乙醇油發(fā)動機改進關鍵技術實驗研究,乙醇,發(fā)動機,改進,改良,關鍵技術,實驗,試驗,研究,鉆研 實驗項目 基于轉(zhuǎn)速的乙醇油發(fā)動機燃油經(jīng)濟型對比試驗 實驗日期 2011.05.15 指導教師 齊曉杰 同組人數(shù) 1 實驗地點 土木樓1樓盤測功機實驗室 實驗類型 □驗證性 ■綜合性 □設計性 □其他 一、實驗目的 1．通過比較試驗找出乙醇摻雜比例對發(fā)動機燃油經(jīng)濟性的影響規(guī)律； 2．通過實驗對乙醇油發(fā)動機存在問題進行分析； 二、實驗儀器設備 FC2000發(fā)動機測控系統(tǒng) FC2100智能油耗儀 東安發(fā)動機 1.實驗用汽油機 汽油機采用東安發(fā)動機 型號4G18系列發(fā)動機如圖3.1，該發(fā)動機動力表現(xiàn)優(yōu)異，4G18型發(fā)動機的排量為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)動機具有結(jié)構(gòu)緊湊、排量適中、動力性好、安全性高、用途廣泛等特點，是經(jīng)濟型轎車的理想動力裝置，適合為家用轎車和多功能車配套。由于該產(chǎn)品采用4氣門多點電子噴射等科技含量較高的新技術，使其不但完全滿足我國新的排放法規(guī)的要求，而且達到了“歐洲3"和“歐洲4"排放標準。 圖1 東安發(fā)動機4G18系列發(fā)動機 表1 東安發(fā)動機4G18系列發(fā)動機信息 2.FC2000發(fā)動機自動測控系統(tǒng) FC2000發(fā)動機自動測控系統(tǒng)如圖3.2在設計過程中吸取了奧地利AVL公司SUCK公司發(fā)動機自動測控系統(tǒng)的成功經(jīng)驗。測控儀采用數(shù)字增量電壓控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速／轉(zhuǎn)矩且無擾動切換控制；液晶顯示測量參數(shù)，使測控儀的易操作性、及發(fā)動機轉(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)議和模塊化設計技術；各種不同的傳感器輸出的信號，集中到CAN智能模塊調(diào)理成標準的數(shù)字信號，并通過總線網(wǎng)絡進行傳輸，可使多套測控系統(tǒng)組成局域網(wǎng)絡，便于集中管理。 圖2 FC2000發(fā)動機自動測控系統(tǒng) FC2000發(fā)動機自動測控系統(tǒng)是為滿足發(fā)動機制造業(yè)中各種不同類型的柴油機、汽油機、天然氣、液化氣發(fā)動機性能試驗和出廠試驗而精心設計大型測控系統(tǒng)。它可與國內(nèi)外各種不同的水力、電渦流、電力測功機配套使用，用于控制和測量發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率、燃油及燃氣消耗量、溫度、壓力、流量等各種不同類型的參數(shù)。 主要特點： （1）采用先進的CAN現(xiàn)場總線通訊協(xié)議，符合國際標準IS011898 （CAN）。 （2）具有簡化的網(wǎng)絡特性，并可使多套測控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，系統(tǒng)的功能擴展不需要重新布線，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、負荷，保證控制的穩(wěn)定性。 （4）各種控制特性的無擾動切換。 （5）多種控制特性可滿足發(fā)動機試驗的要求。 （6）模塊化設計使結(jié)構(gòu)簡化，具有無可比擬的可靠性和可維護性。 （7）數(shù)字密碼授權，保證了測控儀關鍵參數(shù)不能越權操作。 （8）越限三級報警（報警、保護、緊急停車）。 （9）功能齊全的軟件支持。 （10）各測量參數(shù)的數(shù)字化標定，取代了傳統(tǒng)的電位器標定。 （11）用戶可隨意編制線性化表格，以運用各種非線性輸出的傳感器。 技術指標： 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.變換工況過渡時間：不大于los 3. FC2100油耗儀 FC2100智能油耗儀是精心設計的FC2000系列發(fā)動機自動測控系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。主要用于測量各種汽油機，柴油機、電噴發(fā)動機的燃油消耗。FC2100智能油耗儀采用一體化設計技術，油耗測量和顯示儀表集于一體，可以獨立的完成發(fā)動機燃油消耗的測量。FC2100智能油耗儀采用先進的CANBUS現(xiàn)場總線技術，具有簡化的網(wǎng)絡特性，使多臺測試儀器聯(lián)網(wǎng)成為可能。同時保留了標準的RS232C串行接口，可方便的與通用微型計算機或其它智能儀表組成更高級的測試系統(tǒng)，或?qū)崿F(xiàn)遠程控制。FC2100智能油耗儀的稱重部分采用全密封設計，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)動機和電噴發(fā)動機。 FC2100智能油耗儀具有以下優(yōu)點： 采用一體化設計技術，傳感器和二次儀表集于一體，是一個獨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；采用先進的CANBUS現(xiàn)場總線技術，具有簡化的網(wǎng)絡特性，使多臺測試儀器聯(lián)網(wǎng)成為可能；保留了標準的RS232串行接口，可方便的與通用微型計算機或其他智能儀表組成更高級的測試系統(tǒng)，或?qū)崿F(xiàn)遠程控制；兼有平均油耗和瞬時油耗測量的雙重功能；平均油耗時間可任意設置，并有掉電保護功能；可以超量程測量；任何油面都可進入測量，而不必每次測量前先充油，減少了電磁閥動作次數(shù)，從而延長了電磁閥使用壽命；采用先進的數(shù)字標定技術，使儀器的標定十分方便而簡單；設有標定密碼，在無授權的情況下不能任意修改，保證參數(shù)的準確性；全密封設計，燃油不會溢出，保證使用的安全性。 三.實驗方案 (1)怠速實驗 實驗方法 發(fā)動機空轉(zhuǎn)，在不同轉(zhuǎn)速下進行測量。實驗中測量點的轉(zhuǎn)速分別選取為1 600r／min，2000r／min和2400r／min，2800r／min在每個測量點，待發(fā)動機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定1分鐘后開始測量。 ⑨測量項目 不同工況下的燃油消耗率 （2）部分負荷工況實驗 ①實驗目的 在規(guī)定轉(zhuǎn)速下，評定發(fā)動機部分負荷下的燃油經(jīng)濟性。 ②實驗方法 在適當轉(zhuǎn)速下進行，發(fā)動機轉(zhuǎn)速不變，從小負荷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。記錄實驗數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)速分別固定在：l600r／min，2000r／min和2400r／min，2800r／min在每個測量點，待發(fā)動機運轉(zhuǎn)穩(wěn)定1分鐘后開始測量。 ③測量項目 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.實驗分析 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 伴隨著負荷的逐漸加大，燃油消耗率曲線呈現(xiàn)出降低的趨勢；同時，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，這是因為乙醇汽油混合燃料的質(zhì)量低熱值和理論混合氣熱值均低于純汽油，所以在同樣的運行工況下，為了使發(fā)動機輸出相同的動力，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。 圖是汽油機在1600r/min、2000r/min、2400r/min和2800r/min時燃用純汽油和三種乙醇汽油的負荷特性曲線圖。從圖中可以看出，汽油機燃用乙醇時其耗油率平均增加。說因為乙醇汽油中含有乙醇，乙醇的熱值低于純汽油，所以在發(fā)動機動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。這主要是因為在大負荷時電控汽油機的空燃比是開環(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，使得自含氧的促進燃燒作用不明顯。 教師評語 實驗內(nèi)容較完整□ 實驗內(nèi)容完整□ 實驗內(nèi)容基本完整□ 實驗內(nèi)容不完整□ 結(jié)論正確□ 結(jié)論基本正確□ 結(jié)論不正確□ 報告書寫較認真□ 報告書寫認真□ 報告書寫一般□ 報告書寫不認真□ 成績 優(yōu)□ 良□ 中□ 及格□ 不及格□ 指導教師簽字： 2010年 月 日 注：欄內(nèi)項目可根據(jù)實際情況增減、變動