汽油—乙醇混合燃料发动机性能的研究

论文摘要

目前,节能和环保成为汽车工业的两大主题。乙醇作为一种可再生能源,用作汽车发动机燃料,既可以缓解石油资源紧缺的压力,又可以有效降低汽车尾气对环境的污染。国内外许多研究机构都致力于车用发动机燃用乙醇的研究,该项研究具有重要的理论研究意义和实际应用价值。本文以一台型号为TU32K（K2D）的直列四缸、水冷、四冲程、1.36升排量汽油机作为试验样机,对原汽油机供油系统进行了改造,设计建立了试验用电控发动机燃料供应系统,其特点是实现了汽油和乙醇的混合比例的连续可调。对改造后的发动机进行了部分稳态工况的标定,通过发动机性能对比试验,研究分析了乙醇体积分数在0-40%范围内的混合燃料对发动机性能的影响。应用模糊综合评价方法,得出五种乙醇掺烧比方案中E20的综合性能最优,既保证了发动机的动力性又能达到节能和低排放得要求。台架试验结果表明:在保持汽油机基本参数不变的前提下,从发动机的外特性曲线可以看出,汽油机的动力性能在低转速下降低,高转速下升高,变化幅度不大;随着乙醇体积分数的增大,燃油消耗率有所增加。对比研究了发动机的怠速排放,结果显示较高的乙醇体积分数会大大减少怠速时的CO和NOx排放量,但会增加未燃HC的排放量。其它稳态工况下CO、HC和NOx的排放量降低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 内燃机代用燃料概述
• 1.3 乙醇作为代用燃料的特点
• 1.3.1 乙醇的理化性质、燃烧特性
• 1.3.2 乙醇作为代用燃料的优缺点
• 1.3.3 汽油机掺烧乙醇的综合特点
• 1.4 乙醇内燃机的发展趋势
• 1.5 课题的研究意义及主要工作内容
• 1.5.1 课题来源及研究意义
• 1.5.2 主要工作内容
• 第2章 台架试验总体布置
• 2.1 发动机试验台架及主要仪器设备
• 2.2 燃料供应系统研究
• 2.2.1 乙醇燃料供给系统概述
• 2.2.2 燃料供应系统设计
• 2.2.3 主要部件介绍
• 2.2.4 燃料供应系统的优点
• 2.3 电控汽油喷嘴的流量特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 台架试验控制系统设计
• 3.1 发动机主要控制策略
• 3.1.1 主要控制策略概述
• 3.1.2 试验采用的控制策略
• 3.2 试验控制系统硬件
• 3.2.1 试验控制系统方案设计
• 3.2.2 发动机控制模块
• 3.2.3 电涡流测功机控制模块
• 3.2.4 电控单元的数据采集
• 3.2.5 发动机ECU 对执行机构的控制
• 3.3 试验控制系统软件
• 3.3.1 发动机控制模块软件设计
• 3.3.2 测功机控制模块软件设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 台架试验及结果处理
• 4.1 试验发动机稳态工况的标定
• 4.1.1 发动机标定概述
• 4.1.2 怠速工况的标定
• 4.1.3 起动工况的标定
• 4.1.4 大负荷及外特性的标定
• 4.1.5 部分负荷工况的标定
• 4.2 发动机试验性能测试
• 4.2.1 发动机动力性
• 4.2.2 发动机的经济性
• 4.2.3 发动机的排放性
• 4.3 最优乙醇体积分数的确定
• 4.3.1 确定评价因素
• 4.3.2 指标正规量化
• 4.3.3 确定评价指标的权重
• 4.3.4 确定评价结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢