CN108798913A - 一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统，包括四缸柴油机和与四缸柴油机输入端连接的用于输入甲醇的电动泵、用于输入柴油的油耗仪以及空气流量计，甲醇四缸柴油机输出端与电控单元、烟气分析仪、烟度计、测功机、燃烧分析仪，甲醇电动泵输入端与醇耗仪连接，甲醇醇耗仪输入端与甲醇箱连接，甲醇电控单元输出端与电动泵连接，甲醇空气流量计输入端与空气滤清器连接，甲醇测功机输出端与控制柜连接，甲醇燃烧分析仪输出端与计算机连接。本发明提出用组合燃烧的新方式来燃用甲醇，按照最优性能的需要，采用不同的燃烧模式。可以实现同时降低碳烟和NOx排放，并达到替代部分柴油的目标，节能减排，效率较高。

Description

一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统
技术领域
本发明涉及节能减排技术领域，尤其涉及一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统。
背景技术
柴油机的碳烟和NOx排放已经成为制约柴油机发展的两大障碍，如何同时降低柴油机的碳烟和NOx排放是柴油机研究的重要课题。另外，针对我国石油能源的特点，寻求合适的柴油替代燃料也是当前一个热点课题。甲醇含氧并具有比柴油高约3倍的汽化潜热，同时甲醇的来源丰富，生产成本低廉，作为未来石油的替代燃料具有很好的前景。因此，在柴油机掺人甲醇以实现既减少柴油消耗又降低碳烟及NOx排放的研究已经成为目前热点课题。
目前柴油机燃用甲醇的主要方式有柴油／甲醇乳化、柴油／甲醇双喷射、柴油引燃进气吸人的甲醇混合气、电热塞或电火花点燃甲醇混合气等。上述方法的重点在于如何解决用甲醇替代柴油，因此，应用中追求高的替代率。但由于甲醇本身的特性，上述方法的应用都存在诸多问题，难以推广，主要表现为乳化燃料不稳定、易分层。如加人助溶剂、表面活性剂和十六烷值改进剂，则会增加发动机碳烟和NOx排放，同时增加应用成本。双喷射则不仅需要改动缸盖，而且存在甲醇喷射系统的寿命及可靠性问题。柴油引燃通过化醇器吸人的甲醇混合气，易在进气管喉口处节流甚至结冰堵塞；电火花或电热塞助燃则不仅需要改动发动机而且同时存在火花塞及电热塞寿命问题。上述燃用甲醇方法存在的问题阻碍了甲醇在压燃式发动机上的应用。除此之外，目前在压燃式发动机上应用甲醇还存在一个很大的问题，即由于追求高替代率，而在发动机冷起动和小负荷工况下存在对环境有较大危害的醛类排放物过高的问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统，提出用组合燃烧的新方式来燃用甲醇，组合燃烧是指在同一台发动机上，按照最优性能的需要，采用不同的燃烧模式。例如：在起动、暖车及小负荷工作时，发动机以纯柴油工作，实行扩散燃烧；在中高负荷时，由柴油引燃缸内的甲醇均质预混合气，进行准均质混合气压燃燃烧。由于柴油着火性好，使发动机的冷起动性和暖车不受影响，而甲醇具有高汽化潜热并含氧，可以降低进气温度和加快燃烧，因此采用组合燃烧将可以实现同时降低碳烟和NOx排放，并达到替代部分柴油的目标。
为实现上述目的，本发明提供了一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统，其特征在于：包括四缸柴油机和与四缸柴油机输入端连接的用于输入甲醇的电动泵、用于输入柴油的油耗仪以及空气流量计，所述四缸柴油机输出端与电控单元、烟气分析仪、烟度计、测功机、燃烧分析仪，所述电动泵输入端与醇耗仪连接，所述醇耗仪输入端与甲醇箱连接，所述电控单元输出端与电动泵连接，所述空气流量计输入端与空气滤清器连接，所述测功机输出端与控制柜连接，所述燃烧分析仪输出端与计算机连接。
进一步地，所述测功机为型号CW260的电涡流测控机。
进一步地，所述烟度计为型号FQD-102A的烟度计。
进一步地，所述电控单元采集四缸柴油机的参数为冷却水温、发动机转速和发动机负荷。
一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统，其特征在于，其控制流程为：
S1、起动发动机，暖车一段时间后，判断冷却水温度T是否达到设定的发动机最低暖车温度T0,若T≥T0，则进入步骤S2，若未达到，则只给四缸柴油机提供柴油；
S2、判断发动机转速n是否达到喷洒甲醇的最低转速n0，若n≥n0，则进入步骤S3，若未达到，则只给四缸柴油机提供柴油；
S3、判断发动机扭矩Tq是否达到设定开始喷醇的最低扭矩Tq0，若Tq≥Tq0，则进入步骤S4，若未达到，则只给四缸柴油机提供柴油；
S4、固定柴油量，启动电动泵喷甲醇，为四缸柴油机提供柴油+甲醇的混合燃料。
本发明的有益效果是：
本发明提出用组合燃烧的新方式来燃用甲醇，按照最优性能的需要，采用不同的燃烧模式。例如：在起动、暖车及小负荷工作时，发动机以纯柴油工作，实行扩散燃烧；在中高负荷时，由柴油引燃缸内的甲醇均质预混合气，进行准均质混合气压燃燃烧。由于柴油着火性好，使发动机的冷起动性和暖车不受影响，而甲醇具有高汽化潜热并含氧，可以降低进气温度和加快燃烧，因此采用组合燃烧将可以实现同时降低碳烟和NOx排放，并达到替代部分柴油的目标，节能减排，效率较高。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的整体结构框图。
图2是本发明的实施流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统，其特征在于：包括四缸柴油机1和与四缸柴油机1输入端连接的用于输入甲醇的电动泵4、用于输入柴油的油耗仪7以及空气流量计8，所述四缸柴油机1输出端与电控单元5、烟气分析仪10、烟度计11、测功机12、燃烧分析仪14，所述电动泵4输入端与醇耗仪3连接，所述醇耗仪3输入端与甲醇箱2连接，所述电控单元5输出端与电动泵4连接，所述空气流量计8输入端与空气滤清器9连接，所述测功机12输出端与控制柜13连接，所述燃烧分析仪14输出端与计算机15连接。
本实施例中，所述测功机12为型号CW260的电涡流测控机。
本实施例中，所述烟度计11为型号FQD-102A的烟度计。
本实施例中，所述电控单元5采集四缸柴油机1的参数为冷却水温、发动机转速和发动机负荷。
如图2所示，本发明可以实现在发动机冷起动与小负荷工作时仅用柴油工作，以不影响原柴油机良好的冷起动和小负荷的废气排放性能，当进入中高转速和中高负荷后，由喷嘴喷人甲醇。甲醇喷人量根据负荷要求决定，其控制流程为：
S1、起动发动机，暖车一段时间后，判断冷却水温度T是否达到设定的发动机最低暖车温度T0,若T≥T0，则进入步骤S2，若未达到，则只给四缸柴油机提供柴油；
S2、判断发动机转速n是否达到喷洒甲醇的最低转速n0，若n≥n0，则进入步骤S3，若未达到，则只给四缸柴油机提供柴油；
S3、判断发动机扭矩Tq是否达到设定开始喷醇的最低扭矩Tq0，若Tq≥Tq0，则进入步骤S4，若未达到，则只给四缸柴油机提供柴油；
S4、固定柴油量，启动电动泵喷甲醇，为四缸柴油机提供柴油+甲醇的混合燃料。
本发明提出用组合燃烧的新方式来燃用甲醇，按照最优性能的需要，采用不同的燃烧模式。例如：在起动、暖车及小负荷工作时，发动机以纯柴油工作，实行扩散燃烧；在中高负荷时，由柴油引燃缸内的甲醇均质预混合气，进行准均质混合气压燃燃烧。由于柴油着火性好，使发动机的冷起动性和暖车不受影响，而甲醇具有高汽化潜热并含氧，可以降低进气温度和加快燃烧，因此采用组合燃烧将可以实现同时降低碳烟和NOx排放，并达到替代部分柴油的目标，节能减排，效率较高。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统，其特征在于：包括四缸柴油机（1）和与四缸柴油机（1）输入端连接的用于输入甲醇的电动泵（4）、用于输入柴油的油耗仪（7）以及空气流量计（8），所述四缸柴油机（1）输出端与电控单元（5）、烟气分析仪（10）、烟度计（11）、测功机（12）、燃烧分析仪（14），所述电动泵（4）输入端与醇耗仪（3）连接，所述醇耗仪（3）输入端与甲醇箱（2）连接，所述电控单元（5）输出端与电动泵（4）连接，所述空气流量计（8）输入端与空气滤清器（9）连接，所述测功机（12）输出端与控制柜（13）连接，所述燃烧分析仪（14）输出端与计算机（15）连接。
2.如权利要求1所述的一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统，其特征在于：所述测功机（12）为型号CW260的电涡流测控机。
3.如权利要求1所述的一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统，其特征在于：所述烟度计（11）为型号FQD-102A的烟度计。
4.如权利要求1所述的一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统，其特征在于：所述电控单元（5）采集四缸柴油机（1）的参数为冷却水温、发动机转速和发动机负荷。
5.如权利要求1所述的一种柴油机进气预混甲醇降低废气排放的试验系统，其特征在于，其控制流程为：
S1、起动发动机，暖车一段时间后，判断冷却水温度T是否达到设定的发动机最低暖车温度T0,若T≥T0，则进入步骤S2，若未达到，则只给四缸柴油机提供柴油；
S2、判断发动机转速n是否达到喷洒甲醇的最低转速n0，若n≥n0，则进入步骤S3，若未达到，则只给四缸柴油机提供柴油；
S3、判断发动机扭矩Tq是否达到设定开始喷醇的最低扭矩Tq0，若Tq≥Tq0，则进入步骤S4，若未达到，则只给四缸柴油机提供柴油；
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