2007年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期混燃乙醇改善柴油機(jī)碳煙排放的試驗(yàn)研究葉忠慧,韋志康(廣西大學(xué),南寧530004)摘要:在πY295υ柴油機(jī)上,以乙醇作為預(yù)混合燃料與噴入的柴油組成部分預(yù)混的復(fù)合燃燒,利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)和虛擬儀器LABⅥEw軟件技術(shù),設(shè)計(jì)雙燃料噴射系統(tǒng),并進(jìn)行性能試驗(yàn)。結(jié)果表眀,柴油杋煙度大幅度下降,發(fā)動(dòng)?xùn)i燃油消耗率優(yōu)于原柴油機(jī),排氣溫度也有所降低。關(guān)鍵詞:動(dòng)力機(jī)械工程;柴油機(jī)廢氣排放;試驗(yàn)研究;碳煙;雙燃料;乙醇中圖分類號(hào):TK428.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1003-188×(2007)02-0203-040引言加溫室氣體CQ,是一種可再生能源;同時(shí),乙醇容易汽化,與空氣形成預(yù)混合氣,該預(yù)混合氣在引入柴油機(jī)憑借其熱效率高及α,κ和αo排放低氣缸時(shí)利用噴λ的柴油引發(fā)燃燒,且組成預(yù)混合燃燒的特點(diǎn)而得到了日益廣泛的應(yīng)用,并且是發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)和擴(kuò)散燃燒同時(shí)進(jìn)行的復(fù)合燃燒1n展的方向。但由于柴油機(jī)具有較高的№和碳煙顆粒1試驗(yàn)方法和試驗(yàn)裝置排放,因此減少柴油機(jī)碳煙顆粒排放以保護(hù)環(huán)境,盡快尋找可再生燃料替代從石油中提煉的柴油,是柴試驗(yàn)裝置布置示意圖如圖1所示,雙燃料計(jì)算油機(jī)的重要研究課題?，F(xiàn)已有研究結(jié)果表明,若用乙機(jī)控制試驗(yàn)系統(tǒng)的功能框圖如圖2所示。醇作為預(yù)混合燃料,將提高燃燒速度,不生煙和不增雙燃料計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)U型進(jìn)氣壓力計(jì)供醇正時(shí)及TY295D柴油機(jī)水力測功器轉(zhuǎn)速傳感器傳速計(jì)排氣煙度計(jì)溫度計(jì)圖1試驗(yàn)裝置布置示意圖數(shù)據(jù)采集卡供油拉桿鍵盤、鼠標(biāo)及個(gè)水力測功機(jī)發(fā)人廢氣分析儀及傳感器煙度計(jì)等機(jī)低日軟件謝系統(tǒng)D/A圖2雙燃料計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)系統(tǒng)功能框圖收稿日期:2006-04-09基金項(xiàng)目:廣西大學(xué)科研基金資助項(xiàng)目(032005)在本試驗(yàn)中所采用的TY295D柴油機(jī)為立式、四作者簡介:葉忠慧(1964),女,廣西浦北人,講師,(Enai) xyz沖程和水冷直接噴射式,其標(biāo)定功率為18.4kW標(biāo)定轉(zhuǎn)速為2300r/mn,最大扭矩為80.6最大2007年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期轉(zhuǎn)速為1750r·mn'。能耗率均有不同程度的改善。其中,E25的能耗雙燃料計(jì)算機(jī)控制試驗(yàn)系統(tǒng)是在發(fā)動(dòng)?xùn)i基礎(chǔ)率最低,較純柴油下降了15″右。這說明,能上改造而成的,并采用了在LabⅦⅥEW平臺(tái)上開發(fā)的PC耗率的改善效果并不是隨乙醇摻燒比的變化單調(diào)總線-插卡式虛擬儀器系統(tǒng)。系統(tǒng)中,供油拉杄位置傳遞增或減小,而是存在一個(gè)最佳值,這個(gè)最佳值感器和轉(zhuǎn)速傳感器將噴油泵的供油拉桿位置信號(hào)和轉(zhuǎn)隨發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)的不同而有所變化。速信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后,輸入數(shù)據(jù)采集卡并由采集卡20對(duì)信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換;計(jì)算機(jī)利用軟件編程對(duì)AD轉(zhuǎn)純柴油換后的拉桿位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理,得出柴油的循環(huán)噴油量,再根據(jù)所設(shè)定的柴油/乙醇比例E1010控制數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出一定寬度的脈沖,從而實(shí)現(xiàn)控E25制低壓乙醇噴射系統(tǒng)按比例將乙醇噴入進(jìn)氣流的迅速汽化后與進(jìn)入的空氣形成一定濃度的預(yù)混合氣204060試驗(yàn)中的其他主要設(shè)備有:D150水力測功機(jī),精度負(fù)荷百分比/%為±1.5%FCM04瞬態(tài)油耗測量儀,精度為±1%a)不同乙醇摻燒比時(shí)的能耗率變化FBY-201型全自動(dòng)煙度計(jì),精度為±3%±0.3BSUDYM型水銀氣壓表;SZM9磁電轉(zhuǎn)速傳感器;V508B型濕度表;XM101數(shù)字溫度顯示儀;P02B型轉(zhuǎn)速數(shù)字顯示儀。試驗(yàn)的整個(gè)過程在發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工一E10作循環(huán)內(nèi)完成,以便于設(shè)置不同的柴油/乙醇比例進(jìn)E25行實(shí)驗(yàn),從而測出在不同的柴油/乙醇比例時(shí)的扭E40矩、油耗及煙度等參數(shù)。2試驗(yàn)所參照的標(biāo)準(zhǔn)6080100本試驗(yàn)中各指標(biāo)的測量均參照GB1105-87《內(nèi)負(fù)荷百分比/%燃機(jī)臺(tái)架性能試驗(yàn)方法》、GB/T3846-93《柴油車自b)不同乙醇摻燒比時(shí)的煙度變化500由加速煙度的測量-濾紙煙度法》、GB3847-93《汽車柴油機(jī)全負(fù)荷煙度測量方法》和GB9486-88《柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)排氣煙度及測定方法》進(jìn)行純柴油3試驗(yàn)結(jié)果和討論試驗(yàn)時(shí),選取最大扭矩轉(zhuǎn)速1750r/mn和標(biāo)定100工況轉(zhuǎn)速2300r/mn兩個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn),每個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)下分別進(jìn)行純柴油、乙醇(試驗(yàn)用乙醇的純度為95預(yù)混比例為10%25940%負(fù)荷特性試驗(yàn);并負(fù)荷百分比/%(c)不同乙醇摻燒比時(shí)的排氣溫度變化分別取各轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷百分?jǐn)?shù)為20%,40%60%圖3n=1750r/mn時(shí)的負(fù)荷特性809100%作為測量點(diǎn),測量扭矩、有效功率、燃油消耗量、排氣溫度和煙度,每次試驗(yàn)測量3次,取其平均值作為測量結(jié)果。測得的各試驗(yàn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)制取負(fù)荷特性曲線如圖一純柴油和圖4所示。能耗量為根據(jù)燃油消耗量及乙醇混E10合比例按柴油、酒精的低熱值換算后的能量值。3.1經(jīng)濟(jì)性分析圖3(a)和圖4(a)中分別給出了1750r/mn和2300r/mn下不同酒精摻燒比時(shí)能耗率隨負(fù)荷的80100變化曲線。由圖可見,摻燒乙醇時(shí),除E10在大負(fù)荷百分比/%負(fù)荷時(shí)能耗率與純柴油接近外,在不同工況下的a)不同乙醇摻燒比時(shí)的能耗率2007年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期2300r/mn轉(zhuǎn)速下不同乙醇摻燒比時(shí)排氣溫度隨負(fù)荷的變化曲線。從圖中可以看出,隨著乙醇摻燒比一純柴油增大,排氣溫度明顯下降。其主要原因是:由于乙醇的氣化潛熱大,摻燒乙醇后壓縮終了的缸內(nèi)壓力要0.6和溫度均比原機(jī)要低,且乙醇燃燒持續(xù)期短,后燃燒程度小,導(dǎo)致了排氣溫度的下降:排氣溫度的降低在一定程度上也可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量損失,從20406080100而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。負(fù)荷百分比/%由以上分析可見,柴油機(jī)摻燒乙醇后,其經(jīng)濟(jì)(b)不同乙醇摻燒比時(shí)的煙度變化性、排放性較原機(jī)都將產(chǎn)生較大的改變;由排氣溫度的改變還可以看出,通過進(jìn)氣管噴醇的方式摻燒貪乙醇后,發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣的形成及燃燒規(guī)律均發(fā)生了純柴油較大的改變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這些改變在一定程度E10上都是有利的。200E25E404結(jié)論1)該系統(tǒng)在柴油機(jī)上易于改造,柴油、乙醇的分配比例分開控制。柴油摻燒乙醇后,對(duì)柴油機(jī)的負(fù)荷百分比/%(c)不同乙醇摻燒比時(shí)的排氣溫度變化扭矩、功率影響不大,只要加大乙醇的供給量,便圖4n=2300r/mn時(shí)的負(fù)荷特性可達(dá)到或超過原機(jī)的動(dòng)力性。摻燒乙醇后,能耗率E明顯降低,這主要是由2)摻燒乙醇后,碳煙有較大的降低,尤其在高醇類燃料的特點(diǎn)決定的。醇類燃料是含氧燃料,易負(fù)荷時(shí)尤為明顯,最高煙度下降率高達(dá)80%于稀燃,且醇類比烴類的燃燒速度和火焰?zhèn)鞑ニ俣?)摻燒乙醇后,柴油機(jī)的排氣溫度下降,熱快,燃燒持續(xù)期短,后燃減少,這些都使萁燃燒趨效率提髙,能耗率下降。ε25時(shí)較理想,其能耗率于完善及有利于熱效率的提高。此外,醇類的氣化較純柴油最大下降可達(dá)15熱比烴類大兩倍,其由進(jìn)氣管、進(jìn)氣道進(jìn)入氣缸的4)在不同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下,最佳的乙醇摻燒率過程中能吸收管道壁面及燃燒室周圍高溫壁面的熱是變化的。量,這等于充分利用了發(fā)動(dòng)機(jī)的部分廢熱和余熱,參考文獻(xiàn)減少了熱量的損失,提高了熱效率[1]周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)[M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,3.2煙度分析圖3(b)與圖4(b)分別給出了1750r/mn和[2]王賀武,周龍保,含氧燃料添加劑對(duì)柴油機(jī)性能和2300r/mn轉(zhuǎn)速下不同乙醇摻燒比時(shí)煙度隨負(fù)荷的排放的影響[].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),2001(1):3-6.變化曲線。由圖中可以看出,隨著摻燒比的提高3]近久武美.內(nèi)燃機(jī)代用燃料研究[M.上海:上海交排氣煙度明顯降低,在中高負(fù)荷階段尤為明顯,最大出版社,1985高煙度下降率高達(dá)804] Al ter nat e Ful es Comm ttee of t he Engi ne Manu-摻燒乙醇后,煙度大幅下降的主要原因是:在factures associ at i on. a Techni cal assess ment相同轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下,由于摻燒乙醇使柴油的噴入量of Al cohol Fuel s, SAE820261. Publ i sh by: Sc有所減少,從而減少了成煙的物質(zhì);其次,乙醇是ci ety of Aut onot i ve Engi neeri ng, INC. P1041含氧燃料,燃燒時(shí)有自供氧作用,使得燃油局部缺氧生成碳粒的機(jī)會(huì)減少;此外,由于乙醇的氣化潛[5]許鋒,杜寶國.在柴油機(jī)上燃用乙醇柴油的實(shí)驗(yàn)熱大,進(jìn)入氣缸后使得缸內(nèi)的壓力和溫度均比原機(jī)研究[].機(jī)電設(shè)備,2002(5):1448下降,使得可燃混合氣的滯燃期延長,使混合氣混[6]張武高,楊劍光.柴油-酒精混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的性能合更完善;而且摻燒乙醇后,混合氣的燃燒持續(xù)期研究[].汽車工程,2003,25(4):334-337短,后燃減少。[刀]黃勇成,周龍保,趙慧.缸內(nèi)直噴周向分層燃燒系3.3排氣溫度分析統(tǒng)燃用醇類燃料的試驗(yàn)研究[].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)圖3(c)和圖4(c)中分別給出了1750r/mn和2000(1):63-672007年2月農(nóng)機(jī)化研究第2期Improving Carbon-smoke Exhausting for Diesel Engine UsingDiesel/alcohol dual fueYE Zhong-hui. Wei Zhi-kanGuangxi University, Nanning 530004, ChinaAbstract: A Diesel/Alcohol dual fuel injection experimental system controlled by PC is introduced firstly. Thissystem is developed based on the advanced technology of hardware and virtual instrument. The experimentalstudied on the TY 295d diesel using the Diesel/alcohol dual fuel injection. The result shows that it can reach theoriginal engine power, and the soot emission has very great improvement. The experiment also shows that theexhaust temperature decreased, the thermal efficiency and energy consumption have some improvementKey words: power and machinery engineering; dual fuel of diesel engine; experimental research; carbon-smokediesel/alcohol dual fuel: alcohol(上接第190頁Abstract id:1003-188X(2007)02-0189-EAMATLAB Software for Designing Threshing and separating unitXU Jiang-ping, LI Yao-ming, XU Li-zhangGiangsu Provincial Key Laboratory of Modern Agricultural Equipment and Technology, Institute of AgricultureEngineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China)Abstract: How to obtain an accurate and effective conclusion, analyzing the experiment data in threshing andseparating unit is an important problem. With MATLAB software analyzing experiment results is a new methodand utilizes MATLAB very strong drawing function to finish the drawing of figure. Use MatLAB to not onlyimprove working efficiency but also improve work quality. This text with threshing and separating system ofrape combine harvester as example, making use of the strong function of MATLAB software is convenient to setup the mathematical model of threshing and separating power consumption, at the same time, the best workingparameters are determined when threshing and separating system power consumption is minimuKey words: agricultural engineering; threshing and separating unit; application; data processing: MATLAB(上接第193頁Abstract id:1003-188X(2007)02-0191-EACFD Simulation on the Disinfect Efficiency of Ultraviolet ReactorMO Jun-yi, ZHANG Shu-ge', ZHANG Di-kang(1. China Agricultural University, Beijing 100083, China; 2. Zhejiang Industry Trade Polytechnic, Wenzhou325003, China)Abstract: In order to improve the disinfect efficiency, the flow inside the ultraviolet reactor and the effect ofultraviolet disinfect epiphyte was investigated, using computational fluid dynamic software package(Fluent)Compared the disinfect effect before and after improvement, after the improvement the least radiation dosaugmented from 41.57J/m- to 262.36J/m: and the most minished from 2071. 09J/m to 1094.36J/m. it wasconcluded that after the improvement the distribution of radiation dose was more centralizedKey words: plant protection; ultraviolet reactor; simulation analysis; CFD; disinfect206