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电控沼气单燃料发动机匹配与试验研究
| 论文题名： | 电控沼气单燃料发动机匹配与试验研究 |
| 关键词： | 沼气发动机;燃料供给;电控调压供气系统;散热器;控制精度 |
| 摘要： | 随着经济的飞速发展，能源和环境问题显得越来越突出。内燃机既是能源的消耗大户，也是环境污染物的主要排放源之一，所以为内燃机寻求清洁的替代燃料有着重要意义。沼气是一种可再生的清洁能源，具有来源广泛、成本低廉，对环境友好等特点，且沼气发电能为畜牧场等建设沼气工程提供了一条可行的发展途径。同时，沼气发动机在发电领域得到了政府的大力支持。 本文结合四川省教育厅重点科技项目“6105超低排放沼气专用内燃机关键技术的研究”，以东风6105天然气发动机为基础机型，对发动机进行了改进设计及匹配研究，使其满足发电用沼气发电机的要求。沼气发动机的总体方案采用稀薄燃烧、增压中冷、电控调压器+比例式混合器供气及电控单缸独立高能点火等技术；同时，对沼气发动机的散热器进行了优化设计。 首先，本文分析了沼气及沼气发动机的主要特点，同时根据养殖场实际的沼气成分，调制出了试验用沼气。根据沼气的特点，为沼气发动机匹配了控制精度高、柔性大且工作可靠的电控系统、电控调压供气系统及其他关键部件。 在本文中，对沼气发动机燃料供给系统中的比例式混合器进行了研究。利用Catia和Fluent软件，准确的建立沼气比例式混合器的计算模型，且计算结果与真实值误差很小。试验结果表明：重新设计的沼气比例式混合器提高了混合气浓度的控制精度、增强了电控系统的稳定性，同时，使发动机在标定转速下的最大功率提高了8.6％，比气耗下降了2.6％，同时排温下降了26℃。 其次，根据沼气发动机的实际情况，优化设计了其散热器：计算得出，该沼气发动机的散热面积为12.42m2、比散热面积为0.12m2/kW、芯部正面积为0.69m2。通过试验验证，沼气发动机在工作时，水温始终维持在80.2～88.7℃，因此对散热器的优化设计达到了预期的目的。 最后，对沼气发动机混合气浓度、点火提前角等关键参数进行了电控标定，优化了发动机的性能。同时，对甲烷浓度为63％和73％的沼气在燃料供给系统满足甲烷浓度为68％的沼气发动机内做功的标定研究，得出：当沼气中甲烷浓度变化不大时(甲烷浓度变化<5％)，电控调压器的标定值增大0.5kpa，可以适应沼气的甲烷浓度降低5％左右；如果甲烷浓度变化过大(甲烷浓度变化>5％)，则需要更换沼气比例式混合器。试验结果表明：开发的6105沼气发动机满足开发要求。 |
| 作者： | 张龙平 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 曾东建;施崇槐 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西华大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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