6拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸車(chē)Vol 34 No 6Tractor Farm TransporterDec.,2007乙醇/柴油混合燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性的影響吳健',董偉2,徐斌!',李萌',徐素穎(1河南科技大學(xué)車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院河南洛陽(yáng)471003;2洛陽(yáng)拖拉機(jī)研究所河南洛陽(yáng)471039)擴(kuò)要:通過(guò)試驗(yàn)研究,分析了在柴油機(jī)上燃用柴油/乙醇混合燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性、艦灑效耗亭及排氣煙度的影響,為榮油/乙醇混合燃料在柴油杌上的推廣應(yīng)用提供了有價(jià)值的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞:乙醇;魑燒;放熱率;煙度中圖分類(lèi)號(hào):TK428.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-0006(2007106-0052-02Influence of Diesohol on Combustion Characteristic of EnginewU Jian, DONG Wei?, Xu Bin', L Meng, Xu Su-ying(1. vehicle and Motive Power Engineering College, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China;2. Luoyang Tractor Research Institute, Luoyang 471039, China)Abstract: This paper analyzed the influences of the diesohol on combustion process of engine by experiment. Theresults provide useful information for application of the diesohol to diesel engKey words: Diesohol; Combustion; Rate of heat release; Exhaust gas smoke隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和汽車(chē)保有量的增加,石油短缺問(wèn)題日益本文采用乙醇柴油直接混合技術(shù)方案,為了保證常溫下乙醇與突出促使人們積極拓展新能源和代用燃料),乙醇作為一種可再柴油的互溶,加了一定的助溶劑TG1,以得到穩(wěn)定、均勻的混合燃生資源已得到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。料-2]。表2給出了試驗(yàn)用燃料的混合比例。乙醇是可再生能源,是一種含氧燃料實(shí)現(xiàn)乙醇在柴油機(jī)上燃表2柴油/乙醇混合比例(體積百分比)用,有利于排放特別是炭煙排放的改善。而應(yīng)用直接混合方式發(fā)動(dòng)Tab 2 Diesohol Mixing Ratio添加劑TGI機(jī)的結(jié)構(gòu)變動(dòng)小使用成本低,易于推廣使用,具有較大的應(yīng)用前景。本文采用柴油/乙醇直接混合技術(shù)方案,在對(duì)現(xiàn)有柴油機(jī)結(jié)構(gòu)不做任何變動(dòng)的條件下,研究了不同配比的柴油/乙醇混合燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性及排氣煙度的影響,以期為柴油/乙醇混合燃料在柴油機(jī)上的推廣應(yīng)用提供有價(jià)值的參考依據(jù)2試驗(yàn)結(jié)果分析1試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)在不改變?cè)裼蜋C(jī)燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的前提下,與純柴油相比燃用乙醇/柴油混合燃料,柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好,發(fā)動(dòng)機(jī)基本保持了試驗(yàn)是在X№2100柴油機(jī)上進(jìn)行的,試驗(yàn)時(shí)供油提前角均不變發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)設(shè)備及測(cè)試系統(tǒng)如圖1和表1所示。原有的動(dòng)力性。2.1乙醇含量對(duì)燃燒壓力及燃燒放熱率的影響荷放大分別采集氣缸壓力和曲軸轉(zhuǎn)角等數(shù)據(jù),并根據(jù)采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)WAVEMSYLab)BOOK壓力傳感器」進(jìn)行了瞬時(shí)放熱速率的計(jì)算。圖2和圖3為供油提前角不變的條件下,發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下全負(fù)荷工況時(shí)燃用不同燃料時(shí)氣缸壓力與角標(biāo)收仁發(fā)動(dòng)桃0[輔助器瞬時(shí)放熱速率的對(duì)比。由圖可見(jiàn),隨著乙醇含量的增大,著火延遲增大。乙醇含量較小柴油泊時(shí),其著火延遲與純柴油相比略有增大;而其著火延遲與純柴油相比420計(jì)算機(jī)綜合測(cè)試控刺僅增大較多。這是因?yàn)橐掖嫉臍饣瘽摕岽?氣化過(guò)程中要吸收大量的熱,降低了氣缸內(nèi)的溫度;同時(shí)由于乙醇的十六烷值低,自燃溫度高,圖1發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig 1 Experiment System Sketch of Engine導(dǎo)致柴油擒入乙醇后使燃料的著火性能降低。1測(cè)試儀器和設(shè)備摻入乙醇后著火延遲增大燃燒過(guò)程相對(duì)后移,但由于乙醇中Tab 1 Test Instrument Equipm含有34.8%的氧揮發(fā)性好,可促進(jìn)混合燃燒速度快;同時(shí),由于著測(cè)試儀器火延遲增大,形成的可燃混合氣多,使在速燃期預(yù)燃燒的燃料量增水力測(cè)功機(jī)南通啟測(cè)綜合測(cè)試控制儀南通啟測(cè)多,也使燃燒氣缸壓力傳感器KISTLER瑞士缸內(nèi)燃角標(biāo)儀瑞士比變化高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)WAVEBOOK/ 512YHa燃燒放熱量增加。因此,摻人乙醇使得中國(guó)煤化工缸最高壓力與純柴油相CNMHG,H口量為5%時(shí),其燃燒放熱收稿日期:2006-11-30基金項(xiàng)目:河南省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目資助(0524260048)吳健等:乙醇/柴油混合燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒特性的影響由圖可見(jiàn)隨著燃料中乙醇含量的增加,燃油消耗率增大。這是因?yàn)橐掖嫉臒嶂档?摻入乙醇的燃料的熱值比純柴油低;而且乙醇含量愈大,燃料的熱值越低;另外,由于摻入乙醇后燃燒過(guò)程后移,在上止點(diǎn)后的燃燒放熱比例增大熱效率降低。因此在相同的輸出功率時(shí),摻入乙醇后,燃料消耗率要比純柴油高由圖可見(jiàn),在高負(fù)荷時(shí)隨乙醇含量增加,燃料消耗率增大的幅度較小;在低負(fù)荷時(shí),隨乙醇含量增加,燃料消耗率增大的幅度則較大。這是因?yàn)樾∝?fù)荷工況時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的溫度比較低,而乙醇的2 300 r/min自燃點(diǎn)高摻入乙醇后燃料燃燒期間稀薄的混合氣在著火過(guò)程中出現(xiàn)局部火焰窒息;另外乙醇的氣化潛熱比較大揮發(fā)過(guò)程中要吸收大量的熱,氣缸壁的溫度比較低,氣缸壁對(duì)火焰產(chǎn)生淬熄作用這些因素造成大量可燃混合氣燃燒不完全降低了燃燒效率,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)燃用混合燃料油耗高得多。別外可能由于乙醇柴油混合燃料滯燃期長(zhǎng),燃燒持續(xù)期長(zhǎng),大量燃燒發(fā)生在活塞下行階段,產(chǎn)生的有效功少熱效率低23乙醇含量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放煙度的彩響曲軸轉(zhuǎn)角(°)b 1 700 r/min乙醇含量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)煙度排放測(cè)試結(jié)果如圖5所示。從圖中可以圖2氣缸壓力的對(duì)比看到摻入乙醇后發(fā)動(dòng)機(jī)排氣煙度下降,乙醇含量越高煙度下降幅rison of Pressure in Cylinder度越大。主要是因?yàn)橐掖际呛跞剂?含氧量達(dá)到34.8%,在燃燒過(guò)程中可以提供較多的氧減低了燃料濃混合區(qū)缺氧的程度,在一定程度上抑制了炭煙的生成;另外乙醇的沸點(diǎn)比較低,其在氣缸內(nèi)比柴油更容易蒸發(fā)霧化,有利于燃料與空氣的混合,降低了缸內(nèi)空燃比的不均勻分布,從而降低了炭煙的排放E10TG曲軸轉(zhuǎn)角()0圖5排氣煙度的影響Fig 5 Comparison of Exhaust Smoke3結(jié)論1)在柴油中摻入適當(dāng)比例的乙醇,柴油機(jī)運(yùn)行狀態(tài)良好,發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)角/(基本能保持原有的動(dòng)力性圖3時(shí)放熱率的對(duì)比2)隨著乙醇含量的增加缸內(nèi)燃燒放熱峰值增大但著火延遲也Fig 3 Comparison of Rate of Instantaneous Heat Release相應(yīng)增大使得燃燒過(guò)程向上止點(diǎn)后移動(dòng)。在高轉(zhuǎn)速時(shí)燃料中乙醇曲線與純柴油很接近;乙醇含量為10%時(shí),其燃燒放熱比較集中在上的含量對(duì)燃燒放熱影響較大。止點(diǎn)后。而在1700r/min時(shí),3種燃料的燃燒放熱基本集中在上止點(diǎn)3)隨著乙醇含量的增加由于上止點(diǎn)后燃燒量增加燃料消耗率附近?？梢?jiàn),在高轉(zhuǎn)速時(shí)燃料中乙醇的含量對(duì)燃燒放熱影響較大增加。在低負(fù)荷時(shí),燃料消耗率增加較22乙醇含量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率的影響4)在柴油中摻入乙醇,有利于改善發(fā)動(dòng)機(jī)排氣煙度。圖4給出了在2300v/min時(shí),乙醇含量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗率的參考文獻(xiàn)[1] WRAGE K E, COERING C E. Technical Feasibility of Diesohol [J].Trans-?！鶨5EIOTGactions of the ASAE. 1980.1338-1343.[2]張克范馬偉東楊建萍乙醇柴油混合燃料的試驗(yàn)研究[].河南化工,2004(11):18-20.中國(guó)煤化工鼻柴油的探討日,能源技CNMHG03691215YH功率/W編輯史洛晨)圖4燃油消耗率的對(duì)比作者簡(jiǎn)介;英健(1959-),男,湖南省瀏陽(yáng)人,教授。