汽车试验与测试技术试验报告

1、XXXXX 学院试 验 报 告课 程 名 称:汽车试验与测试技术年级/专业/班:学 生 姓 名:学号:指 导 教 师:院:学XXX 大学实验报告一、 试验目的甲醇/柴油反应活性控制压燃燃烧技术通过进气道喷入低活性、易挥发的甲醇燃料，爆性好的特点，协调控制两种燃料比例，实现可控的高效、清洁燃烧。但存在碳氢化合物 和 CO 有关。因高负荷时缸内温度、压力、活性与小负荷时差距很大，小负荷的排放与大负荷时排放规律不尽相同，如在大负荷时，甲醇燃料含有氧原子，随着甲醇替代率增加，导致缸的影响规律，有必要探究在大负荷时，过量空气系数对双燃料发动机的排放影响。二、 试验所用器材试验采用某 4 缸电控高压共轨柴

2、油机，原机达国五排放水平，具体参数如表.1，发动机如图 1 2 建成甲醇/柴油双燃料 RCCI/柴油双燃料 RCCI发动机采用两套引燃柴油采用缸内高压直喷。台架示意图如图3 所示，甲醇供油系统含甲醇箱、耐腐蚀油管、甲醇泵、燃油压力表、甲醇共轨管、甲醇喷油器。 1 )-1torque/(Nm) speed/(rmin )-11XXX 大学实验报告图 图 图3 1.柴油箱 2. FCMA 瞬态油耗仪 3.燃油稳压阀 4.柴油高压共轨 5.轨压传感器 6.测控系统 7.甲醇油箱 8.FCMA瞬态油耗仪 9.甲醇轨 10.甲醇压力表 11. 双纽线流量计 12.增压中冷器 13.电子节气门组件 14.

3、排气背压调节阀15.缸压传感器 16.测功机 17.排放分析仪1.Diesel tank 2. FCMA fuel meter 3. Fuel pressure regulator valve 4. Diesel high pressure common rail 5. Rail pressure sensor6. control and analysis system 7. Methanol tank 8. FCMA methanol meter 9. Methanolrail 10. Methanol pressure gauge 11.Flow meter 12. Turbocharge

4、 and intercooler 13. Electronic throttle assembly 14.Exhaust back pressure regulator15.Cylinder pressure sensor 16.Dynamometer17. Emission analyzer三、试验原理的经济性、动力性和排放性。将甲醇消耗量按等热值折合为柴油，再加上作为引燃剂的柴油量即为双燃料模式下的总油耗，当量燃油消耗量按下式计算：hm m mMh）DMD式中，m 为 RCCI模式下的柴油喷油量，m 为 RCCI模式下的甲醇喷油量，；DM2XXX 大学实验报告h =19.89 MJ/kg

5、为甲醇的低热值；h =42.5 MJ/kg 为柴油的低热值。MD发动机的过量空气系数（）为混合气体中空气质量与燃油所需理论空气量之比，其计算公式如下：m=）l m +l mDDMM式中，m 为进气质量流量 l =14.3为柴油理论空燃比；l =6.45 为甲醇理论空燃比。airDM相应减少，减少的柴油量对应所做的功由甲醇燃料提供。甲醇在着火前喷入，在缸内形成预混合燃烧和扩散燃烧的比例影响发动机的性能，甲醇替代率定义为每循环喷入缸内M的甲醇热值占循环供油量总热值的比例，按下式计算：m hM M）m hMm hM MD DRCCI 模式下把甲醇消耗率等热值转化为柴油后计算得到的总的有效燃油消耗率，

6、按下式计算：b m P 3）ee下式计算：3.610 P3）em hDual Det式中，P为发动机功率，kW。e3XXX 大学实验报告四、试验过程与内容甲醇/柴油 RCCI柴油机的试验环境温度为 25 2000 m）环境，试验采用的甲醇为 99%浓度的燃料甲醇，柴油为 0#柴油。采集的数据有最大缸压、排气温度、小时油耗、NOxPMHCCO2CH3、未燃甲醇 、甲醛 。集试验数据时，等待发动机运行稳定后采集，每个数据点采集 5 组，每次采集间隔 5 5 3 组数据的平均值作为该工况的试验值，尽可能的降低因信号干扰带来的误差和人为采集导致的误差。THC 排放较高，燃烧不稳定；高负荷工况下易发生爆

7、震。因此试验选取定转速（最大转矩转速 2000 r/min）的小负荷（负荷率 25%）其中 25%负荷下甲醇替代率为 015%，100%负荷下替代率为 027% 1 30%35%40%60%80%100%。表 柴油预喷正时Pre injectiontiming（bTDC）14.0柴油主喷正时Main injectiontiming（bTDC）1.3甲醇替代率Substitutionrate节气门开度Throttleopening（）负荷率Load rate（）25（）0153010010020.46.1027301004XXX 大学实验报告五、结果与分析、讨论在2000r/min100%1 所

8、示：燃烧变得充分，缸内燃烧温度整体上升，当过量空气系数从1.35 增加到1.60 时，缸内局部会形成高温富氧燃烧区域，使得在不同甲醇替代率下的氮氧化合物平均增加9.4%，最大增幅在12%甲醇替代率下，增长幅值为。当过量空气系数约为1.42 附近时氮氧化合物的生成速率开始变缓，原因是过量空气系数较大时，未参与燃烧的空气量增多，这部分空气会带走大量热量，从而降低火焰温度，氮氧化合物的生成能力减弱。图1：100%负荷排放125012001150)mpp(1100物合化1050氧氮12%替代率21%替代率27%替代率10009509001.351.401.45 1.50 ()1.551.60如图2 是

9、2000r/min，过量空气系数对烟度排放的影响，在100% 负荷，烟度排放随着过量空气系数的增加而降低。100% 负荷过量空气系数从1.35 增加至1.60 时，最小降幅为纯柴油模式，降低幅值为20%。最大降幅是甲醇替代率为27%时，降幅为33.3%。双燃料模式中平均降幅为29%。相比与纯柴油模式下，烟度的降幅均有很大的提升。这是因50汽化潜热，喷进气道会降低进气温度而增加其密度，因此在加速时喷进一定量的甲醇，可以达到消除冒烟的目标，抑制碳烟生成。5XXX 大学实验报告图2：100%负荷排放0.120.110.100.090.080.070.0612%替代率21%替代率27%替代率)%(M度

10、P烟1.351.401.45 1.50 ()1.551.60如图3 是2000r/min，过量空气系数对THC 排放的影响，在100%负荷下，THC 排放1.35 增加至1.60 THC排放增加幅值比纯柴油模式下的增幅大，THC 排放增幅最大的时 12%替代率，增幅为80.8%。相比于纯柴油模式下，。主要是因为甲醇燃烧后主要生成的是水和二氧化碳，排放的THC THC 的平均增幅为69.7%THC 的生成与缸内当量比有关。随着过量空气系数增加，缸内混合器浓度降低，造成反应链断裂，不利于碳氢氧化和活性自由基积累，不完全燃烧产物增多，导致THC 排放随过量空气系数的增加而增加。图3：100%负荷排放

11、300250200)mpp(150CHT12%替代率21%替代率27%替代率1005001.351.401.45 1.50 ()1.551.606XXX 大学实验报告如图4 是2000r/min，过量空气系数对CO 排放的影响。在100% 负荷，过量空气系数从1.35 增加至1.60 时，双燃料模式下的CO 排放随过量空气系数变化不大。平均增长幅值为10.7%。主要原因在于：是CO 是燃烧过程的中间产物，它的生成主要是受燃烧室温度影响，随着甲醇替代率的增加，缸内燃烧温度下降，CO 氧化反应速率变慢，且在膨胀和排气过程中受到化学反应动力学的控制，CO 排放增加，但增加的速率很缓慢。图4：100%

12、负荷排放900800700600)mpp(5004003002001000OC12%替代率21%替代率27%替代率1.351.401.45 1.50 ()1.551.60如图5 是2000r/min，过量空气系数对未燃甲醛HCHO排放的影响。在100%负荷，52.5%。过量空气系数从1.35 增加至1.60 时，替代率为12%、21%、27%时HCHO 的排放分别增长为57.6%、50%、50%。甲醛排放随着过量空气系数的增加而增加。随着过量空气系数增加，氧浓度增加，有利于甲醛的生成。在双燃料模式中甲醛来自于两部分，一部分是来自气缸中，另一部分时来自排气管中。来自气缸中时因为甲醇氧化反应中断。

13、排气管中尾气停留时间长，氧浓度高有利于甲醇氧化为甲醛。7XXX 大学实验报告图5：100%负荷排放100806040200)mpp(OHCH12%替代率21%替代率27%替代率1.351.401.45 1.50 ()1.551.60如图6 是2000r/min，过量空气系数对未燃甲醇MEOH排放的影响。在100%负荷，82.3%。过量空气系数从1.35 增加至1.60 时，替代率为12%、21%、27%时MEOH 的排放分别增长为83.7%84.8%78.3%MEOH排放增长最大的是甲醇替代率为21%。在100%负荷下，增加过量空气系数，混合气浓度降低，缸内可燃混合气过稀，火焰无法传播，部分甲

14、醇为参与燃烧和氧化，甲醇排放随着过量空气系数的增加而增加。图6：100%负荷排放200180160140)120mpp(100HOE806040200M12%替代率21%替代率27%替代率1.351.401.45 1.50 ()1.551.60如图7 是2000r/min，过量空气系数对 排放的影响。双燃料模式的 排放低于纯8XXX 大学实验报告柴油模式。随甲醇替代率与过量空气系数增加而降低。在100%负荷、过量空气系数在1.35 增加至1.60 时，纯柴油模式降幅最小为10.4% 。过量空气系数增加对排放降低最有利的是双燃料模式中替代率为21%时，降幅达到了10.7%。图7：100%负荷排放

15、原机)mp p(2OC过量空气系数 ()六、结论在100%9.4%。原因是随着过量空气系数的增加，燃烧变得充分，缸内燃烧温度整体上升，有利于氮氧化合物生成。烟度排放量随随着过量空气系数的增加而降低，降低幅值为20%28.6CO 排放随着过量空气系数变化不大明显，在双燃料模式下的平均增长幅值也仅为10.7%THC排放随着过量空气系数增加而增加，平均增长幅值高达69.7%。HCHO 和MEOH 在纯柴分别为52.5%82.3%。 排放量随甲醇替代率与过量空气系数增加而降低，下降平均幅值为10.6%。9XXX 大学实验报告七、试验原始数据图1： 过量空气系数氮氧化合物氮氧化合物氮氧化合物氮氧化合物p

16、pm原机12%替代率97021%替代率94427%替代率9211.384561.405481.423761.475291.529351.5934911601193119912061217122310331054106010689909689949981001100410091015101710211077图2： 过量空气系数烟度%烟度烟度烟度原机12%替代率0.121%替代率0.0927%替代率0.081.384561.405481.423761.475291.529351.593490.120.1070.1050.1040.1030.10.0950.0910.0870.0840.080.08

17、60.0810.0780.0740.070.0750.0710.0650.0620.06图3： 过量空气系数THCppm原机THCTHCTHC12%替代率9921%替代率14327%替代率1831.384561.405481.423761.475291.529351.59349172025283033109141156167162180216220238263286297179228309图4： 过量空气系数COppm原机COCOCO12%替代率39421%替代率57327%替代率8301.384561.405481.423761.475291.529351.59349323233333334403416421432584593603621840850860870445646884图5： 过量空气系数HCHOppmHCHOHCHOHCHO原机12%替代率21%替代率27%替代率1.384561.405481.423761.475291.529351.5934911.21.61.81.92.233434850515254657075808166909697989910XXX 大学实验报告图6： 过量空气系数MEOHppmMEOHMEOHMEOH原机12%替代率21%替代率27%替代率1.384561.405481.423761.475291.529351.593