柴油甲醇组合燃烧柴油机控制策略的研究与应用

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1、摘要节能和环保是目前内燃机所面临的两大问题，寻求清洁有效的替代燃料是解决这两大问题的一种途径。甲醇是一种较清洁的替代燃料，不仅含氧量商、燃烧充分、有害排放物少，以煤制取甲醇的技术以较成熟，生产成本也较低，而且我国是一个煤资源很丰富的国家，因此，甲醇是内燃机较理想的替代燃料之一。柴油机具有热效率高、燃料消耗率低、输出扭矩大、HC、CO和C02的排放低等优点。在车用内燃机上得到越来越广泛的应用。在柴油机上燃用甲醇能有效地降低碳烟和NO。的排放，因此，柴油机燃用甲醇的技术得到了人们广泛的重视。由于甲醇的物化特性，决定了在柴油机上直接燃

2、用甲醇存在一定困难。所以，本文提出了柴油／甲醇组合燃烧(DMcC)的理论，利用甲醇在部分工况、部分替代柴油并用柴油引燃甲醇的方法来实现甲醇在柴油机上的应用，不仅有效地降低了柴油机碳烟和NO。的排放，而且避免了柴油机在冷启动、暖机、低速、低负荷工况未燃HC和醛类有害物质的排放。根据柴油／甲醇组合燃烧的理论，研究了柴油／甲醇组合燃烧在自然吸气式直喷柴油机和涡轮增压柴油机上应用的控制策略，并结合现代控制理论和电子技术，开发和研制了柴油／甲醇组合燃烧电控系统。试验结果表明，与原机相比，在自然吸气式直喷柴油机上，柴油，甲醇组合燃烧对柴油机

3、碳烟排放降低幅度在50％以上，NO。排放降低27％以上，CO和HC的排放有一定的改善，当量比油耗降低7％以上。在涡轮增压式柴油机上，柴油／甲醇组合燃烧对柴油机碳烟排放降低在25％以上，NO。排放降低10％以上，当量比油耗降低2．8％以上。柴油／甲醇组合燃烧对柴油机的动力性有所改善。另外，含水lO％的甲醇和粗甲醇与柴油组合燃烧也能获得较好的效果。在试验过程中，电控系统对甲醇的控制准确、稳定、可靠。柴油／甲醇组合燃烧在柴油机汽车上的实际应用表明，甲醇对柴油的替代率能达到35．1％，经济性有所改善，而汽车的加速性能得到明显提高。在30

4、GF一3型柴油发动机组上的实际应用表明，柴油／甲醇组合燃烧和基于模糊控制方法的电控系统，能够适应发电机负载的变化，对柴油机转速进行准确、有效的控制，能保持发电机输出电压和频率的稳定，其波动率控制在5％范围以内。柴油／甲醇组合燃烧能够有效地降低柴油机的有害排放，在一定程度上也缓解柴油机对石油资源的消耗，因此，对我国的节能和环保事业是十分有益的。关键词：组合燃烧，控制策略，甲醇，柴油机，排放，应用AbstractAtpresent，energyconservingandenvironmentprotectionaretwoissue

5、sintheICEindustry．ItiSakeywaytodevelopcleanandSIIfficientalternationfuels．Withregardtoalternationfuels，Methanolisapromisingliquidenergycarrierforcleanburning．Furthermore，itsC／}Iratioisalsolowandcontainingoxygen．causingcompletecombustionwithlittlesmokeandasignificantr

6、eductionofthespecificCO，emissions．MethanOliSefficientlyproducedatlowcostfromcoalthatisveryabundantinChina，Meanwhile，dieselengineshavemanyadvantages，sucharehi曲erheatefficiency,lowerbrakespecificfuelconsumption，largeroutputtorqueandlessexhaustemissionssuchasHC，COandC02

7、．Therefore，dieselenginesareincreasingwidelyemployedinvariousfields．Today,primaryattentionhasbeenincreasinglyfocusedonfueledmethan01dieselenginetechnology．ThisPaDerdescribeselectronicallycontrolleddiesel／methanOlcompoundcombustionmodewhichSHfficientlydecreasessmokeand

8、NOxsimultaneously．ThephysicochemicalpropertiesofmethanolaredeterminedtOhavealittledifficultyinthedieselenginedirectlyfueledmethan01