棕榈油发动机开发

发布时间：2017-10-25 07:21

  本文关键词：棕榈油发动机开发

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【摘要】：随着全球经济不断发展,各国对能源的需求与日俱增。石化燃料的匮乏和环保问题的严峻阻碍了社会的发展,石油替代燃料的开发使用势在必行。棕榈油作为全球产量最大的植物油,具有氧含量高、燃烧特性优良、排放污染低等特点,作为石油替代燃料,其应用前景十分广阔。棕榈油在发动机上应用时存在一些问题：流动性差、雾化不良、发动机起动不易及喷嘴、燃烧室积碳较多等。这些问题导致棕榈油在发动机上的直接应用有一定困难。但是,可以通过开发棕榈油加热装置、棕榈油-柴油双燃料燃油供给系统来解决上述问题,实现棕榈油在发动机上的应用。本文根据棕榈油的理化特性,提出了利用柴油起动、利用发动机排气加热棕榈油的棕榈油发动机改造方案和棕榈油-柴油双燃料燃油供给系统的控制策略；设计了棕榈油供油系统、加热系统、控制系统；设计了棕榈油发动机行机线束；开发了棕榈油发动机ECU的标定诊断系统；将一台SD1115柴油机改造为棕榈油发动机,并进行了台架试验,验证结果表明：采用24V/50W的热敏电阻可在通电90s内将滤清器内棕榈油加热到83℃;1000r/min.20N.m工况时,利用发动机余热可在320s内将加热器内棕榈油加热到60℃,最高棕榈油温度可达75℃,标定工况时,可在200s内将加热器内棕榈油加热到60℃,最高棕榈油温度可达110℃；试验结果验证了棕榈油加热器、棕榈油发动机控制系统的有效性和棕榈油发动机改造方案的可行性。在棕榈油80℃时对棕榈油发动机性能进行了测试,试验中,发动机的油泵、油嘴未做调整。测试结果表明：与燃用30℃柴油时相比,燃用棕榈油时最大扭矩可达燃用柴油时的98.5%,最大功率可达燃用柴油时的97.3%；燃用棕榈油时燃烧始点提前,峰值压力和最大压力升高率下降,排温、当量油耗降低,有效热效率改善,1UUUr/min、30N·m时的燃烧循环变动率减小；1600r/min和2200r/min负荷特性下,低转速时HC排放略有增加,大负荷时NOx排放有所恶化,CO排放和烟度均有改善,在高转速、大负荷下的最大降低幅度分别达50%、40%；标定工况下50小时连续运行后的拆检结果表明,燃用棕榈油时喷嘴、燃烧室底部积碳更明显；试验结果表明棕榈油发动机的改造是成功的,达到了企业的应用要求。
【关键词】：棕榈油发动机 双燃料 加热器 控制系统 发动机试验
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK402
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 符号说明14-16
• 第一章 绪论16-26
• 1.1 前言16
• 1.2 棕榈油的特点16-19
• 1.2.1 棕榈油的特点17-18
• 1.2.2 发动机燃用棕榈油的方式18-19
• 1.3 国内外研究现状19-24
• 1.3.1 国外研究现状19-23
• 1.3.2 国内研究现状23-24
• 1.4 课题来源及课题开发任务24-26
• 第二章 棕榈油发动机改造方案和台架搭建26-34
• 2.1 棕榈油加热方式26-27
• 2.2 棕榈油发动机改造方案27-29
• 2.2.1 加热方案比较27-29
• 2.2.2 棕榈油发动机改造方案29
• 2.3 试验台架搭建29-33
• 2.3.1 试验台架搭建30-31
• 2.3.2 试验台主要测试设备31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 棕榈油加热器设计34-50
• 3.1 棕榈油加热器设计方案34-38
• 3.1.1 加热器结构设计方案34-35
• 3.1.2 加热器初步计算35-38
• 3.2 棕榈油加热器设计参数校核38-46
• 3.2.1 传热系数计算38-41
• 3.2.2 加热器压力降校核41-44
• 3.2.3 加热器传热面积校核44-46
• 3.3 棕榈油加热器优化设计46-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 棕榈油发动机控制系统开发50-68
• 4.1 棕榈油发动机工作过程50-51
• 4.2 单片机最小系统设计51-54
• 4.2.1 控制器单片机选择51-52
• 4.2.2 单片机最小系统设计52-54
• 4.3 控制器功能模块设计54-58
• 4.3.1 开关量输入电路设计54-55
• 4.3.2 功率驱动输出电路设计55
• 4.3.3 继电器监测电路设计55-56
• 4.3.4 模拟量调理电路设计56-57
• 4.3.5 排气控制阀驱动模块57-58
• 4.4 通讯和时钟模块设计58-59
• 4.4.1 CAN通讯模块设计58-59
• 4.4.2 实时时钟设计59
• 4.5 控制器制版图设计59-60
• 4.6 控制系统软件开发60-63
• 4.7 ECU标定、诊断系统开发63-64
• 4.8 线束设计64-65
• 4.9 本章小结65-68
• 第五章 棕榈油发动机与原型机性能对比68-84
• 5.1 棕榈油发动机加热特性68-72
• 5.1.1 加热元件PTC的加热特性68-69
• 5.1.2 棕榈油加热器的加热特性69-72
• 5.2 发动机外特性对比72
• 5.3 发动机性能参数对比72-78
• 5.3.1 缸压参数、压升率对比72-74
• 5.3.2 循环变动74-76
• 5.3.3 油耗率、有效热效率对比76-77
• 5.3.4 发动机排气温度对比77-78
• 5.4 发动机排放特性对比78-80
• 5.4.1 HC排放对比78
• 5.4.2 NO_x排放对比78-79
• 5.4.3 CO排放对比79
• 5.4.4 排气烟度对比79-80
• 5.5 发动机缸内积碳情况对比80-81
• 5.6 本章小结81-84
• 第六章 总结与展望84-86
• 6.1 总结84-85
• 6.2 展望85-86
• 参考文献86-94
• 致谢94-96
• 攻读硕士学位期间发表的研究成果96-97
• 附表97

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本文编号：1092669