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摘 要
本次论文的题目是车用乙醇汽油发动机性能的实验研究。为了缓解汽车工业的飞速发展所带来的能源紧张和环境污染双重压力，研制开发清洁代用燃料以及合理的资源利用已成为日益突出的现实性课题。所谓车用乙醇汽油，就是把变性燃料乙醇和汽油以一定比例混配形成的一种汽车燃料。
本论文在对纯汽油（E0）和E10和E20做了部分工况外特性和负荷特性实验基础上，对发动机的动力性、燃油经济性、排放特性和燃烧特性也做了一定的研究与分析，发现燃用混合燃料的动力性有所降低，但与原机相差不大:以质量计的燃油消耗率明显增加，但以热值计的能耗率保持良好，燃油经济性有所降低燃烧特性分析从根本上分析了乙醇汽油动力性不足的原因。燃用乙醇汽油混合燃料后，尾气排放中的CO和HC能够明显得到降低，但同时也会引起个别工况下NOx排放量的增加。燃料三元催化转化效率与燃料的的含醇量以及发动机的负荷和转速有关。
关键词：乙醇汽油；动力性；燃油经济性；排放特性；燃烧特性
ABSTRACT
The topic of the paper is Ethanol Gasoline Engine Performance Study. In order to alleviate the rapid development of automobile industry brought about by the energy shortage and environmental pollution dual pressures of clean alternative fuel research and development and the rational use of resources has become the reality of an increasingly prominent issue. The so-called vehicle ethanol gasoline, is to denatured fuel ethanol and gasoline mixture to form a certain percentage of motor fuel.
This thesis on pure gasoline (E0) and made a part of the E10 and E20 external characteristics and load conditions based on the experimental characteristics of the engine power, fuel economy, emission characteristics and combustion characteristics are also done some research and analysis found that mixed fuel burning power performance decreased, but with little difference between the original machine: the mass of the fuel consumption rate was increased, but the energy consumption rate of heat value of the good, have lower fuel economy burn Analysis of a fundamental lack of ethanol causes gasoline. Fuel ethanol blended gasoline fuel, emissions of CO and HC can be reduced significantly, but operating conditions will also cause the individual to increase NOx emissions. Catalytic fuel conversion efficiency and the amount of fuel containing alcohol as well as the engine load and speed related.
Keywords: Ethanol Gasoline; Dynamics; Fuel Economy; Emissions Characteristics；Combustion Characteristics
目 录
摘要I
AbstractII
第1章 绪论1
1.1 选题的目的及意义1
1.2 乙醇汽油混合燃料的研究现状2
1.2.1 国外研究现状2
1.2.2 国内研究现状2
1.3 研究内容3
第2章 乙醇汽油理化特性研究4
2.1 乙醇理化性质4
2.2 乙醇汽油的热值计算5
2.3 本章小结7
第3章 乙醇汽油发动机性能研究8
3.1 实验装置仪器8
3.2 实验方案11
3.3 动力性分析12
3.3.1 影响因素分析12
3.3.2 实验结果分析13
3.4 燃油经济性14
3.5 排放特性分析18
3.5.1 怠速工况下排放特性分析18
3.5.2 一氧化碳（CO）排放特性分析18
3.5.3 碳氢化合物（HC）排放特性分析21
3.5.4 氮氧化物（NOX）排放特性分析23
3.6 本章小结26
第4章 乙醇汽油的三元催化转化性能研究27
4.1 三元催化转化器的构造及反应原理27
4.1.1 三元催化转化器的构造27
4.1.2 三元催化剂的主要反应步骤27
4.1.3 三元催化转化器的化学反应27
4.2 乙醇汽油三元催化转化效率研究28
4.3 本章小结31
第5章 乙醇汽油燃烧特性的研究32
5.1 示功图分析32
5.2 燃烧持续期33
5.3 本章小结35
结论36
参考文献37
致谢39
附录A40
附录B43
第1章 绪 论
1.1 选题的目的及意义
目前，世界的石油资源口趋减少，石油燃料的短缺现象已经出现，并且日益严重。2004年，我国每天的石油需求为80万吨，全年共消耗石油3亿吨，其中进口1.2亿吨，比2003年增长34.8%，这对我国的能源安全造成了巨大的威胁。另外，随着汽车保有量的增长，约占能源总需求量40%的车用燃料的消耗量与日俱增，巨大的燃油消耗不仅对口益枯竭的石油能源造成巨大压力，同时大量燃油燃烧不当所排放出的污染物已成为威胁人类生存的主要因素[1]。因此，寻求资源丰富、环境友好和经济可行的代用燃料已成为人类待解决的重大问题。国家在新颁布的汽车产业发展政策中明确指出鼓励使用节约能源的柴油汽车和混合动力汽车，同时加大对使用可再生能源汽车的推广，比如在黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽等省燃用乙醇汽油。
发展生物能源，农民将直接受益。“三农”一直是党中央、国务院非常重视的问题，推广乙醇汽油等生物能源的初衷就是为了给丰产的玉米等农作物寻找出路、消化陈化粮、避免谷贱伤农[2]。生物能源有助十带动大宗粮食深加工及相关产业的发展，实现农副产品的增值和转化。现阶段，燃料乙醇的生产原料主要是陈化粮，陈化粮问题解决后，燃料乙醇生产应立足于粮食主产区，作为调节市场供求的一种手段(以消耗低品质粮食为主)，纳入到粮食生产、消费和饲料生产、消费的产业循环中，它只会促进和保障粮食生产和粮食安全[3]。同时，还可以积极发展木薯、红薯、甘蔗、甜高粱等不与口粮(小麦、稻谷)生产争地、争水的高产、高糖或耐旱、耐盐碱的代粮经济作物，为生产燃料乙醇开发更多的原料储备[4]。从发展的眼光看，最终解决燃料乙醇大量使用的原料问题将转向纤维，依靠生物技术、基因技术等高新技术的发展。通过筛选种植高能、高产的植物；利用我国大量的农业废弃资源(桔杆)和工业废弃物资源，开发和实现利用纤维质生产酒精技术的产业化，可以为燃料乙醇生产提供取之不尽、用之不竭的可再生植物原料[5]。
发展生物能源，在环保方面的意义同样深远。就乙醇汽油而言，由于加入燃料乙醇，乙醇汽油中含氧量增加，作为尾气的一氧化碳和碳氢化合物的燃烧更充分，使汽车尾气中的这两项指标分别下降3.08%和13.04污染物的排放明显减少[2]，生产燃料乙醇所需的玉米和小麦是可再生资源，在其生长过程中大量吸收二氧化碳。这对履行新《京都议定书》规定的排放标准，缓解经济高速发展所带来的人与环境保护方面的矛后将大有裨益。
1.2 乙醇汽油混合燃料的研究现状
目前在乙醇汽油混合燃料的实验研究方面，国内外主要集中在混合燃料的燃烧和排放特性方面，而国外在这两方面的研究都较为深入和成熟。
1.2.1 国外研究现状
在发动机燃用混合燃料后的动力性和燃油经济性方面，l 986年Hamdan和Jubran[6]两人发现，通过向汽油中添加5％的乙醇，可以使发动机获得最佳的功率输出和部分负荷工况下4％～2 1％的热效率的提高。A1．Hasan 发现使用乙醇汽油混合燃料可以增加有效功率、扭矩、容积热效率和有效热效率，同时可以减少有效燃油消耗率。
M．A．Ceviz和F．Ynksel[7]研究了燃用E0、E5、E10、E15和E20后50个循环的燃烧循环变动，结果表明：混合燃料有利于降低循环变动，从而改善发动机的燃烧和排放特性，提高发动机的动力性、经济性并改善排放性能。
国内在上述方面的研究还尚未见报道，而在尾气排放及其的催化转化方面，国内的研究就比较深入了。
1995年Guerrieri和Caffrev[8]于6辆在用车上进行实验发现，当乙醇含量高于25％时，C02的排放减少；当乙醇含量提高到40％时，总碳氢化合物(THC)排放在最初的时候先增加了一点，而后随着CO的减少而逐渐降低。
M．A．Ceviz和F．Yuksel[7]同时发现四种混合燃料的CO和HC的排放均低于汽油，排放曲线呈先减小而后增大的趋势。2002年Hsieh等人[8]在一
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