。稀燃是一種節(jié)能燃燒和完善燃燒的形式，有利于提高熱效率，而且壓縮比越高，負(fù)荷越大，越容易稀燃。 醇汽油的熱值計算 燃料的熱值有高熱值和低熱值之分。高熱值是燃料完全燃燒后發(fā)出的熱量加上燃燒產(chǎn)物之一的水蒸氣冷凝后放出熱量的總和，它是燃料完全燃燒后所能發(fā)出的總熱量。低熱值是高熱值減去水的汽化潛熱后的熱值。發(fā)動機排 氣中的水蒸汽所含的冷凝熱，實際上是難以回收的，所以燃料的熱值常用低熱值表示。發(fā)動機是進行熱功轉(zhuǎn)換的熱機，燃料所含熱量是發(fā)動機輸出功率的能量來源，因而燃料低熱值是評價燃料性能的一個重要指標(biāo)。 乙醇汽油混合燃料的理論近似熱值可以通過計算得到。根據(jù)混合燃料中乙醇和汽油的體積分?jǐn)?shù)，以及測取的混合燃料的密度，可以計算出混合燃料中乙醇和汽油的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，然后按照下式 14對混合燃料的質(zhì)量低熱值 （ 式中， 乙醇汽油混合燃料的質(zhì)量低熱值，單位為 MJ/ 混合燃料中汽油的質(zhì)量百分比，單位為 %； 汽油的質(zhì)量低熱值，單位為 MJ/ 混合燃料中乙醇的質(zhì)量百分比，單位為 %； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 6 乙醇的質(zhì)量低熱值，單位為 MJ/ 根據(jù)混合燃料中各成分的體積百分比，可以通過下式換算得到相應(yīng)的質(zhì)量百分比14: V += ( ( 低熱值計算過程如下 : %90 =+ =+ = 將計算得到的 得到 樣經(jīng)過計算可得到其它四種混合燃料的質(zhì)量低熱值。實驗用三種嫩料的質(zhì)量低熱值如表 表 燃料的質(zhì)量低熱值 10 量低熱值（ MJ/ 計算混合燃料理論混合氣的熱值，首先要計算混合燃料的理論質(zhì)量空燃比，可以按照下式 14進行計算 : += (中， 質(zhì)量比 ): 質(zhì)量比 )； 質(zhì)量比 )。 汽油的理論空燃比 (質(zhì)量比 )為 醇的理論空燃比 (質(zhì)量比 )為 以它的理論質(zhì)量空燃比 : L=樣經(jīng)過計算可得到其它三種混合燃料的理論質(zhì)量空燃比。實驗用燃料的理論空燃比 (質(zhì)量比 )如表 列。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 7 表 燃料的理論空燃比 燃料 10 料理論空燃比 據(jù)燃料的熱值和空燃比，可以按照下式 14計算乙醇汽油混合燃料混合氣的熱值 : +=1 (式中， 乙醇汽油混合燃料混合氣的熱值，單位為 MJ/ 過量空氣系數(shù)； L 理論空燃比 (質(zhì)量比 )。 在理論混合氣狀態(tài)下，過量空氣系數(shù) =1，可以根據(jù)燃料的質(zhì)量低熱值和理論空燃比計算混合燃料理論混合氣的熱值。仍以 例，則它的理論混合氣熱值 : 7 3 +=同樣經(jīng)過計算可得到 理論混 合氣的熱值。實驗用三種燃料的理論混合氣的熱值的計算結(jié)果見表 表 燃料的理論混合氣熱值 燃料 10 論混合氣熱值（ MJ/ 章小結(jié) 本章概述了乙醇和乙醇汽油混合燃料的理化性質(zhì)，并分別與汽油進行了對比，結(jié)果表明 : 醇汽油一定程度上變成了含氧燃料，辛烷值提高，可以改善燃油品質(zhì)，優(yōu)化發(fā)動機燃燒，降低排放。 論空燃比和理論混合氣 熱值均隨著乙醇體積含量的增加而逐漸降低。 種乙醇汽油混合燃料的質(zhì)量低熱值及其理論混合氣的熱值與汽油相差不大，可以作為石油的替代燃料。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 8 第 3 章 乙醇汽油發(fā)動機性能研究 驗裝置儀器 實驗是在我院汽車工程實驗中心進行的。本論文實驗數(shù)據(jù)采集，主要是通過 析和記錄排放數(shù)據(jù) ;利用發(fā)動機測試控制儀測量并由 2000測控系統(tǒng)軟件來設(shè)置發(fā)動機各種工況，并記錄各工況下所需測量的實驗數(shù)據(jù)。實驗所用主要測量儀器名稱、型號等 參數(shù)見表 測試系統(tǒng)總體布置如圖 表 驗用測量儀器 測量儀器名稱 用途 型號 東安發(fā)動機 研究對象 4動機測控系統(tǒng) 控制各種工況 能油耗儀 記錄油耗 路直采排放分析系統(tǒng) 排放信號采集 MA 渦流測功機 負(fù)荷特性 流測 功 機測 試 控 制 系統(tǒng)燃 燒 分 析 系統(tǒng)雙 路 直 采 分 析 儀 計 算 機圖 試系統(tǒng)總體布置示意圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 9 表 動機主要技術(shù)參數(shù) 排量 縮比 10 點火方式 多 點電噴 最大功率 /轉(zhuǎn)速 85000大扭矩 /轉(zhuǎn)速 500卻方式 水冷 工作方式 自然吸氣 氣缸排列形式 L 氣缸數(shù) 4 電渦流測功機型號是 柱感應(yīng)式，如圖 用所示，是用來測量動力機械各種特性的試驗儀器。本機適用于中、小型功率電機、汽車、內(nèi)燃機、燃氣輪機、水輪機、工程機械、林業(yè)、礦山、石油鉆采等機械的性能試驗，也可作為其它動力設(shè)備的吸功裝置。 圖 主要特點： （ 1）結(jié)構(gòu)簡單，操作維護方便。 （ 2）制動力矩大，測試精度高，工作穩(wěn)定。 （ 3）轉(zhuǎn)動慣量小，動態(tài)響應(yīng)速度快。 （ 4）與測控系統(tǒng)配套，可實現(xiàn)自動化操作。 技術(shù)指標(biāo)： （ 1）最大勵磁電壓： 0V； 20V； （ 2）最大勵磁電流： A； A。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 10 （ 3）冷卻水壓： 出水溫度升高時，適當(dāng)加大水壓使出水溫度降低。 （ 4）冷卻水流量：冷卻水量取決于進水、出水的溫差和吸收功率的大小。 （ 5）測功機出水溫度：小于 55。 （ 6）工作方向：左旋或右旋，連續(xù)工作。 （ 7）扭矩測量精度： （ 8）轉(zhuǎn)速測量精度： lr/ 試控制系統(tǒng) 所示，在設(shè)計過程中吸取了奧地利 司發(fā)動機自動測控系統(tǒng)的成功經(jīng)驗。它是為滿足發(fā)動機制造業(yè)不同類型柴油機、汽油機、天然氣、液化氣性能試驗和出廠試驗而精心設(shè)計的大型測控系統(tǒng)，可與國內(nèi)外各種不同的水力、電渦流、電力測功器以及各種型號的煙度計、廢氣分析儀等配套，用于控制和測量發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、功率、燃油 /燃氣消耗量、溫度、壓力、流量等各種不同類型的參數(shù) 水門 )勵磁驅(qū)動控制兩個單元，用于控制和測量發(fā)動機的 轉(zhuǎn)速、扭矩、功率、溫度、壓力、流量等。 圖 發(fā)動機測試控制系統(tǒng) 該排放分析儀如圖 要功能介紹 : 指定工況測試功能 :根據(jù)用戶需要，將汽車發(fā)動機置于用戶指定工況運行，可測量此時的廢氣排放數(shù) 據(jù)，可從事汽車及發(fā)動機排放性能測試和催化轉(zhuǎn)化效率測試。 故障診斷、分析和維修指導(dǎo)功能 :通過對測量的廢棄參數(shù)變化情況的分析，幫助黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 11 判斷汽車排放超標(biāo)的原因，并提出修理建議，指導(dǎo)故障診斷和維修。如 :判斷廢氣控制系統(tǒng)中三效催化器的好壞，空氣濾清器是否過臟等。 氣路泄漏自檢功能 :將取樣探頭前端用阻塞帽阻塞，進行“氣路泄漏自檢”操作，可檢測整個氣路有無泄露現(xiàn)象。 圖 放分析系統(tǒng) 驗方案 實驗?zāi)康?在怠速工況下，評定發(fā)動機的排放特性。 實驗方法 在怠速工況下，待發(fā)動機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定 2分鐘后開始測量。 測量項目 實驗?zāi)康?在規(guī)定轉(zhuǎn)速下，評定發(fā)動機部分負(fù)荷下的排放特性和燃油經(jīng)濟性。 實驗方法 在適當(dāng)轉(zhuǎn)速下進行，發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變，從小負(fù) 荷 始，逐漸開大節(jié)氣門，每次多加載 至 行測量。轉(zhuǎn)速分別固定在 :1600r/ 2000r/400r/800r/每個測量點，待發(fā)動機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定 2分鐘后開始測量。 測量項目 油消耗率、三元催化轉(zhuǎn)化效率。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 12 門開度下實驗 實驗?zāi)康?在規(guī)定轉(zhuǎn)速下，評定發(fā)動機 80%負(fù)荷下的排放特性、燃燒特性和動力性。 實驗方法 在適當(dāng)轉(zhuǎn)速下進行，節(jié)氣門保持全開，發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變。測量點 :1500r/ 2000 r/2500 r/3000 r/ 3500 r/每個測量點，待發(fā)動機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定 2分鐘后開始測量。 測量項目 排放值、有效功率、轉(zhuǎn)矩、不同的曲軸轉(zhuǎn)角對應(yīng)的缸壓、瞬時放熱率和累計放熱率。 力性分析 響因素分析 汽油發(fā)動機的動力性能可以用平均有效壓力 是發(fā)動機單位氣缸工作容積輸出的有效功，而平均有效壓力可以通過下式來進行計算 15。 = （ 式中， 位為 位為 MJ/ 質(zhì)量比 )； 發(fā)動機的充氣效率； 發(fā)動機的有效熱效率； 發(fā)動 機進氣管狀態(tài)下的空氣密度（ Kg/ 下面對式 (的參數(shù)分別進行分析。 v ，和進氣密度 a 發(fā)動機的充氣效率 v ，是實際進入氣缸的新鮮工質(zhì)量與進氣狀態(tài)下充滿氣缸工作容積的新鮮工質(zhì)量的比值。乙醇的汽化潛熱值約是汽油的 ，其產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)可以有效降低壓縮負(fù)功，提高發(fā)動機的充氣效率 ;而發(fā)動機的進氣密度 a 與溫度有關(guān)，乙醇汽油混合燃料的汽化潛熱較高，混合燃料蒸發(fā)汽化，一定程度上可以使進氣溫度得以降低，使進氣密度 a 升高。因此充氣效率 v ，和進氣密度 a 提高，平均有效壓力 e 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 13 發(fā)動機的有效熱效率是內(nèi)燃機實際循環(huán)指示功與所消耗的燃料熱量的比值，可以用下式進行計算 15。 = 式中， e 發(fā)動機的有效熱效率； 有效燃油消耗率，單位為 g/h ； 乙醇汽油混合燃料的質(zhì)量低熱值，單位為 MJ/ 發(fā)動機的有效熱效率和有效燃油消耗率成反比，知道其中一個，就能計算出另外一個。根據(jù)實驗記錄的數(shù)據(jù)，可以計算出對比實驗中，發(fā)動機燃用 有效熱效率，實驗中發(fā)動機燃用三種燃料后的有效熱效率都不高， 有效熱效率都低于燃用 有效熱效率?？梢?，有效熱效率 e 降低，會導(dǎo)致平均有效壓力 在發(fā)動機實際運行當(dāng)中，過量空氣系數(shù) 和混合氣的空燃比 A/F 都是變化的，這里討論的是理論空燃比狀態(tài)下的情況，即 =1，式子 (的分式部分可以表示為 ，從表 以看出 :兩種低比例的乙醇汽油混合燃料的 值略低于汽油，但與汽油相差不大 ;隨著混合燃料摻醇比例的增大，混合燃料的 值是逐漸減小的。所以在理論空燃比下，兩種低比例乙醇汽油混合燃料 20 略低于與汽油。根據(jù)的數(shù)據(jù)計算得到的結(jié)果見表 種燃料的 值 燃料 10 值 實驗結(jié)果分析 在實驗中，為了解摻醇率對發(fā)動機動力性能的影響，對油門開度 80%工況下，發(fā)動機燃用三種燃料后的輸出和轉(zhuǎn)矩進行 了測取，如圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 14 6075901051201351501000 1500 2000 2500 3000 3500 4000轉(zhuǎn)速 （ r / 轉(zhuǎn)矩（0 20圖 80%油門開度時轉(zhuǎn)矩 從圖 可以看出 :80%負(fù)荷工況運行時，發(fā)動機燃用各種燃料后得到的轉(zhuǎn)矩曲線變化趨勢相同，燃用 20的扭矩相差不大。 發(fā)動機在 80%負(fù)荷工況下運行時，節(jié)氣門開度一樣，電噴汽油機的控制策略為開環(huán)控制，混合燃料噴射持續(xù)時間與 相同，那么噴入的燃料體積與 同，由于混合燃料的熱值低，發(fā)動機燃燒同樣體積噴油量的乙醇汽油混合燃料后所釋放的總熱值有所降低，將會導(dǎo)致循環(huán)放熱量減少造成發(fā)動機功率和扭矩有所下降。然而另一方面，乙醇的 汽化潛熱值約是汽油的 產(chǎn)生的冷卻效應(yīng)可以有效降低壓縮負(fù)功，混合燃料的蒸發(fā)汽化，可以使進氣溫度得以降低，充氣效率得以提高，使得平均有效壓力 定程度上又可以保證發(fā)動機的動力不致降低。所以，在不改動發(fā)動機的情況下，發(fā)動機燃用乙醇汽油混合燃料時，動力性能與 是略低于 油經(jīng)濟性 圖 發(fā)動機在部分負(fù)荷工況下燃用各種燃料后測得的燃油消耗率變化曲線。從圖中可以看出三種工況下，伴隨著負(fù)荷的逐漸加大，燃油消耗率曲線呈現(xiàn)出降低的趨勢 ； 同時混合燃料的燃油 消耗率基本上均高于 且隨摻醇比例的增加而依次增加，這是因為乙醇汽油混合燃料的質(zhì)量低熱值和理論混合氣熱值均低于以在同樣的運行工況下，為了使發(fā)動機輸出相同的動力，就需要燃燒更多的混合燃料，并不是燃燒熱效率的惡化所致。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 15 2003004005006007008000 10 20 30 40 50 60 70 80轉(zhuǎn)矩( N . m )燃油消耗率(g/0 20圖 600r/的燃油消耗率 2003004005006007008000 10 20 30 40 50 60 70 80轉(zhuǎn)矩(N. m)燃油消耗率(g/0 20圖 2000r/黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 16 2003004005006007008000 10 20 30 40 50 60 70 80 90轉(zhuǎn)矩(N. m)燃油消耗率(g/0 20圖 2400r/因為乙醇的熱值遠低于汽油的熱值，所以用燃油消耗率來比較乙醇汽油混合燃料的經(jīng)濟性并不全面。因此，為了提高發(fā)動機燃用混合燃料時燃料消耗的可比 性，在比較燃油消耗率的同時引入能量消耗率 (能耗率 )來進行不同燃料在不同工況下為發(fā)動機提供總能量的比較。其處理公式如下所示 : Ee=be (中， 能耗率，單位為 MJ/h； 燃油消耗率，單位為 g/h； 混合燃料的質(zhì)量低熱值，單位為 MJ/ 10152025300 10 20 30 40 50 60 70 80轉(zhuǎn)矩(N. m)能耗率(0 20圖 600r/的能耗率 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 17 10152025300 10 20 30 40 50 60 70 80轉(zhuǎn)矩(N. m)能耗率(0 20圖 000r/101520250 10 20 30 40 50 60 70 80 90轉(zhuǎn)矩(N. m)能耗率(0 20圖 400r/計算后得到能耗率畫出曲線圖 圖中看出三種工況下，與 合燃料的能耗率略有降低，并且隨著負(fù)荷的增加， 為乙醇具有較寬的著火極限，燃燒速度快，并且混合燃料含氧，混合氣燃燒相對更充分，使得燃燒熱效率和能量利用率得以提高，降低了混合燃料的能量黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 18 消耗率。 放特性分析 速工況下排放特性分析 圖 中以純汽油時的排放為 100，使用 20時的排放值為其實際值與 使用 的比值。由圖可知，隨乙醇含量的增加， 020406080100120C 10 速工況下排放 氧化碳（ 放特性分析 根據(jù)實驗各個工況對燃用三種實驗燃料 ( 測得的 放值，繪制出下列各圖。 04008001200160020000 10 20 30 40 50 60 70 80轉(zhuǎn)矩 ( N . m )CO（0 20圖 600r/黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)論文 19 050010001500200025000 10 20 30 40 50 60 70 80轉(zhuǎn)矩 ( N . m )CO（0 20 圖 000r/050010001500200025003000350040000 20 40 60 80 100轉(zhuǎn)矩 ( N . m )CO（0 20圖 400r/圖 圖上可以