第1期內(nèi)燃機2008年2月Internal Combustion EnginesFeb.2008就就,,,”,,的,高☆“巖139甲醇發(fā)動機的設計點,““…∵心8的的的“李萍鋒張翠平楊敬張瑞亮12:“:“(太原理工大學機械工程學院山西太原03004)“的的摘要以現(xiàn)有助力車的139汽油發(fā)動機為對象,對其進行了結(jié)構分析,對原有發(fā)動機的主要零部件進行了改進設計,改進后燃用M00的甲醇發(fā)動機提高了發(fā)動機的壓縮比,使其能夠得到較理想的動力性能、經(jīng)濟性能和排放性能等。同時利用P/E軟件進行了相應的三維建模。關鍵詞:M100;甲醇發(fā)動機;代用燃料;壓縮比中圖分類號:TK46文獻標識碼:A文章編號:1000-6494(2008)01-0015-003Design of 139 Methanol EngineLI Ping-feng, ZHANG Cui-ping, YANG Jing, ZHANG RUI-LiangCollege of Mechanical Engineering Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)Abstract: This design mainly takes 139 gasoline engines of motorbikes as an example to analyze its structure. The main parts oforiginal engine are improved. The main purpose of this design is mainly to raise compression ratio( Cr)of engine. The M100substitute fuel 139 methanol engine designed here can get higher motive, better economic performances and lower exhaustperformances etc. Meanwhile, these parts are used to set up three-dimensional models with Pro/E 3D software.Key words: M100; methanol engine; substitute fuel; compression ratio概述經(jīng)比較成熟,正在大力開發(fā),推廣應用。對于煤制甲醇能源利用率較髙,每3.5t煤可生產(chǎn)2t甲醇。隨著汽車保有量的與日劇增和石油資源的日益甲醇是一種質(zhì)輕、無色、略有臭味、低污染的燃匱乏,對車用燃料提出了新的挑戰(zhàn)。同時汽車排放料,與水能無限互溶。由于甲醇只有一個C原子,沒給人類的生存環(huán)境造成了嚴重的影響這促進世界有C-C鍵,且含有50%的氧,是一種燃燒后排氣污各國尋找新的清潔的代用燃料。石油產(chǎn)品的主要染較少的含氧燃料代用燃料有甲醇(CH2OH)酒精、天然氣(NG)及液甲醇對一些金屬有溶蝕作用,對一些橡膠有脹化石油氣(LPG)等,各種代用燃料都有其獨到的優(yōu)大作用。甲醇在燃油系統(tǒng)中可能產(chǎn)生不溶于醇的燃勢。但是基于我國“缺油、少氣、富煤”的基本國情,油氧化物沉淀使過濾器堵塞。另外,甲醇具有一定發(fā)展煤制甲醇作為代用燃料,對解決能源和大氣污的毒性易導致神經(jīng)衰弱甚至雙目失明、死亡。甲染問題,具有重要的理論與實際意義。筆者以139醇與汽油的理化性質(zhì)見表1。汽油發(fā)動機為例,對改進設計的以下內(nèi)容進行闡述:表1甲醇與汽油的理化性質(zhì)燃用M100的139甲醇發(fā)動機的性能,實際循環(huán)熱計項目汽油甲醇算,以及氣缸體、氣缸蓋活塞組連桿、配氣機構冷分子式C4~C12卻系統(tǒng)等零部件三維設計及裝配密度(20℃)/(g·cm-3)0.69-0.800.7922設計內(nèi)容44390理論混合氣熱值/(k·kg)293928482.1甲醇發(fā)動機的性能含氧量/%02.1.1甲醇燃料的生產(chǎn)與理化性質(zhì)理論空氣燃料比值甲醇可以從天然氣、煤、生物等原料中提取,生蒸發(fā)潛熱/(k·kg)1101產(chǎn)甲醇燃料的資源豐富生產(chǎn)工藝也較成熟,尤其是飽和中國煤化工用天然氣及煤生產(chǎn)甲醇。同時,甲醇合成技術業(yè)已CNMHG基金項目:山西省高?？萍佳芯块_發(fā)項目(20051213)自燃點/℃作者簡介:李萍鋒(1985-),男,碩士,浙江諸暨人,研究燃燒速度/(m·s-1)0.33方向為代用燃料在內(nèi)燃機上的應用。著火極限/%1.4-7.66.7-3620021內(nèi)燃機2008年2月2.1.2甲醇燃料內(nèi)燃機的燃燒特性a.改變?nèi)剂鲜业男螤罨蛉莘e甲醇燃料的熱值較汽油及柴油小,完全燃燒時,·b改變活塞的行程。將產(chǎn)生較少的熱量及較多的水汽。對于相同的放熱c.改變曲軸的位置等。量,甲醇燃燒產(chǎn)物的總數(shù)較大,而且比熱較高,絕熱指139甲醇發(fā)動機的冷卻方式為風冷,直接用空氣數(shù)也較大。燃燒產(chǎn)物較高的比熱對熱效率不利,而絕作為冷卻介質(zhì),當空氣高速吹過散熱表面時,帶走了熱指數(shù)較高,又會使循環(huán)效率提高。同時甲醇具有散出的熱量,因而取消了水冷式內(nèi)燃機冷卻水循環(huán)較寬的可燃極限燃燒速度快,適合稀燃。快速燃燒設備-冷卻水套、水泵、水管和散熱器等。為了增加又使定容放熱量部分增加,熱量利用高。綜上所述,散熱面積,在氣缸和燃燒室外壁上配置了許多散熱燃用甲醇對提高循環(huán)熱效率的有利因素是主要的。片;為了合理地分配冷卻空氣,并提高其利用率還2.2實際循環(huán)熱計算配置了導風罩;為了便于制造氣缸體和氣缸蓋,采用熱力學中對于理論循環(huán)所作的種種假設從許多單體式氣缸體和氣缸蓋結(jié)構方面忽略了實際循環(huán)所必不可免的損失考慮到理論24活塞組及連桿設計循環(huán)與實際循環(huán)的差異所在以及引起各項損失的原2.4.1活塞組因,在進行內(nèi)燃機實際循環(huán)的熱計算分析時,需考慮活塞組包括活塞活塞銷和活塞環(huán)等在氣缸里以下幾方面影響:工質(zhì)的影響換氣損失、氣缸壁的傳作往復運動的零件,它們是活塞式發(fā)動機中工作條熱損失、時間損失、燃燒損失以及其他損失。件最嚴酷的組件。實踐經(jīng)驗證明活塞組零件的壽下面是關于實際循環(huán)的近似熱力計算所用到的命決定發(fā)動機的修理間隔。由此可見,提高活塞組原始數(shù)據(jù):零件的工作可靠性和耐久性具有極重要的意義。發(fā)動機型號:139甲醇發(fā)動機2.4.2連桿型式:單缸、四沖程、自然風冷、凸輪軸下置浴連桿是將活塞的往復運動轉(zhuǎn)變成曲軸旋轉(zhuǎn)運動盆形燃燒室的中間構件。連桿由連桿小頭,桿身連桿大頭三部氣缸直徑/mm:39分組成活塞沖程/mm:41在該設計中主要是改變連桿的尺寸來達到設計壓縮比:10:1的目的,具體計算如下:139Q汽油發(fā)動機的v=0.048最大功率/W:9(7000r·min)L,壓縮比e=8;139甲醇發(fā)動機的V=0.048L,壓縮最大轉(zhuǎn)矩/(N·m):1.6(5500r·min)比e=10。最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速/(r·min-1):1200由公式:潤滑方式:壓力飛濺VA+v=v啟動方式:電/腳啟動通過計算可知,139Q發(fā)動機改用燃燒M00甲醇燃料以后,可以得到較理想的熱力學性能。由上面公式可知,只要把燃燒室的容積減少2.3氣缸體和氣缸蓋設計0.0016L即可,即139汽油發(fā)動機改為燃用M100的139甲醇發(fā)丌xd2h=0.0016L動機(如圖1)最需要考慮的是壓縮比的提高問題壓縮比的提高將在很大程度上影響到發(fā)動機的許多式中,d為氣缸內(nèi)徑,h為連桿長度變化量性能。當然改變壓縮比以后對發(fā)動機的結(jié)構也提出由活塞連桿的運動特性可知,只要將連桿的中了相應的要求,還有對發(fā)動機的強度、剛度也是一個心距加長h就可以達到所需要的壓縮比。很大的考驗。要想提高發(fā)動機的壓縮比就必須對2.5配氣機構設計原有發(fā)動機作一些改變,具體措施如下配氣機構主要是由配氣凸輪機構、氣門驅(qū)動機構、氣門組件等組成。其功能是:凸輪軸通過該機構開啟或關閉四沖程發(fā)動機進排氣門,或直流換氣二沖程發(fā)動機的排氣門中國煤化工求CNMHG五.硯什質(zhì)安小,猶剛度要大。c.零件要可靠等26冷卻系統(tǒng)設計圖1139甲醇發(fā)動機總成在風冷內(nèi)燃機中散熱問題是一個既重要又復第1期李萍鋒等:139甲醇發(fā)動機的設計雜的問題。而對氣缸散熱片的放熱量作精確的計算,特別是氣道空氣阻力的計算,是非常困難的。因此在設計風冷內(nèi)燃機時,要廣泛地利用同類型內(nèi)燃機車統(tǒng)計資料和試驗資料。為了使內(nèi)燃機可靠地工作,必須對內(nèi)燃機進行必要的冷卻,使它保持一定的溫度狀態(tài),如不考慮機油散熱器散出的熱量,則由冷卻空氣所帶走的熱量由下列經(jīng)驗公式估算:Ag. n hQ6003零部件三維設計及裝配圖2139甲醇發(fā)動機的分解圖“工程圖”是工程師的語言”,在近現(xiàn)代工業(yè)的4結(jié)論設計、制造過程中技術思想的表達、傳遞與積累上,發(fā)揮了并仍然在發(fā)揮著極其重要的作用?？梢哉f,且.汽油發(fā)動機直接燃用甲醇燃料時,其動力性沒有“工程圖”就沒有飛機沒有汽車沒有樓房,沒經(jīng)濟性及排放性能都有所提高。有橋梁,沒有現(xiàn)代工業(yè)。然而隨著現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡b.139汽油發(fā)動機燃用M100的代用燃料時,只信息技術的應用和發(fā)展在20世紀90年代出現(xiàn)了需要對原發(fā)動機作稍微改動就可以達到設計要求。甩圖板”的浪潮,而在工業(yè)界日趨加速的三維數(shù)字c.本設計對連桿進行了適當?shù)母倪M,提高了壓化、網(wǎng)絡協(xié)同化的發(fā)展方向上形成了一種“甩圖紙縮比,同時得到較理想的發(fā)動機性能。的趨勢[參考文獻PRO/E,CATA,UG等繪圖工具,它們的功能涵蓋了概念設計、三維模型設計分析計算、動態(tài)模擬[1楊連生內(nèi)燃機設計[M].北京:中國農(nóng)業(yè)機械出版社,與仿真、工程圖的輸出、生產(chǎn)加工成產(chǎn)品和整個過程。它們還可以解決產(chǎn)品創(chuàng)新設計完成后大量的諾[2]張國強等.粗甲醇在內(nèi)燃機上的清潔高效使用[冂].循環(huán)經(jīng)濟專題,2005細設計、工程設計等三維“造型”問題,而且具有強大[3]劉全山等,甲醇對點燃式發(fā)動機燃燒和性能的影啊的數(shù)據(jù)接口功能,可以有效地轉(zhuǎn)化為工程圖吉林大學學報,2004在139甲醇發(fā)動機的設計中,對每個零件都進[4] Liu Shenghua, Eddy R. Cuty Clemente, Hu tie行了PROE實體造型,并深刻感受到了三維軟件制Yanj Study of spark ignition engine fueled with圖的優(yōu)勢,PROE制作的139甲醇發(fā)動機的總成圖 gasoline fuel blends[ Applied Thermal Engineer00(見圖1)及分解圖(見圖2)。事》》》》》2》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》B2》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》方急》》方衛(wèi)》》》》啟事我刊各期刊登的文章將全文編入《-數(shù)字化期刊群》入網(wǎng)期刊、《中國核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫》收錄刊、《中文科技期刊數(shù)據(jù)庫》全文收錄刊、《中國期刊網(wǎng)》用刊、《中國學術期刊(光盤版)》用刊、《中國學術期刊綜合評價數(shù)據(jù)庫》來YH中國煤化工以上各網(wǎng)和光盤版的稿酬。CNMHG特此通知。內(nèi)燃機雜志社