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【QC229】车用乙醇汽油发动机性能的实验研究【开题报告+任务书】,qc229,乙醇汽油,发动机,性能,机能,实验,试验,研究,钻研,开题,报告,讲演,呈文,任务书

内容简介：

毕业 论文 中期 检 查表 填表日期 迄今已进行 7 周剩余 9 周 学生姓名 姚春宇 系部 汽车 与交通工程 学院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 朱荣福 职称 讲师 从事 专业 车辆 工程 是否外聘 是否 题目名称 车用乙醇汽油发动机性能的实验研究 学 生 填 写 毕业设计工作进度 已完成主要内容 待完成主要内容 1、 选题 ，领取任务书并 撰写开题报告 2、 确定研究方案 3、 查阅资料，做好实验前准备工作 4、 完成实验，准备中期答辩 1、 分析实验数据 2、 撰写论文 3、 修改论文 4、准备答辩 存在问题及努力方向 学生签字： 指导教师 意 见 指导教师签字： 年 月 日 教研室 意 见 教研室主任 签字： 年 月 日 毕业设计 任务书 学生姓名 姚春宇 系部 汽车与交通工程学 院 专业、班级 车辆工程 07指导教师姓名 朱荣福 职称 讲师 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 否 题目名称 车用乙醇汽油发动机性能的实验研究 一、设计（论文） 目的、意义 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。乙醇以其独特的理化特性在发动机上正得到越来越广泛的应用。 国内外的学者对乙醇汽油进行了大量的研究，结果表明 ： 在发动机未作任何改动或优化调整 时，发动机燃用小比例 (乙醇体积分数低于 15%)乙醇汽油混合燃料时的动力性和经济性与燃用 90#汽油基本一致。目前国内对乙醇汽油的研究主要还集中在燃用乙醇汽油和纯汽油时发动机的性能对比上，而在研究过程中发动机的结构参数和运行参数没有进行任何调整。但是，乙醇以一定比例掺人汽油后必然会使燃油的物化性质发生变化，那么在原有发动机的结构参数和运行参数条件下，发动机燃用乙醇汽油其性能是否得到充分发挥成为人们关注的问题。 二、设计（论文）内容、 技术 要求 （研究方法） 论文 内容： 依托日行贷款实验室，建立发动机台架，通过 实验研究以下内容： 1. 分析乙醇汽油的理化特性； 2. 通过乙醇汽油与汽油的发动机台架试验，对比研究其动力性、 经济性 、常规 排放性能 、三元催化转化效率以及燃烧特性 。 技术要求 ： 1 发动机功率、油耗、排放以及三元催化转化效率对比数据曲线； 2 示功图以及燃烧放热规律曲线 ； 3 对试验数据分析，得出合理结论。 、设计 （论文） 完成后应提交的 成果 发动机功率、油耗、排放对比数据曲线和示功图以及燃烧放热规律曲线 2论文 （ 2 万字以上） 四、设计 （论文） 进度安排 1、第一周 选题 ，领取任务书 2、第二周第三周 撰写开题报告 ，开题答辩 3、第四周 确定研究方案 4、第五周第七周 完成实验 ，准备中期答辩 5、第八周第十周 分析实验数据 6、第十一周第十三周 撰写 论文 7、第 十四 十五周 修改论文 8、第十六周 准备答辩 9、第十 七周 毕业答辩 五、主要参考资料 1黄 付强 . 乙醇一汽油灵活比例电控发动机性能研究 D2钱叶剑，谈建，左承基，滕勤 . 车用乙醇汽油对电喷汽油机性能影响的实验研究 J. 内燃机学报 ， 3 赵志国 . 我国车用乙醇汽油使用对车辆性能影响及发展建议 J. 汽车节能 ， 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 毕业设计（论文）指导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导 记录 （ 指导内容 、存在问题及解决 思路 ） 通过朱老师的讲解，明确了选题目的及方向，了解所需的文献和书籍，并根据任务书的内容查找相关的资料。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 把搜集到的资料拿给朱老师，朱老师对资料进行了详细的阅读，告诉我那些是对我所做的设计 有用的，让我们重点学习这些资料，然后确定自己的设计方案，告诉撰写开题报告的一些注意事项。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 朱老师对我初步完成的开题报告进行了指导，告诉我设计内容和需要解决的问题和技术路线需要改进，参考文献的格式等问题。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 毕业设计（论文）指导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 将完成的开题报告拿给朱老师让朱老师签字，朱老师给我详细的讲解了开题答辩时的一些注意事项。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 朱老师对实验方案的思考方向给我做了提示和建议，避免思考误区。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 和朱老师讲解自己的实验方案思路，朱老师提出修改意见，督促我学习之前知识的断层。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 业设计（论文）指导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 朱老师对我的实验方案作出修改，布置我着手实验准备工作。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 朱老师检查实验准备工作并作出指导。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 讨论实验材料和部分简单实验装置的采购 。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 业设计（论文）指 导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 继续研究实验材料的采购和混合燃料的调配 。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 朱老师布置我进一步整理和完善方案，开始着手撰写论文，等待实验 。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 撰写论文并且 咨询了朱老师 一些注意事项 ，朱老师给了详细的解答。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 业设计（论文）指导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 撰写论文， 告诉我实验拖后。朱老师告诉我根据理化特性预测实验结果，试分析原因 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 拿出分析结果给朱老师看，朱老师指出分析的错误，指导我正确的分析方向。告诉我完成中期检查表。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 将初步的中期检查表拿给朱老师，朱老师对其中的主要内容和待完成的主要内容进行了修改，告诉我回去修改，并告诉 我中期检查时的一些注意事项。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 业设计（论文）指导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 继续撰写论文，指导我如何改正中期检查中出现的错误。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 继续撰写论文，注意排版的规范性。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 朱老师检查论文前部分的进度，指出明显的错误，督促我抓紧进度。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 业设计（论文）指导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 检查之前错 误的修改。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 通知实验事宜，以及实验的注意事项。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 指导我如何处理和分析实验数据。 学生 （记录人） 签名： 指 导教师 签名： 业设计（论文）指导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 检查数据处理的结果， 绘出曲线以及得出结论 是否正确，教我如何选用实验数据。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 确定最后选用的数据，着手实验部分章节的撰写。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 对常规性能分析过程中的错误进行了指证，以及曲线的规范性。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 业设计（论文）指导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 检查常规性能错误的修改和三元催化转化效率分析过程中的错误。 学生 （记录人） 签名 ： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 查看上一章节的修改，指导我如何分析燃烧特性。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 检查燃烧特性的分析，检查论文中结论是否有不当之处，并提出修改意见。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 业设计（论文）指导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 拿完整论文给朱老师检查，指出排版的错误，抓紧修改，准备预答辩。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 检查论文是否 修改 完善， 进一步修改。 学生 （记录人） 签名： 指导教 师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 并对预答辩的注意事项进行讲解，为本周的预答辩做准备。签字允许预答辩。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 业设计（论文）指导记录 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 集中对预答辩发现的问题进行讲解和指导，督促抓紧修改，一定要重视。 学生 （记录人） 签 名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 检查修完后成果，让我进一步检查，排版细节。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 日期 2011点 土木楼实验室 指导方式 面授 指导记录 （指导内容、存在问题及解决 思路 ） 对答辩的注意事项进行讲解，签字语序答辩。 学生 （记录人） 签名： 指导教师 签名： 毕业设计（论文） 开题报告 设计（论文）题目 :车用乙醇汽油发动机性能的实验研究 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 学 生 姓 名 : 姚春宇 导 师 姓 名 : 朱荣福 开 题 时 间 : 2011 年 2 月 28 日 指导委员会 审查意见： 签字 ： 年 月 日 毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 姚春宇 系部 汽车与交通工程学 院 专业、班级 车辆工程 07导教师姓名 朱荣福 职称 讲师 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是否 题目名称 车用乙醇汽油发动机性能的实验研究 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 1、 研究 现状 国内外的学者对乙 醇 汽油进行了大量的实验结果表明 :在发动机未作任何改动或优化调整时，发动机燃用小比例醇类混合燃料时的动力性和经济性与燃烧汽油基本一致，排放性能得到改善。据中国汽车技术研究中心 所做的夏利、富康、桑塔纳三种轿车车型 12辆车、各行驶 8万 明 :使用体积含量为 10%的乙醇汽油，无论是电喷式或化油器式发动机，在用车辆不需要对发动机进行改动，即可正常使用 ;尾气排放中 大降低率已达 5%，算术平均降低率 郑州、洛阳、南阳三市试点中也证实了这一点。另外，燃用小比例的乙醇汽油混合燃料，燃料供给系统无需进行改造，而且混合燃料及汽油可以交替使用，扩充加油站等分配供应系统的投资也较少，因此体积含量 为 10%的乙醇汽油得到广泛应用 。 目前中国大多数推广省市中乙醇汽油占汽油的销售使用量比例都较高，且还在进一步提高，可是因为原料、成本和技术问题，中国在乙醇汽油的推广中也遇到一些阻碍，后因政策支持，技术进步等原因，使得乙醇汽油的推广得以顺利进行。 总体看来，乙醇汽油的使用及推广是中国大势所趋， 2006 至 2010 年期间， 车用乙醇汽油将在国内更多地区推广。 2、 目的和意义 伴随着工业和社会的快速发展，人类对石油燃料的需求越来越高，但因为石油资源有限，所以能源短缺成为一个令人担忧的问题。 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。 必须寻找其他的能源以部分或者完全替代我们当前正在使用的燃料。甲醇和乙醇是最常用的燃料和燃料添加剂，但制造甲醇需要天然气和煤等不可再生资源，而我国的天然气等资源并不富足，所以如果依靠甲醇作为燃料的话，很难实现能源自给 ;而乙醇可以通过农作物发酵和蒸馏得到，所以可以看成是一种可再生能源，乙醇是比较理想的汽油增氧剂 于以乙醇为燃料的发动机排放的 因此乙醇有可能成为一种 能够满足可持续发展要求的燃料另外对于无铅汽油来说，甲基叔丁基醚 ( 污染地下水资源和危害人体健康，所以在将来有可能用乙醇来代替 是从经济和环保的角度出发，研究乙醇代替甲醇作为燃料也更为有利。同时乙醇的辛烷值高于汽油，可以提高发动机的抗爆震性能，因此，如果使用乙醇作为燃料，可以提高压缩比以改善发动机的热效率和输出功率。但是另一方面如果使用纯乙醇作为燃料的话，就 必须对发动机进行改装，所以最好是把研究重点放在乙醇 /汽油的混合燃料上，从而避免改装发动机。 二、 设计（论文） 的基本内容 、 拟解 决的主要问题 1. 基本内容 (1) 分析乙醇汽油的理化特性 。 (2)确立实验与研究方案。 (3)建立 实验台架 ， 对比研究乙醇汽油与汽油 的 动力性、经济性及排放性能 。 (4)分析实验数据，得出合理结论。 2 拟解决的主要问题 乙醇汽油理化特性对于发动机性能的影响 ：相同的试验台架，采用乙醇汽油和汽油分别进行动力性、经济性及排放性能试验，试验结果不同；工况并且试验台架（发动机）都相同，分析原因为乙醇汽油和汽油的理化特性不同。 三、 技术路线（研究方法） 四、 进度安排 1、第 1 （ 2 月 28 日 3 月 13 日） 选题 ，领取任务书并 撰写开题报告 2、第 3 周 （ 3 月 14 日 3 月 20 日） 确定研究方案 3、第 4 （ 3 月 21 日 4 月 3 日） 查阅资料，做好实验前准备工作 4、第 6 （ 4 月 4 日 4 月 17 日） 完成实验，准备中期答辩 5、第 8 （ 4 月 18 日 5 月 8 日） 分析实验数据 6、第 11 5 月 9 日 5 月 29 日） 撰写论文 7、第 14 （ 5 月 30 日 6 月 12 日） 修改论文 8、第 16 周 （ 6 月 13 日 6 月 19 日） 准备答辩 9、第 17 周 （ 6 月 20 日 6 月 26 日） 毕业答辩 课题调研与 收集资料 确立 实验 总体方案 乙醇汽油的动力性 、 燃油经济性 和排放性能 普通 汽油的动力性 、 燃油经济性 和排放性能 整理并分析实验数据 撰写并完善论文 五、 参考文献 1 孙济美 ,郭英男 ,洪伟 ,刘忠长 ,许思传 ,张纪鹏 ,孙志军 一 ) 世界汽车技术发展跟踪研究 (五 )J. 汽车工艺与材料 ,2002,11. 2 吴小虎 J2003,3 鲍晓锋 ,刘泽砚 J1995,03. 4 钱伯章 J2004,02. 5 陈进富 ,陆绍信 ,朱亚杰 J1996,05. 6 王春杰 ,王玮 ,汤大钢 ,崔平 J2004,04. 7 饯叶剑 ,谈建 ,左承基 能影啊的试验研究 J2006,4. 8 吕兴刁 ,侯玉春 J 2006,4. 9 赵志国 . 我国车用乙醇汽油使用对车辆性能影响及发展建议 J. 汽车节能， 10 何邦全 ,闫小光 ,王建昕 J2002,5. 11 饯叶剑 ,谈建 ,左承基 J2006 ,4. 12 黄付强 汽油灵活比例电控发动机性能训究 D13 刁洪军 D吉林大学 ,2007. 14 of in I on 2007(32). 15 of of 2007 (86). 六、备注 指导教师意见： 签字 ： 年 月 日 本科学生毕业论文 车用乙醇汽油发动机性能的实验研究 系部名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 学生姓名： 姚春宇 指导教师： 朱荣福 职 称： 讲师 黑 龙 江 工 程 学 院 二一一年六月 s 011龙江工程学院本科生毕业论文 I 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（ 和 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 同时也会引起个别工况下 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 ； 燃烧特性黑龙江工程学院本科生毕业论文 he of In to of by of of of an is to to a of on a of 10 20 on of of of of of a of O C be to Ox of as as 目 录 摘要 I 1 章 绪论 1 题的目的及意义 1 醇汽油混合燃料的研究现状 2 外研究现状 2 内研究现状 2 究内容 3 第 2 章 乙醇汽油理化特性研究 4 醇 理化性质 4 醇汽油的热值计算 5 章小结 7 第 3 章 乙醇汽油发动机性能研究 8 验装置仪器 8 验方案 11 力性分析 12 响因素分析 12 验结果分析 13 油经济性 14 放特性分析 18 速工况下排放特性分析 18 氧化碳（ 放特性分析 18 氢化合物（ 放特性分析 20 氧化物（ 放特性分析 23 章小结 26 第 4 章 乙醇汽油的三元催化转化性能研究 27 元催化转化器的构造及反应原理 27 黑龙江工程学院本科生毕业论文 元催化转化器的构造 27 元催化剂的主要反应步骤 27 元催化转化器的化学反应 27 醇汽油三元催化转化效率研究 28 章小结 31 第 5 章 乙醇汽油燃烧特性的研究 32 功图分析 32 烧持续期 33 章小结 35 结论 36 参考文献 37 致谢 39 附录 A 40 附录 B 43 黑龙江工程学院本科生毕业论文 1 第 1 章 绪 论 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 吨，比 2003年增长 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 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黑龙江工程学院本科生毕业论文 2 后将大有裨益。 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。 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 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。 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 研究了燃用 20 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 于 6 辆在用车上进行实验发现，当乙醇含量高于25时， 乙醇含量提高到 40时，总碳氢化合物 (放在最初的时候先增加了一点，而后随着 M A 同时发现 四种混合燃料的 放曲线呈先减小而后增大的趋势。 2002 年 人 8在一台闭环控制发动机上研究发现，加入乙醇可以使 0 90和 20 80，并且 与乙醇含量的多少关系不大，但这一结论仍需进行实验验证。 H S 人 9燃用 行实验，发现60对减少尾气排放产生了重大的作用，在低转速下 种混合燃料平均分别减少了 11和 与 高转速下，燃用 内研究现状 在动力性和燃油经济性方面，许沧粟和杜德兴 10同时发现：发动机燃用混合燃料后，不影响功率、扭矩等的使用性能，无须对发动机进行改装；掺烧乙醇后，有利于改善发动机的燃烧状况，降低能耗率。 何帮全 11等人在一台电喷汽油机上燃用 发现：在怠速工况下，燃用混合燃料可显著降低 排放， 效果最明显。 高祥等人 12在一台多点电 喷汽油机上实验，发现在低转速时 ， 三效催化器对排放黑龙江工程学院本科生毕业论文 3 中 中高转速时随负荷的增加净化效率降低；对 且三效催化器的净化效率与乙醇的含量、发动机的转速和负荷有关。 究内容 目前，国内外对乙醇汽油混合燃料的研究主要集中在及一些高比例混合燃料 (如 比例的燃料 )上面，结合我国国情 (资源条件、汽车工业水平等 )，本论文希望通过对三种低比例的混合燃料 (20)的动力性能、经济性能、排放和燃烧特性进行研究分析，从而为我国乙醇代用燃料汽车的 研究和扩大应用范围提供有价值的理论和技术支持。 研究目的在于通过对在同一台电喷发动机上燃用三种低比例乙醇汽油混合燃料后的动力性能、经济性能、排放和燃烧特性进行对比实验，评价三种混合燃料在电喷发动机上的动力性能、经济性能、排放和燃烧特性，以便在实际应用中，充分发挥乙醇燃料的优点，使其在电喷汽油发动机上发挥更好的作用，为乙醇燃料的继续推广应用打好理论基础，拟从以下几个方面展开研究： 20)的理化特性进行分析； 取分别燃用三种燃料后的 常规 特性 数据 和燃烧数 据 ， 评价发动机燃用混合燃料后的动力性能和燃油经济性 ； 比分析燃用混合燃料后的排放特性和三元催化转化效率； 比分析燃用混合燃料后的燃烧特性。黑龙江工程学院本科生毕业论文 4 第 2 章 乙醇汽油理化特性研究 醇理化 性质 乙醇俗称酒精，化学分子式为 燃机燃用的汽油、柴油等是烃类燃料，而乙醇是烃基与 羟基 (成的有机化合物。乙醇分子中含有 羟基 这一特点是乙醇燃料与烃类燃料不同的根本所在。乙醇含有一个 羟基 ，属于一元醇，它的来源较为丰富，具有一定的可再生性。表 2 表 醇与汽油的主要理化性质比较 项目 乙醇 汽油 化学分子式 8辛烷为例） 氧含量（ m%） 沸点（ C ） 0 220 低热值（ MJ/ 热值（ MJ/ 化潜热（ kJ/ 862 297 自燃温度（ C ） 420 260 370 辛烷值 111 91 理论空燃比（ m/m） 火极限（空气中的容积比 %） 19 基 (能与水以任意比例互溶，而烃类燃料憎水性强，因而乙醇与烃类燃料的相容性较差。在常温下，只有醇含量很低或很高时，才可能互溶。 为 在燃烧过程中有自供氧效应，这意味着同样质量的燃料完全燃烧所需的空气质量就相对较少，有利于高原地区的应用 ;同时它能比在同样的进气条件下 ，乙醇由于自身含氧则使燃烧过程得到改善，燃烧较为均匀，局部富氧和局部缺氧的概率减少，热效率提高，燃烧过程组织的好，则发动机的动力性、经济性及排放性都可以得到改善。乙醇与汽油掺烧，可使混合燃料即乙醇汽油也变成为含氧燃料。 助于燃油 会使产生气阻的倾向大，并且其中缺少高挥发性成分，对冷起动不利。而且两者的凝固点都比黑龙江工程学院本科生毕业论文 5 较低，在低温环境下都能正常使用。 有汽油的 因此，与燃用汽油相比，在同等的热效率下，醇类燃料的有效质量燃油消耗率 高。 是汽油的 。高的汽化潜热及低的蒸气压将导致混合气形成和起动困难，但它在进入进气管、进气道或者进入气缸后，能吸收沿途管道壁面和燃烧室周围高温零件壁面的热量，使自己蒸发，有可能提高充气效率。通常通过增加发动机进气加热系统或废气预热空气系统，提高进气温度，改善混合气形成及燃烧，改善乙醇汽车的低温起动性。 高，为 111，若在汽油中添加乙醇可以有效提高汽油的辛烷值。因此，使用乙醇汽油的发动机可适当提高压缩比来提高热效率，从而获得较好的动力性能和经济 性能 13 。 汽油更容易稀燃。能在比较稀的混合气状态下工作，而且不会因空燃比得不到精确控制而导致间断着火 ;能够允许在稀混合气工作时，较大自由的选择运转工况，这将有利于提高经济性并且降低排放污染。稀燃是一种节能燃烧和完善燃烧的形式，有利于提高热效率，而且压缩比越高，负荷越大，越容易稀燃。 醇汽油的热值计算 燃料的热值有高热值和低热值之分。高热值是燃料完全燃烧后发出的热量加上燃烧产物之一的水蒸气冷凝后放出热量的总和，它是燃料完全燃烧后所能发出 的总热量。低热值是高热值减去水的汽化潜热后的热值。发动机排气中的水蒸汽所含的冷凝热，实际上是难以回收的，所以燃料的热值常用低热值表示。发动机是进行热功转换的热机，燃料所含热量是发动机输出功率的能量来源，因而燃料低热值是评价燃料性能的一个重要指标。 乙醇汽油混合燃料的理论近似热值可以 通过计算得到。根据混合燃料中乙醇和汽油的体积分数，以及测取的混合燃料的密度，可以计算出混合燃料中乙醇和汽油的质量分数，然后按照下式 14对混合燃料的质量低热值 （ 式中， 乙醇汽油混合燃料的质量低热值，单位为 MJ/ 混合燃料中汽油的质量百分比，单位为 %； 汽油的质量低热值，单位为 MJ/ 混合燃料中乙醇的质量百分比，单位为 %； 黑龙江工程学院本科生毕业论文 6 乙醇的质量低热值，单位为 MJ/ 根据混合燃料中各成分的体积百分比，可以通过下式换算得到相应的质量百分比14: V += ( ( 低热值计算过程如下 : %90 =+ =+ = 将计算得到的 得到 : 样经过计算可得到其它四种混合燃料的质量低热值。实验用三种嫩料的质量低热值如表 表 燃料的质量低热值 10 量低热值（ MJ/ 计算混合燃料理论混合气的热值，首先要计算混合燃料的理论质量空燃比，可以按照下式 14进行计算 : += (中， 质量比 ): 质量比 )； 质量比 )。 汽油的理论空燃比 (质量比 )为 醇的理论空燃比 (质量比 )为 以它的理论质量空燃比 : L=样经过计算可得到其它三种混合燃料的理论质量空燃比。实验用燃料的理论空燃比 (质量比 )如表 列。 黑龙江工程学院本科生毕业论文 7 表 燃料的理论空燃比 燃料 10 料理论空燃比 据燃料的热值和空燃比，可以按照下式 14计算乙醇汽油混合燃料混合气的热值 : += 1 (式中， 乙醇汽油混合燃料混合气的热值，单位为 MJ/ 过量空气系数； L 理论空燃比 (质量比 )。 在理论混合气状态下，过量空气系数 =1，可以根据燃料的质量低热值和理论空燃比计算混合燃料理论混合气的热值。仍以 例，则它的理论混合气热值 : +=同样经过计算可得到 理论混合气的热值。实验用三种燃料的理论混合气的热值的计算结果见表 表 燃料的理论混合气热值 燃料 10 论混合气热值（ MJ/ 章小结 本章概述了乙醇和乙醇汽油混合燃料的理化性质，并分别与汽油进行了对比，结果表明 : 醇汽油一定程度上变成了含氧燃料，辛烷值提高，可以改善燃油品质，优化发动机燃烧，降低排放。 论空燃比和理论混合气热值均随着乙醇体积含量的增加而逐渐降低 。 两 种乙醇汽油混合燃料的质量低热值及其理论混合气的热值与汽油相差不大，可以作为石油的替代燃料。 黑龙江工程学院本科生毕业论文 8 第 3 章 乙醇汽油发动机性能研究 验装置仪器 实验是在我院汽车工程实验中心进行的。本论文实验数据采集，主要是通过 析和记录排放数据 ;利用发动机测试控制仪测量并由 2000测控系统软件来设置发动机各种工况，并记录各 工况下所需测量的实验数据。实验所用主要测量仪器名称、型号等参数见表 测试系统总体布置如图 表 验用测量仪器 测量仪器名称 用途 型号 东安发动机 研究对象 4动机测控系统 控制各种工况 能油耗仪 记录油耗 路直采排放分析系统 排放信号采集 MA 涡流测功机 负荷特性 流测 功 机测 试 控 制 系统燃 烧 分 析 系统双 路 直 采 分 析 仪 计 算 机图 试系统总体布置示意图 黑龙江工程学院本科生毕业论文 9 表 动机主 要技术参数 排量 缩比 10 点火方式 多点电喷 最大功率 /转速 85000大扭矩 /转速 500却方式 水冷 工作方式 自然吸气 气缸排列形式 L 气缸数 4 电涡流测功机型号是 柱感应式，如图 用所示，是用来测量动力机械各种特性的试验仪器。本机适用于中、小型功率电机、汽车、内燃机、燃气轮机、水轮机、工程机械、林业、矿山、石油钻采等机械的性能试验，也可作为其它动力设备的吸功装置。 图 主要特点： （ 1）结构简单，操作维护方便。 （ 2）制动力矩大，测试精度高，工作稳定。 （ 3）转动惯量小，动态响应速度快。 （ 4）与测控系统配套，可实现自动化操作。 技术指标： （ 1）最大励磁电压： 0V； 20V； （ 2）最大励磁电流： A； A。 黑龙江工程学院本科生毕业论文 10 （ 3）冷却水压： 出水温度升高时，适当加大水压使出水温度降低。 （ 4）冷却水流量：冷却水量取决于进水、出水的温差和吸收功率的大小。 （ 5）测功机出水温度：小于 55。 （ 6）工作方向：左旋或右旋，连续工作。 （ 7）扭矩测量精度： （ 8）转速测量精度： lr/ 图 在设计过程中吸取了奥地利 司发动机自动测控系统的成功经验。它是为满足发动机制造业不同类型柴油机、汽油机、天然气、液化气性能试验和出厂试验而精心设计的大型测控系统，可与国内外各种不同的水力、电涡流、电力测功器以及各种型号的烟度计、废气分析仪等配套，用于控制和测量发动机的转速、功率、燃油 /燃气消耗量、温度、压力、流量等各种不同类型的参数 油门 (水门 )励磁驱动控制两个单元，用于控制和测量发动机的转速、扭矩、功率、温度、压力、流量等。 图 发动机测试控制系统 该排放分析仪 如图 要 功能介绍 : 指定工况测试功能 :根据用户需要 ，将汽车发动机置于用户指定工况运行，可测量此时的废气排放数据，可从事汽车及发动机排放性能测试和催化转化效率测试。 故障诊断、分析和维修指导功能 :通过对测量的废弃参数变化情况的分析，帮助黑龙江工程学院本科生毕业论文 11 判断汽车排放超标的原因，并提出修理建议，指导故障诊断和维修。如 :判断废气控制系统中三效催化器的好坏，空气滤清器是否过脏等。 气路泄漏自检功能 :将取样探头前端用阻塞帽阻塞，进行“气路泄漏自检”操作，可检测整个气路有无泄露现象。 图 放分析系统 验方案 实验目的 在怠速工况下，评定发动机的排放特性。 实验方法 在怠速工况下，待发动机运转稳定 2分钟后开始测量。 测量项目 实验目的 在规定转速下，评定发动机部分负荷下的排放特性和燃油经济 性。 实验方法 在适当转速下进行，发动机转速不变，从小负荷 始，逐渐开大节气门，每次多加载 至 行测量。转速分别固定在 :1600r/ 2000r/400r/800r/每个测量点，待发动机运转稳定 2分钟后开始测量。 测量项目 油消耗率、三元催化转化效率。 黑龙江工程学院本科生毕业论文 12 门开度 下实验 实验目的 在规定转速下，评定发动机 80%负荷下的排放特性、燃烧特性和动力性。 实验方法 在适当转速下进行，节气门保持全开， 发动机转速不变。测量点 :1500r/ 2000 r/2500 r/3000 r/ 3500 r/每个测量点，待发动机运转稳定 2分钟后开始测量。 测量项目 排放值、有效功率、转矩、不同的曲轴转角对应的缸压、瞬时放热率和累计放热率。 力性分析 响因素分析 汽油发动机的动力性能可以用平均有效压力 是发动机单位气缸工作容积输出的有效功，而平均有效压力可以通过下式来进行计算 15。 = （ 式中， 位为 位为 MJ/ 质量比 )； 发动机的充气效率； 发动机的有效热效率； 发动机进气管状态下的空气密度（ Kg/ 下面对式 (的参数分别进行分析。 v ，和进气密度 a 发动机的充气效率 v ，是实际进入气缸的新鲜工质量与进气状态下充满气缸工作容积的新鲜工质量的比值。乙醇的汽化潜热值约是汽油的 ，其产生的冷却效应可以有效降低压缩负功，提高发动机的充气效率 ;而 发动机的进气密度 a 与温度有关，乙醇汽油混合燃料的汽化潜热较高，混合燃料蒸发汽化，一定程度上可以使进气温度得以降低，使进气密度 a 升高。因此充气效率 v ，和进气密度 a 提高，平均有效压力 e 。 黑龙江工程学院本科生毕业论文 13 发动机的有效热效率是内燃机实际循环指示功与所消耗的燃料热量的比值，可 以用下式进行计算 15。 = 式中， e 发动机的有效热效率； 有效燃油消耗率，单位为 g/h ； 乙醇汽油混合燃料的质量低热值，单位为 MJ/ 发动机的有效热效率和有效燃油消耗率成反比，知道其中一个，就能计算出另外一 个。根据实验记录的数据，可以计算出对比实验中，发动机燃用 有效热效率，实验中发动机燃用三种燃料后的有效热效率都不高， 有效热效率都低于燃用 有效热效率。可见，有效热效率 e 降低，会导致平均有效压力 在发动机实际运行当中，过量空气系数 和混合气的空燃比 A/F 都是变化的，这里讨论的是理论空燃比状态下的情况，即 =1，式子 (的分式部分可以表示为 ，从表 以看出 :两种低比例的乙醇汽油混合燃料的 值略低于汽油，但与汽油相差不大 ;随着混合燃料掺醇比例的增大，混合燃料的 值是逐渐减小的。所以在理论空燃比下，两种低比例乙醇汽油混合燃料 20 略低于与汽油。 根据的数据计算得到的结果见表 种燃料的 值 燃料 10 值 实 验结果分析 在实验中，为了解掺醇率对发动机动力性能的影响，对油门开度 80%工况下，发动机燃用三种燃料后的输出和转矩进行了测取，如图 黑龙江工程学院本科生毕业论文 14 6075901051201351501000 1500 2000 2500 3000 3500 4000转速 （ r / 转矩（0 20图 80%油门开度时转矩 从图 可以看出 :80%负荷工况运行时，发动机燃用各种燃料后得到的转矩曲线变化趋势相同，燃用 20的扭矩相差不大。 发动机在 80%负荷工况下运行时，节气门 开度一样 ，电喷汽油机的控制策略为开环控制，混合燃料喷射持续时间与 相同，那么喷入的燃料体积与 同，由于混合燃料的热值低，发动机燃烧同样体积喷油量的乙醇汽油 混合燃料后所释放的总热值有所降低，将会导致循环放热量减少造成发动机功率和扭矩有所下降。然而另一方面，乙醇的汽化潜热值约是汽油的 产生的冷却效应可以有效降低压缩负功，混合燃料的蒸发汽化，可以使进气温度得以降低，充气效率得以提高，使得平均有效压力 定程度上又可以保证发动机的动力不致降低。所以，在不改动发动机的情况下，发动机燃用乙醇汽油混合燃料时，动力性能与 是略低于 油经济性 图 发动机在部分负荷工况下燃用各种燃料后测得的燃油消耗率变 化曲线。从图中可以看出三种工况下，伴随着负荷的逐渐加大，燃油消耗率曲线呈现出降低的趋势 ； 同时混合燃料的燃油消耗率基本上均高于 且随掺醇比例的增加而依次增加，这是因为乙醇汽油混合燃料的质量低热值和理论混合气热值均低于以在同样的运行工况下，为了使发动机输出相同的动力，就需要燃烧更多的混合燃料，并不是燃烧热效率的恶化所致。 黑龙江工程学院本科生毕业论文 15 2003004005006007008000 10 20 30 40 50 60 70 80转矩( N . m )燃油消耗率(g/0 20图 600r/的燃油消耗率 2003004005006007008000 10 20 30 40 50 60 70 80转矩(N. m)燃油消耗率(g/0 20图 2000r/黑龙江工程学院本科生毕业论文 16 2003004005006007008000 10 20 30 40 50 60 70 80 90转矩(N. m)燃油消耗率(g/0 20图 2400r/因为乙醇的热值远低于汽油的热值 ，所以用燃油消耗率来比较乙醇汽油混合燃料的经济性并不全面。因此，为了提高发动机燃用混合燃料时燃料消耗的可比性，在比较燃油消耗率的同时引入能量消耗率 (能耗率 )来进行不同燃料在不同工况下为发动机提供总能量的比较。其处理公式如下所示 : Ee=be (中， 能耗率，单位为 MJ/h； 燃油消耗率，单位为 g/h；