甲醇—汽车发动机代用燃料的特性及应用前景_分析

题目甲醇汽车发动机代用燃料的特性及应用前景分析学院专业年级姓名学号时间汽车发动机代用燃料的特性及应用前景分析摘要甲醇作为点燃式汽油机的代用燃料之一，由于其理化特性不同于汽油，其燃烧特性也与汽油不同。本文研究了点燃式甲醇燃料发动机的燃烧特性，由研究发观，在可用混合气浓度范围内，甲醇发动机的热效率高于与此对应的汽油机。其主要原因是甲醇发动机的滞燃期和主燃期短，燃烧速率高，最高燃烧压力循环变动小。关键词甲醇；汽油；点燃式发动机；燃烧正文我国的能源状况是“缺油、少气、富煤”，根据我国能源特点，开展利用煤或天然气制作甲醇，作为内燃机比较现实的代用燃料，特别是在点燃式发动机上的应用也已没有更多的技术难度，是解决我国石油资源短缺的一条道路。甲醇不仅具有与汽油近似良好的燃烧性能，而且具有排放低、辛烷值高、抗爆性好、资源相对比较丰富、工艺成熟、成本低、运输方便等优点。下面就物理特性和化学特性两方面对甲醇和汽油进行对比。一、性质对比项目甲醇汽油化学式CH30HC4C12化合物碳含量（质量比）3758588氢含量（质量比）1251215质量成分氧含量（质量比）500020密度（KG/L）0791072075理论空燃比（质量比647147雷德蒸汽压（378）（MPA）0037005009沸点（）64530190凝固点（）9857闪点（）1143自燃温度（）470260370层流燃烧速度（CM/S）523947水中溶解度（KJ/KG）互溶100200汽化潜热（KJ/KG）1109310燃料低热值（MJ/KG）19924452空气中燃烧上限体积百分数（）36576温度（）433012体积百分数（）6114空气中燃烧下限温度（）743质量低热值（MJ/KG）26672836容积低热值（MJ/M）356382理论混合气热值摩尔低热值（MJ/KMOL）797855研究法（RON）1128496马达法（MON）927084辛烷值RONMON/21027090二、对燃烧特性的试验分析1、试验装置试验研究工作是在解放牌CA6102型车用汽油机的单缸试验机上进行的，发动机采用半楔型燃烧室缸径1016MM,行程L143MM，压缩比为74，标定转速3000RMIN。试验用甲醇为纯度在99以上的精制甲醇，对比试验用汽油是国产80号车用汽油。整个试验系统采用两个燃料供给系统，分别供给汽油和甲醇。在化油器下部装有可调换热器，对进入的甲醇空气可燃混合气进行预热，把混合气控制到最佳温度状态，即混合气进气干温度为L113。用CB一366燃烧分析仪测取发动机示功图并进行燃烧分析。2、试验条件为更好地比较使用甲醇和汽油两种燃料后燃烧过程的特征，在整个试验过程中保持发动机转速2000RMIN不变，节气门全开，进气预热最佳。可燃混合气浓度的改变用调整化油器供入的燃料量来实现。对不同燃料和不同混合气浓度来说，其点火正时均调至最大扭矩时的最小点火提前角。试验中压缩比的改变是通过增加缸垫厚度或更换平顶活塞来实现的，所以压缩比的变更量是有限的，最低为666，最高值为827。3、甲醇燃料滞燃期点燃式发动机的滞燃期是指从火花塞跳火时刻到形成稳定火焰中心并得以向外扩展传播所经历的时间，以曲轴转角表示。从点火时刻开始到L0质量燃烧率这段时闾定义为滞燃期，与诸多因素有关，受燃料性质和可燃混合气浓度的影响较为突出。混合气偏浓时，层流火焰传播速度最快，滞燃期最短。随着过量空气系数A不断增加，混合气浓度变稀，滞燃期增加，如图1所示。不论是汽油还是甲醇都清晰地表明了这样的规律。但由于甲醇燃料本身具有CH比小，层流火焰速度高的特点，使火焰中心形成的时间大大缩短，这样与汽油相比，滞燃期明显缩短。在整个所测混合气浓度范围内，甲醇发动机的滞燃期大约比汽油机缩短了35CA。相对于汽油，甲醇燃料具有较宽的可燃稀限，从而使发动机在稀混合气下具有更稳定的着火与燃烧特性。图1混合气浓度对滞燃期的影响4、甲醇发动机的火焰传播特征点燃式发动机中火焰中心形成后，在混合气浓度和温度合适的条件下，火焰开始扩展传播，直到燃遍整个燃烧室，从而达到最高燃烧压力和最高燃烧温度。这个时期是以火焰传播为特征，可燃混合气的热量几乎全部集中于这个时期放出，常把它称为主燃期。主燃期一般定义为累积放热率从10到90之间的曲轴转角。为使热量更集中地放出，希望主燃期短一些为好。由于甲醇燃料层流火焰传播速度比汽油快，特别在稀混台气下更明显，因此即使混合气变稀，甲醇机的主燃期也没有过大地增加。所以与汽油机相比，主燃期缩短了17CA,这是甲醇机即使采用较稀的混合气仍能获得良好性能的原因之一。5、甲醇发动机的热效率通过前面对燃烧过程的对比分析可知，甲醇机汽油机有更短的燃烧期与更稳定的燃烧过程，因此应有更高的热效率。图2表示了甲醇机和汽油机的指示热效率T，随混合气浓度的变化关系。在整个A围内，甲醇机的热效率比汽油机高7L3。在稀混合气区，甲醇机燃烧期比汽油机更短，循环变动率更小，从而使其指示热效率相对汽油机提高得更明显。所以甲醇机在稀混合气区工作，更能发挥甲醇的有利特性，获得更高的经济性。图2混合气浓度对指示热效率的影响小结通过对同一台发动机燃用汽油和甲醇的燃烧过程分析对比可得出结论甲醇发动机的滞燃期和主燃期分别比汽油机缩短了35CA和17CA，别是在稀混合气下缩短得更明显。受滞燃期短的影响，甲醇发动机的循环变动率比汽油机低5080，即使很稀的混合气，其循环变动率也不超过10，显示了甲醇发动机良好的稀燃稳定性。由于甲醇燃料的燃烧过程迅速而稳定，因此甲醇发动机的热效率比汽油机高7L3。尤其是甲醇发动机的稀燃特性优越，充分利用其稀燃适应性，就能获得更好的经济性。因此充分利用其燃烧特性，可以得到良好的性能和经济效益。参考文