乙醇油發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究

乙醇油發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究,乙醇,發(fā)動(dòng)機(jī),改進(jìn),改良,關(guān)鍵技術(shù),實(shí)驗(yàn),試驗(yàn),研究,鉆研 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 基于轉(zhuǎn)速的乙醇油發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)型對比試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)日期 2011.05.15 指導(dǎo)教師 齊曉杰 同組人數(shù) 1 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn) 土木樓1樓盤測功機(jī)實(shí)驗(yàn)室 實(shí)驗(yàn)類型 □驗(yàn)證性 ■綜合性 □設(shè)計(jì)性 □其他 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．通過比較試驗(yàn)找出乙醇摻雜比例對發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響規(guī)律； 2．通過實(shí)驗(yàn)對乙醇油發(fā)動(dòng)機(jī)存在問題進(jìn)行分析； 二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 FC2000發(fā)動(dòng)機(jī)測控系統(tǒng) FC2100智能油耗儀 東安發(fā)動(dòng)機(jī) 1.實(shí)驗(yàn)用汽油機(jī) 汽油機(jī)采用東安發(fā)動(dòng)機(jī) 型號4G18系列發(fā)動(dòng)機(jī)如圖3.1，該發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力表現(xiàn)優(yōu)異，4G18型發(fā)動(dòng)機(jī)的排量為1.584升，壓縮比為9.5；最大功率為73.5KW/6000 r/min，最大扭矩為133.5N. m. 4G18系列發(fā)動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、排量適中、動(dòng)力性好、安全性高、用途廣泛等特點(diǎn)，是經(jīng)濟(jì)型轎車的理想動(dòng)力裝置，適合為家用轎車和多功能車配套。由于該產(chǎn)品采用4氣門多點(diǎn)電子噴射等科技含量較高的新技術(shù)，使其不但完全滿足我國新的排放法規(guī)的要求，而且達(dá)到了“歐洲3"和“歐洲4"排放標(biāo)準(zhǔn)。 圖1 東安發(fā)動(dòng)機(jī)4G18系列發(fā)動(dòng)機(jī) 表1 東安發(fā)動(dòng)機(jī)4G18系列發(fā)動(dòng)機(jī)信息 2.FC2000發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)測控系統(tǒng) FC2000發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)測控系統(tǒng)如圖3.2在設(shè)計(jì)過程中吸取了奧地利AVL公司SUCK公司發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)測控系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)。測控儀采用數(shù)字增量電壓控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速／轉(zhuǎn)矩且無擾動(dòng)切換控制；液晶顯示測量參數(shù)，使測控儀的易操作性、及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速／轉(zhuǎn)矩的控制穩(wěn)定性得到很大的提高。FC2000的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了國際流行的CAN現(xiàn)場總線通訊協(xié)議和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)；各種不同的傳感器輸出的信號，集中到CAN智能模塊調(diào)理成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號，并通過總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，可使多套測控系統(tǒng)組成局域網(wǎng)絡(luò)，便于集中管理。 圖2 FC2000發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)測控系統(tǒng) FC2000發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)測控系統(tǒng)是為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)中各種不同類型的柴油機(jī)、汽油機(jī)、天然氣、液化氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能試驗(yàn)和出廠試驗(yàn)而精心設(shè)計(jì)大型測控系統(tǒng)。它可與國內(nèi)外各種不同的水力、電渦流、電力測功機(jī)配套使用，用于控制和測量發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率、燃油及燃?xì)庀牧?、溫度、壓力、流量等各種不同類型的參數(shù)。 主要特點(diǎn)： （1）采用先進(jìn)的CAN現(xiàn)場總線通訊協(xié)議，符合國際標(biāo)準(zhǔn)IS011898 （CAN）。 （2）具有簡化的網(wǎng)絡(luò)特性，并可使多套測控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，系統(tǒng)的功能擴(kuò)展不需要重新布線，可就近接在原有的模塊上非接觸，無磨損的數(shù)字電位器給定方式。 （3）數(shù)字分段PID調(diào)節(jié)控制轉(zhuǎn)速、負(fù)荷，保證控制的穩(wěn)定性。 （4）各種控制特性的無擾動(dòng)切換。 （5）多種控制特性可滿足發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)的要求。 （6）模塊化設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)簡化，具有無可比擬的可靠性和可維護(hù)性。 （7）數(shù)字密碼授權(quán)，保證了測控儀關(guān)鍵參數(shù)不能越權(quán)操作。 （8）越限三級報(bào)警（報(bào)警、保護(hù)、緊急停車）。 （9）功能齊全的軟件支持。 （10）各測量參數(shù)的數(shù)字化標(biāo)定，取代了傳統(tǒng)的電位器標(biāo)定。 （11）用戶可隨意編制線性化表格，以運(yùn)用各種非線性輸出的傳感器。 技術(shù)指標(biāo)： 1．轉(zhuǎn)速測量精度：士lr/min 2.轉(zhuǎn)速控制精度：士5r/min 3.扭矩測量精度：士0.4％F. S 4.扭矩控制精度：士0．4％F. S 5.油耗測量精度：士0.2％F. S 6.變換工況過渡時(shí)間：不大于los 3. FC2100油耗儀 FC2100智能油耗儀是精心設(shè)計(jì)的FC2000系列發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)測控系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)。主要用于測量各種汽油機(jī)，柴油機(jī)、電噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。FC2100智能油耗儀采用一體化設(shè)計(jì)技術(shù)，油耗測量和顯示儀表集于一體，可以獨(dú)立的完成發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗的測量。FC2100智能油耗儀采用先進(jìn)的CANBUS現(xiàn)場總線技術(shù)，具有簡化的網(wǎng)絡(luò)特性，使多臺測試儀器聯(lián)網(wǎng)成為可能。同時(shí)保留了標(biāo)準(zhǔn)的RS232C串行接口，可方便的與通用微型計(jì)算機(jī)或其它智能儀表組成更高級的測試系統(tǒng)，或?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。FC2100智能油耗儀的稱重部分采用全密封設(shè)計(jì)，能在環(huán)境較惡劣的現(xiàn)場正常工作，即使在電磁閥完全失靈的情況下，燃油也不會溢出，保證使用的安全，特別適用于大回油量的發(fā)動(dòng)機(jī)和電噴發(fā)動(dòng)機(jī)。 FC2100智能油耗儀具有以下優(yōu)點(diǎn)： 采用一體化設(shè)計(jì)技術(shù)，傳感器和二次儀表集于一體，是一個(gè)獨(dú)立而完整的油耗測量儀器，并可根據(jù)用戶要求配置隔室控制儀表；采用先進(jìn)的CANBUS現(xiàn)場總線技術(shù)，具有簡化的網(wǎng)絡(luò)特性，使多臺測試儀器聯(lián)網(wǎng)成為可能；保留了標(biāo)準(zhǔn)的RS232串行接口，可方便的與通用微型計(jì)算機(jī)或其他智能儀表組成更高級的測試系統(tǒng)，或?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制；兼有平均油耗和瞬時(shí)油耗測量的雙重功能；平均油耗時(shí)間可任意設(shè)置，并有掉電保護(hù)功能；可以超量程測量；任何油面都可進(jìn)入測量，而不必每次測量前先充油，減少了電磁閥動(dòng)作次數(shù)，從而延長了電磁閥使用壽命；采用先進(jìn)的數(shù)字標(biāo)定技術(shù)，使儀器的標(biāo)定十分方便而簡單；設(shè)有標(biāo)定密碼，在無授權(quán)的情況下不能任意修改，保證參數(shù)的準(zhǔn)確性；全密封設(shè)計(jì)，燃油不會溢出，保證使用的安全性。 三.實(shí)驗(yàn)方案 (1)怠速實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)方法 發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)，在不同轉(zhuǎn)速下進(jìn)行測量。實(shí)驗(yàn)中測量點(diǎn)的轉(zhuǎn)速分別選取為1 600r／min，2000r／min和2400r／min，2800r／min在每個(gè)測量點(diǎn)，待發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定1分鐘后開始測量。 ⑨測量項(xiàng)目 不同工況下的燃油消耗率 （2）部分負(fù)荷工況實(shí)驗(yàn) ①實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 在規(guī)定轉(zhuǎn)速下，評定發(fā)動(dòng)機(jī)部分負(fù)荷下的燃油經(jīng)濟(jì)性。 ②實(shí)驗(yàn)方法 在適當(dāng)轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，從小負(fù)荷10N·m開始，保持節(jié)氣門開度不變，每次多加載10N·m直至80N·m。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)速分別固定在：l600r／min，2000r／min和2400r／min，2800r／min在每個(gè)測量點(diǎn)，待發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定1分鐘后開始測量。 ③測量項(xiàng)目 燃油消耗率。 四.測試數(shù)據(jù) 1600恒轉(zhuǎn)速 1600轉(zhuǎn)速油耗率[g/KW·h] 轉(zhuǎn)矩 E10 E0 E15 E5 10 661.5 617.1 671.6 643.2 20 458 411 476 432 30 365.9 326 374 346 40 342 317 351 339 50 311 293.5 325 301 60 271 253 286 261 70 254 231 266.3 244 2000恒轉(zhuǎn)速 2000轉(zhuǎn)速油耗率[g/KW·h] 轉(zhuǎn)矩 E10 E0 E15 E5 10 647.3 609.5 676.3 629 20 456.5 407.5 474.5 423.5 30 361.3 319 379 341.3 40 329.9 301 349 314.4 50 301 279 311 290 60 287.2 260 290 271.9 70 272.4 261.5 272.4 260.7 2400恒轉(zhuǎn)速 2400轉(zhuǎn)速油耗率[g/KW·h] 轉(zhuǎn)矩 E10 E0 E15 E5 10 684.5 641 706.9 662.3 20 456.4 421 473.5 434.9 30 369 332.5 386.5 351 40 349 304 364 320.4 50 326.5 286 340 304 60 292.6 260 312 274.1 70 279.9 253 295 262.3 80 264.1 256.3 270.6 255.5 2800恒轉(zhuǎn)速 2800轉(zhuǎn)速油耗率[g/KW·h] 轉(zhuǎn)矩 E10 E0 E15 E5 10 736.8 689.6 751 716 20 471 432.6 489.5 454.3 30 381.5 341.1 394 359.7 40 338.3 306.5 359 319.1 50 316 284.6 328 293.5 60 298.3 268.5 306.5 279.8 70 281.1 254.5 296.3 267.8 80 274.5 251 274.2 260.2 90 266.9 249 270.1 253.3 五.實(shí)驗(yàn)分析 1600恒轉(zhuǎn)速 （a）n=1600r/min 2000恒轉(zhuǎn)速 （b）n=2000r/min 2400恒轉(zhuǎn)速 （c）n=2400r/min 2800恒轉(zhuǎn)速 （d）n=2800r/min 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(shí)，乙醇混合燃料的燃油消耗率基本上均高于純汽油，并且隨摻醇比例的增加而依次增加，這是因?yàn)橐掖计突旌先剂系馁|(zhì)量低熱值和理論混合氣熱值均低于純汽油，所以在同樣的運(yùn)行工況下，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出相同的動(dòng)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。 圖是汽油機(jī)在1600r/min、2000r/min、2400r/min和2800r/min時(shí)燃用純汽油和三種乙醇汽油的負(fù)荷特性曲線圖。從圖中可以看出，汽油機(jī)燃用乙醇時(shí)其耗油率平均增加。說因?yàn)橐掖计椭泻幸掖迹掖嫉臒嶂档陀诩兤?，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出相等的情況下需要燃燒更多的燃料，并不是燃燒熱效率的惡化所致。從圖4.2中還可以看出，在大負(fù)荷情況下，乙醇汽油的燃油消耗率和純汽油很接近。這主要是因?yàn)樵诖筘?fù)荷時(shí)電控汽油機(jī)的空燃比是開環(huán)控制，提供濃混合氣，改燃乙醇汽油后，乙醇的自含氧量會使乙醇汽油的燃燒比無鉛汽油更為充分，而在中小負(fù)荷條件下，其過量空氣系數(shù)總在1附近，使得自含氧的促進(jìn)燃燒作用不明顯。 教師評語 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較完整□ 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完整□ 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容基本完整□ 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不完整□ 結(jié)論正確□ 結(jié)論基本正確□ 結(jié)論不正確□ 報(bào)告書寫較認(rèn)真□ 報(bào)告書寫認(rèn)真□ 報(bào)告書寫一般□ 報(bào)告書寫不認(rèn)真□ 成績 優(yōu)□ 良□ 中□ 及格□ 不及格□ 指導(dǎo)教師簽字： 2010年 月 日 注：欄內(nèi)項(xiàng)目可根據(jù)實(shí)際情況增減、變動(dòng)