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1、本 科 生 毕 业 论 文（ 2012届）工程学院题 目： 含醇汽油动力特性和排放特性的研究 学生姓名： 熊明路 学 号： 200802120622 专业班级： 交通运输081 指导教师： 邵千钧 职称： 教 授 2012年5月 28日本科生毕业设计（论文）诚信承诺书我谨在此承诺：本人所写的毕业设计（论文）含醇汽油的动力特性与排放特性的研究均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了引用注释，如出现抄袭及侵犯他人知识产权的情况，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 年 月 日含醇汽油的动力特性与排放特性的研究摘要：石油基燃料（包括汽油、柴油等）是汽车动力用基本燃料，但石油基
2、燃料却是一种不可再生的能源，储量有限，而且因为能源的消耗所带来的环境污染问题也日益突出。因此，为了实现节能和环保，近年来对于代用燃料的研究越来越深入，例如在汽油中加入一定比例的乙醇来节约不可再生能源的消耗和减少对环境的污染。本文通过电喷发动机燃用93#纯汽油、E2.5、E5、E10、E15和E20，并对转矩、转速和尾气排放进行测量，对比研究了93#汽油和几种乙醇汽油混合燃料的动力特性和排放特性，结果表明：燃用低比例的乙醇汽油混合燃料后，对发动机动力性影响不大，尾气排放中的CO和HC能够得到明显降低，但同时也会引起个别工况下NOx排放量的增加。关键词：发动机；燃料；乙醇；汽油；动力特性；排放St
3、udy on power performance and emission characteristics of ethanol-gasoline blended fueled engineAbstract：Petroleum based fuels (gasoline, diesel and so on) are vehicles basic fuel, but fossil fuel is a non-renewable energy, Storage capacity are limited, and environmental pollution of increasing energ
4、y consumption is more serious. Therefore, in order to realize the energy saving and environmental protection, in recent years, the research for alternative fuel is more and more deeply, for example in gasoline by adding certain amount of ethanol to save non-renewable energy consumption and reduce th
5、e pollution to the environment.This article through the use of EFI engine combustion #93 gasoline E2.5、E5、E10、E15 and E20,after the torque and rotational speed measurement and on the exhaust emissions were measured. Comparative studies the #93 gasoline and several of the mixed fuel ethanol and gasol
6、ine dynamic characteristics and emission performance. The results show that: the effect of power performance is not obvious when using low blended Ethanol-Gasoline and the emission of CO and HC reduced obviously, but some reasons causes the emission NOx to increase individually.Key word: Engine；Fuel
7、; Ethanol; Gasoline ; Power performance; Emission30目 录1 绪论11.1 引言11.2 含醇汽油11.2.1 含醇汽油的特点11.2.2 含醇汽油的研究现状31.2.2.1 国外研究现状分析31.2.2.2 国内研究现状分析31.3 本文研究的意义和内容41.3.1 研究意义41.3.2 研究内容41.3.3 研究方法42 醇汽油混合燃料物理性能分析52.1 混合燃料热值计算与分析52.1.1 混合燃料低热值的计算52.1.2 混合燃料理论混合气热值计算与分析62.2 混合燃料汽化潜热计算与分析72.3 本章小结73 试验布置及内容83.1
8、实验总体布置83.2 实验装置与仪器介绍103.2.1 发动机113.2.2 CW160电涡流测功机113.2.2.1 电涡流测功机结构与原理123.2.2.2 电涡流测功机使用与操作133.2.3 NHA-501A型废气分析仪143.2.3.1 废气分析仪概述153.2.3.2 废气分析仪结构及其主要技术参数153.2.3.3 废气分析仪的使用163.3 实验方案的设计与实施163.4 本章小结174 乙醇汽油的动力特性及排放特性分析184.1 动力特性分析184.1.1 实验结果184.1.2 实验结果分析194.2 排放特性分析204.2.1 碳氢化合物（HC）的排放特性分析204.2.
9、2 一氧化碳（CO）的排放特性分析234.2.3 氮氧化物（NOx）的排放特性分析264.3 本章小结285 结论295.1 动力性分析295.2 排放性分析295.2.1 HC的排放295.2.2 CO的排放295.2.3 NOx的排放29参考文献30致 谢31附 录32浙江农林大学本科生毕业设计（论文）1 绪论1.1 引言随着经济社会的快速发展，汽车保有量的增加，不仅使燃料的消耗量增加，同时，车辆发动机还是大气污染的重要来源。21世纪世界各国都将保护环境，维护生态平衡，不仅要充分利用好本国的石油资源，提高石油利用率，同时，也要防止燃用石油对环境所造成的污染。但是为了弥补石油资源的日益缺少和
10、保护环境，同时各国为了摆脱对国外原油进口的依赖和能源安全，为了符合国际环保组织日益严格的环保法规，这时对于替代燃料的研究，特别是开发利用可再生资源生产清洁燃料已成为世界各国面临的越来越迫切的任务。我国已成为汽车大国,汽车产量的日益增加和保有量的上升使得车用燃料的需求快速增长，特别是柴油、汽油。而我们小轿车基本上用的都是汽油。但是最近几年，随着我国石油资源的日益短缺和环境的日益恶化，就迫使我们国家汽车行业的相关机构投入资金和技术来研究对策以期解决现在所存在的问题。我国目前从事相关的研究主要有两方面：一方面是依靠改善内燃机燃烧和排放系统以达到前述目的；另一方面是寻找代替燃料。因为现在对内燃机的研究
11、已经相对成熟，而且单纯依靠改善内燃机的结构达到目的也受到许多限制。而对于替代燃料的研究目前我国还相对不是很成熟。因此，为实现节能环保，还可以寻找代替燃料。醇是一种含氧燃料，一方面，相关的研究表明燃烧醇燃料可以改善发动机的燃烧特性和排放特性。另一方面，醇可以从生物质制取，燃烧时生成和水，这些产物对环境没有任何污染，而且生产工业醇所需的原料来源丰富，生产技术成熟，价格合理，所以对于含醇汽油的研究可行性很强。同时，国外相关的研究表明：在汽油中添加醇不仅可以提供驱动汽车的动力，而且可显著降低有害物的排放，是一种清洁的车用燃料。若我们仅仅使用纯的醇燃料，一方面醇的热值比较低，势必导致醇的消耗量增加；另一
12、方面要对发动机的结构进行改装，因为醇的蒸发潜热大，而且容易腐蚀金属，这样就会导致成本增加。所以我将研究的重点放在醇和汽油的混合燃料上，从而避免上述问题。1.2 含醇汽油1.2.1 含醇汽油的特点含醇燃料主要指甲醇（）和乙醇（）。甲醇可以从天然气、煤、生物中制取，乙醇主要是由农作物经发酵后制成。表1-1为甲醇、乙醇、车用汽油的物理化学特性。表1-1 甲醇、乙醇、车用汽油的物理化学特性物力化学特性汽油甲醇乙醇分子式的碳氢化合物分子量95-1203246碳质量分数（%）8588375522氢质量分数（%）1215125130氧质量分数（%）00.15034.8沸点（）3020064.778研究法辛烷
13、值（RON）7097111108自燃温度（）420465426理论空燃比14.215.16.49.0空气中着火极限（体积%）1.47.67.336.94.319.0低热值（）42.544.420.2627.2汽化潜热（）2971100862理论混合气热值（）299030702970十六烷值01038火焰传播速度（）3947525037蒸气压（）5510331.6215.81密度（）747794792从表1-1可以看出，甲醇和乙醇作为汽车发动机替代燃料具有以下特点1： （1）醇以汽油混合后，容易分层，稳定性差。因为醇中有羟基（OH），所以它能够与水任意比混合；但是汽油属于，亲水性很差，所以醇类与
14、汽油的互溶性较差，混合后易分层。 （2）醇的汽化潜热大。甲醇和乙醇的汽化潜热明显比汽油要大很多。从表上可以看出，甲醇和乙醇的汽化潜热分别是1101kJ/kg和862kJ/kg，而汽油的汽化潜热仅仅为297kJ/kg，所以燃用含醇燃料的时候能使发动机的进气温度降低，从而提高了其充量系数；但是缺点就是影响了含醇燃料的蒸发，使发动机在低温环境下启动性变差。 （3）醇具有腐蚀性。醇是一种优良溶剂，很容易对橡胶和和其他非金属材料产生轻微的溶涨、龟裂和腐蚀现象。 （4）醇的十六烷值低。有表可以看出甲醇和乙醇的十六烷值低，导致其自燃温度高，所以含醇燃料的着火性能差。 （5）醇的热值低。由表看出甲醇和乙醇的低热值分别为20.26MJ/kg和27.2MJ/kg，比汽油低40%60%。但是含醇燃料的理论混合
