醇汽油混合燃料与车用汽油对发动机排放性能试验

Equipment Manufacturing Technology No.12，2012
石油资源的日益减少是当今世界性的难题，目
前，我国已是石油净进口国家，在一定程度上严重威胁国家的能源安全。

相关专家针对国家能源发展的“十二五”规划的内容进行了前瞻性的分析并指出：新能源在国家的《战略性新兴产业发展规划》中是一个重要的方面。

国内汽车保有量的持续快速增长和石油资源紧缺的双重压力，使得醇类混合燃料推广应用的重要性日益突出，因此，开展醇类混合燃料在发动机上的应用试验研究具有实际意义。

本文的研究是基于发动机结构不作调整的条件下，用混合燃料中醇类燃料的比例分析为体积比10%乙醇、20%乙醇、15%甲醇、30%甲醇与93号汽油的混合燃料(即E10、E20、M 15、M 30)与燃料为93号汽油相对比。

1试验用仪器设备
1.1试验车辆及发动机主要参数
本文试验用发动机为桑塔纳2000GSi AJR 电控
燃油喷射发动机，其主要技术指标如表1所列。

1.2发动机性能对比试验用的主要测试仪器设备如
表2所列
2发动机排放污染物试验结果分析
发动机常规排放污染物是CO 、HC 和NO X 。

CO
是碳氢燃料在燃烧过程中生成的主要中间产物，可燃混合气的空气过量系数准a 与CO 排放量是呈正比
的；发动机排放中的HC 是未燃燃料的成分，
其来源在于：在缸内工作生成，主要是在燃烧过程中，未参加燃烧或未完全燃烧的碳氢燃料；曲轴箱窜气排入大气；燃料系统的蒸发。

发动机缸内工作生成的HC 排放浓度与空气过量系数有关，一般在混合气略稀（准a =1.1~1.2）时，未燃的HC 排放浓度最低；混合气
过浓和过稀均使HC 的排放浓度增加。

内燃机排放的NO X 绝大多数是NO ，温度、氧含量、反应时间是影响其生成的根本原因。

由于过量空气系数准a 既影响燃烧温度，又影响燃烧产物中的氧含量，因此，对NO X 排放浓度影响较大。

发动机燃烧气体的温度在准a ≈0.9时达到最高，但这时由于燃气中的氧含量低，抑制了NO 的生成；当准a 从0.9左右增大时，氧含量的增加效果大于燃烧温度下降的结果，NO X 排放量的峰值出现在对应准a ≈1.1的略稀混合气状态；如果准a
醇汽油混合燃料与车用汽油对发动机
排放性能试验分析
张林辉
（山西机电职业技术学院，山西长治046011）
摘要：介绍了不同醇汽油混合燃料和车用93号汽油对发动机CO 、HC 、NO X 排放对比分析。

基于发动机结构不作调整的条件下，在一台直列、水冷、四缸电控汽油机上进行试验。

试验表明，发动机燃用醇类混合燃料时的NO X 排放量，呈现混合燃料内醇类含量越高，NO X 、CO 和HC 的排放浓度降低的趋势。

关键词：甲醇汽油；乙醇汽油；发动机；排放性能中图分类号：TK421
文献标识码：A
文章编号：1672-545X （2012）12-0010-02
收稿日期：2012-09-09作者简介：张林辉（1972—），男，山西运城人，讲师，硕士学位，研究方向：机械制造教育。

表1
试验发动机主要技术指标
技术指标名称
型号型式
燃油供给方式压缩比总排量（L ）
标定扭矩[N ·m/(r/min)]标定功率[kW/(r/min)]
技术指标值
桑塔纳2000GSi AJR 直列、水冷、四缸电控燃油多点喷射9.51.781155/380074/5200
表2
测试仪器设备
仪器设备名称电涡流测功机发动机自动测控系统智能油耗仪废气分析仪
型号（规格）CW160FC2000FC2210NHA －501
《装备制造技术》2012年第12期
继续增大，由于温度下降效果明显，
NO X 排放量下降。

点火正时对内燃机NO X 排放也有较大影响，推迟
点火使最高燃烧温度降低，
NO X 的生成减少。

由于汽油机的最高燃烧温度与负荷有强烈顺变关系，所以，在大负荷时NO X 排放多，在小负荷时减少，但前提是在准a 相对不变的情况下。

实际上汽油机在接近全负荷时一般都会加浓混合气，导致NO X 排放下降[2]。

2.1发动机怠速运转排放污染物试验结果分析
试验燃料的发动机怠速运转排放污染物对比试验结果，如表3所列。

根据表3，当发动机燃用醇类混合燃料时，常规
排放污染物CO 、HC 、NO X 的含量均低于发动机燃用93号汽油时常规排放污染物的含量；发动机燃用醇
类混合燃料时的CO 和HC 排放量相近；
发动机燃用醇类混合燃料时的NO X 排放量，E20较E10下降较
多，M 30较M 15下降较多，呈现混合燃料内醇类含量越高，NO X 排放量越少的趋势。

从NO X 排放量的影响因素分析，醇类燃料的分子含氧特性和准a 相对93号汽油的增加，是减少CO 、HC 排放的有利因素、是导致NO X 排放量增加的因素。

但由于发动机是在怠速条件下运转，混合气燃烧温度不高，因此，使得发动机燃用醇类混燃料在怠速运转条件下的NO X 排放量并没有增加。

2.2全负荷速度特性排放污染物试验结果分析
试验燃料的发动机全负荷速度特性排放污染物对比试验结果如图1、图2和图3所示。

根据图1、图2、图3，在全负荷工况下，发动机燃用醇类混合燃料时的CO 和HC 的排放浓度均低于发动机燃用93号汽油时的排放浓度；发动机燃用E20时的CO 和HC 的排放浓度低于发动机燃用E10时的排放浓度；发动机燃用M30时的CO 和HC 的排
放浓度低于发动机燃用M15时的排放浓度；总体上
呈现混合燃料内醇含量越高，CO 和HC 的排放浓度降低的趋势。

发动机燃用醇类混合燃料时的NO X 排放量总体上低于发动机燃用93号汽油时的排放浓度，但发动机燃用不同醇类混合燃料时的NO X 排放浓度，M 30低于M 15、E10和E20，而M 15、E10和E20之间没有明显不同。

发动机在全负荷工况下工作
时，
准a 处于较小状态，醇类混合燃料较93号汽油相比准a 值偏大，是导致CO 和HC 的排放浓度降低的原因；而准a 值偏大对NO X 排放浓度的影响没有抵销醇类混合燃料汽化潜热大对燃烧温度的影响，使得发动机燃用醇类混合燃料的NO X 排放浓度降低。

3结束语
在进行怠速试验时，发动机燃用醇类混合燃料的CO 、HC 、NO X 的排放浓度均低于发动机燃用93号汽油时污染物排放浓度；发动机燃用醇类混合燃料时的NO X 排放量，呈现混合燃料内醇类含量越高，NO X 排放量越少的趋势。

在全负荷工况下，发动机燃用醇类混合燃料时的CO 和HC 的排放浓度均低于发动机燃用93号汽油时的排放浓度，总体上呈现混合燃料内醇含量越高，CO 和HC 的排放浓度降低的趋势；发动机燃用醇类混合燃料时的NO X 排放量总体上低于发动机燃用93号汽油时的排放浓度，但发动机燃用不同醇类混合燃料时的NO X 排放浓度，M 30低于M 15、E10和E20，而M 15、E10和E20之间没有明显不同。

表3
发动机怠速排放污染物对比试验结果
燃料种类93号汽油E10E20M 15M 30
CO (%)1.320.510.380.620.47
HC （ppm ）426135186101112
NO X (ppm)1731396414168
图1全负荷速度特性CO 排放对比曲线
93#
E10
E20
M 15
M 30
1000150020002500300035004000450050005500
0.5
11.52C O （%）
转速（r/min ）
图2
全负荷速度特性HC 对比曲线
93#
E10
E20
M 15
M 30
1000
2000
3000
4000
5000
6000
50
7090110130150170190210
H C （p p m ）
转速（r/min ）
图3全负荷速度特性NO X 排放对比曲线
93#
E10
E20
M 15
M 30
转速（r/min ）
1000
20003000400050006000
500
75010001250150017502000N O （p p m ）
（下转第53页）
《装备制造技术》2012年第12期
Methanol Gasoline Mixed Fuel and Gasoline on Engine Emission Performance Test Analysis
ZHANG Lin-hui
(Shanxi Institute of Mechanical and Electrical Engineering ，Changzhi Shanxi 046011，China )
Abstract ：Describes the different ethanol gasoline mixed fuel and vehicle to 93gasoline engine CO,HC,NO X mission
contrast analysis.Based on the structure of the engine is not made adjust conditions,in a straight line,water cooled,four cylinder engine test.Test results show that the engine fueled with alcohol mixed fuel emissions of NO X ,presents the mixed fuel in alcohol content is higher,the NO X 、CO and HC emission concentration decreased trend.Key words ：methanol gasoline ；ethanol gasoline ；engine ；emission performance
参考文献：
[1]刘筠.甲醇及乙醇替代汽油的经济效益和社会效益分析[J].科技信息，2009，(04)：359-360.
[2]周龙保，刘巽俊，高宗英编著.内燃机学第二版[J].北京：机械工业出版社，2005.
FANUC-0i System based on Macro Program of Spiral Groove
ZHANG Bin
（Jiangsu zhangjiagang vocational education center ，Zhangjiagang Jiangsu 215600，China ）
Abstract ：M acro program programming manual programming difficulty.This article through the FANUC-0i system of spiral groove of macro program of study as an example to introduce the application of macro program.Which can
simplify the processing procedure,also the effective realization of the right of milling,other macro programming helpful.Key words ：manual programming ；spiral groove ；macros programs 2.2实物零件
根据上述分析，输入程序，并进行对刀与加工，其最后加工零件如图3所示。

3结束语
在铣削平面的曲线轮廓时，只要给定曲线的函
数方程，确定好变量值，通过计算该曲线上的点的坐标值，即可实现正确的宏编程。

那么在铣削螺旋线槽时，也是采用同样的方法。

可见，在进行平面曲线编程时，只要掌握宏程序编程方法，不管遇到什么样的曲线轮廓，都能轻松解决。

参考文献：
[1]陈海舟.数控铣削加工宏程序及应用实例[M].北京：机械工业出版社，2007.
表1
实例参考程序
O1000；
N10G17G94G54G90G40G49；N20M 06T1；N30G00X0Y0；
N40G00G43H1Z100；N50M 03S2000；N60G00X0Y60；N70G00Z2M 08；N80G01Z-5F50；N90G01Y37.75F200；N100#1=450；
N110WHILE [#1GE0]DO1；N120#2=0.035*#1+22；N130#3=#2*COS[#1]；N140#4=#2*SIN[#1]；N150G01X#3Y#4F200；N160#1=#1-3；N170END1；N180G00Z100；N190G00X0Y0；N200M 30；
程序名
建立坐标系，取消各项补偿值
换上1号刀，
准8mm 硬质合金铣刀快速定位至原点调入刀具补偿，并快速移动Z100处主轴正转，转速2000r/min 快速定位Z 轴下降，切削液开进给至切削深度切削至螺旋槽起点螺旋线角度初始赋值判别循环
计算螺旋线半径值
计算螺旋线半径在X 向的坐标值计算螺旋线半径在Y 向的坐标值切削螺旋槽更新角度变量循环结束
快速返回Z100高度
快速返回工件坐标系原点程序结束
图3
螺旋槽零件
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（上接第11页）。