2007年2月農(nóng)機化研究第2期混燃乙醇改善柴油機碳煙排放的試驗研究葉忠慧,韋志康(廣西大學,南寧530004)摘要:在πY295D柴油機上,以乙醇作為預(yù)混合燃料與噴入的柴油組成部分預(yù)混旳復(fù)合燃燒,利用先進的計算機硬件技術(shù)和虛擬儀器LABMⅥEW軟件技術(shù),設(shè)計雙燃料噴射系統(tǒng),并進行性能試驗。結(jié)果表明,柴油機煙度大幅度下降,發(fā)動機燃油消耗率優(yōu)于原柴油機,排氣溫度也有所降低關(guān)鍵詞:動力機械工程;柴油杋廢氣排放;試驗研究;碳煙;雙燃料;乙醇中圖分類號:TK428.9文獻標識碼:A文章編號:1003-188X(2007)02-0203-040引言加溫室氣體CQ,是一種可再生能源;同時,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憑借其熱效率高及α¤,κC和αo排放低氣缸時利用噴入的柴油引發(fā)燃燒,且組成預(yù)混合燃燒的特點而得到了日益廣泛的應(yīng)用,并且是發(fā)動機發(fā)和擴散燃燒同時進行的復(fù)合燃燒展的方向。但由于柴油機具有較高的No和碳煙顆粒排放,因此減少柴油機碳煙顆粒排放以保護環(huán)境.1試驗方法和試驗裝置盡快尋找可再生燃料替代從石油中提煉的柴油,是柴試驗裝置布置示意圖如圖1所示,雙燃料計算油機的重要研究課題。現(xiàn)已有研究結(jié)果表明,若用乙機控制試驗系統(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算機控制系統(tǒng)U型進氣壓力計柴油卜油耗儀供醇正時及TY295D柴油機水力測功器轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速計型排氣排氣煙度計壓力計圖1試驗裝置布置示意圖數(shù)據(jù)采集卡鍵盤、鼠標及水力測功機位置傳感器AD耗油儀、廢氣分析儀及傳感器煙度計等機低莊酒精機噴射系統(tǒng)圖2雙燃料計算機控制試驗系統(tǒng)功能框圖枚稿日期:2006-0409基金項目:廣西大學科研基金資助項目(X032005)在本試驗中所采用的TY295D柴油機為立式、四作者簡介:葉忠慧(1964),女,廣西浦北人,講師,(Emai) xyz沖程和水冷直中國煤化工為18.4kW標a26. com定轉(zhuǎn)速為230CNMHG.6N·m最大2007年2月農(nóng)機化研究第2期轉(zhuǎn)速為1750r·mn能耗率均有不同程度的改善。其中,E25的能耗雙燃料計算機控制試驗系統(tǒng)是在發(fā)動杋基礎(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LabⅥEw伻平臺上開發(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,而是存在一個最佳值,這個最佳值感器和轉(zhuǎn)速傳感器將噴油泵的供油拉桿位置信號和轉(zhuǎn)隨發(fā)動機的結(jié)構(gòu)參數(shù)的不同而有所變化。速信號轉(zhuǎn)換成電信號后,輸入數(shù)據(jù)采集卡并由采集卡一20對信號進行AD轉(zhuǎn)換;計算機利用軟件編程對AD轉(zhuǎn)純柴油換后的拉桿位置信號和轉(zhuǎn)速信號進行計算處理,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,果E10≥10控制數(shù)據(jù)采集卡發(fā)出一定寬度的脈沖,從而實現(xiàn)控E25制低壓乙醇噴射系統(tǒng)按比例將乙醇噴入進氣流的迅速汽化后與進入的空氣形成一定濃度的預(yù)混合氣20406080100試驗中的其他主要設(shè)備有:D150水力測功機,精度負荷百分比/%為±1.5%FCM4瞬態(tài)油耗測量儀,精度為±1%a)不同乙醇摻燒比時的能耗率變化FBY-201型全自動煙度計,精度為±3%±0.3BSU;18廠DYM型水銀氣壓表;SZMB-9磁電轉(zhuǎn)速傳感器;V508B型濕度表;XM-101數(shù)字溫度顯示儀;P02B型轉(zhuǎn)速數(shù)字顯示儀。試驗的整個過程在發(fā)動機一個工作循環(huán)內(nèi)完成,以便于設(shè)置不同的柴油/乙醇比例進%拋圖E25行實驗,從而測出在不同的柴油/乙醇比例時的扭矩、油耗及煙度等參數(shù)。純柴油2試驗所參照的標準80100本試驗中各指標的測量均參照GB1105-87《內(nèi)負荷百分比/%b)不同乙醇摻燒比時的煙度變化燃機臺架性能試驗方法》、GB/T3846-93《柴油車自由加速煙度的測量-濾紙煙度法》GB3847-93《汽車柴油機全負荷煙度測量方法》和GB9486-88《柴油400機穩(wěn)態(tài)排氣煙度及測定方法》進行。純柴油300E103試驗結(jié)果和討論200試驗時,選取最大扭矩轉(zhuǎn)速1750r/mn和標定工況轉(zhuǎn)速2300r/mn兩個轉(zhuǎn)速點,每個轉(zhuǎn)速點下分別進行純柴油、乙醇(試驗用乙醇的純度為95%預(yù)混比例為10%,259和40%負荷特性試驗;并負荷百分比/%(c)不同乙醇摻燒比時的排氣溫度變化分別取各轉(zhuǎn)速下的負荷百分數(shù)為20%,40%,60%圖3n=1750r/mn時的負荷特性809和1009作為測量點,測量扭矩、有效功率、燃油消耗量、排氣溫度和煙度,每次試驗測量3次,取其平均值作為測量結(jié)果測得的各試驗點的數(shù)據(jù)制取負荷特性曲線如圖一純柴油3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旳能量值。E23.1經(jīng)濟性分析E40圖3(a)和圖4(a)中分別給出了1750/mn和2300r/mn下不同酒精摻燒比時能耗率隨負荷的IV凵中國煤化工100變化曲線。由圖可見,摻燒乙醇時,除E10在大CNMHG負荷時能耗率與純柴油接近外,在不同工況下的同乙醇摻燒比時的能耗率變化2007年2月農(nóng)機化研究第2期230or/mn轉(zhuǎn)速下不同乙醇摻燒比時排氣溫度隨負荷的變化曲線。從圖中可以看出,隨著乙醇摻燒比純柴油增大,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)動機的熱量損失,從而提高了發(fā)動機的熱效率。負荷百分比/%由以上分析可見,柴油機摻燒乙醇后,其經(jīng)濟(b)不同乙醇摻燒比時的煙度變化性、排放性較原機都將產(chǎn)生較大的改變;由排氣溫度的改變還可以看出,通過進氣管噴醇的方式摻燒400乙醇后,發(fā)動機混合氣的形成及燃燒規(guī)律均發(fā)生了一純柴油300較大的改變。實驗結(jié)果表明,這些改變在一定程度E10A上都是有利的。200E25E404結(jié)論1)該系統(tǒng)在柴油機上易于改造,柴油、乙醇的分配比例分開控制。柴油摻燒乙醇后,對柴油機的負荷百分比/%c)不同乙醇摻燒比時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時的負荷特性可達到或超過原機的動力性。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決定的。醇類燃料是含氧燃料,易負荷時尤為明顯,最高煙度下降率高達80于稀燃,且醇類比烴類旳燃燒速度和火焰?zhèn)鞑ニ俣?)摻燒乙醇后,柴油機的排氣溫度下降,熱快,燃燒持續(xù)期短,后燃減少,這些都使其燃燒趨效率提高,能耗率下降。ε25時較理想,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15‰%熱比烴類大兩倍,其由進氣管、進氣道進入氣缸的4)在不同轉(zhuǎn)速和負荷下,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)動機的部分廢熱和余熱,參考文獻減少了熱量的損失,提高了熱效率。[1]周龍保,內(nèi)燃機學[M.北京:機械工業(yè)出版社3.2煙度分析1999圖3(b)與圖4(b)分別給出了1750/mn和[2]王賀武,周龍保.含氧燃料添加劑對柴油機性能和2300r/mn轉(zhuǎn)速下不同乙醇摻燒比時煙度隨負荷的排放的影響[].內(nèi)燃機學報,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)燃機代用燃料研究[M.上海:上海交排氣煙度明顯降低,在中高負荷階段尤為明顯,最大出版社,1985高煙度下降率高達80%[ 4] Al ter nate Ful es Committee of the Eng i 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: So有所減少,從而減少了成煙的物質(zhì);其次,乙醇是ci ety of Aut omot i ve Engi neeri ng, INC. P1041-含氧燃料,燃燒時有自供氧作用,使得燃油局部缺1074.氧生成碳粒的機會減少;此外,由于乙醇的氣化潛[5]許鋒,杜寶國.在柴油機上燃用乙醇柴油的實驗熱大,進入氣缸后使得缸內(nèi)的壓力和溫度均比原機研究[].機電設(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)動機的性能合更完善;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,中國煤化工司向分層燃燒系3.3排氣溫度分析統(tǒng)燃用酢CNMHG內(nèi)燃機學報圖3(C)和圖4(c)中分別給出了1750/mn和2000(1):b2007年2月農(nóng)機化研究第2期Improving Carbon-smoke Exhausting for Diesel Engine UsingDiesel/alcohol dual fueYE Zhong-hui, WEI Zhi-kangGuangxi University, Nanning 530004, China)Abstract: A Diesel/Alcohol dual fuel injection experimental system controlled by PC is introduced firstly. Thisis developed based on the advanced technology of hardware and virtual instrument. The experimentalstudied on the TY295d 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: alcoho(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, ChinaAbstract: 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 minimumKey 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(l 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 doseaugmented from 41.57J/m2 to 262.36/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 centralized.Key words: plant protection; ultraviolet reactor; simulation analysis; CFD; disinfectV凵中國煤化工CNMHG