发动机使用的醇水液裂解气和沼气混合燃料开发与利用的关键问题研究

摘要

地球资源日益枯竭，能源问题已经成为世界各国所关心的问题。随着经济的飞速发展，我国已经成为世界能源消耗第一大国，其中汽车燃油占燃油总消耗量的50％以上，所以新能源汽车受到了政府及企业的极大关注。然而目前开发的很多新能源由于技术或成本的限制，未能得到大面积的推广。本文旨在充分开发利用广西地区酒精及沼气资源，就如何将酒精和沼气资源应用在汽车发动机上进行了研究，主要研究内容如下:
　　首先，作者前往浙江某能源公司，其现有的车载醇水混合液裂解装置能够将醇水液转换为富氢气体驱动汽车。醇水液经汽车排气管、醇水裂解装置等设备，转换成富氢气体燃料驱动发动机。文章对该裂解反应的条件及主要参数进行计算，并提出优化方案，可提高醇氢转换率和氢气选择率，并在两辆汽车上进行了富氢气体与汽油驱动汽车的实车对比试验。
　　其次，根据气体燃料发动机的燃烧特性，分析了富氢气体燃料驱动发动机时产生的爆震现象，而将经脱硫处理的沼气与富氢气体混合再注入发动机，能够改善这种现象，所以在原车电子控制系统的基础上，加装了一套混合沼气和富氢气体的电子控制系统。完成了控制系统硬件选型与设计和软件控制流程的设计、程序编译和软件的仿真，处理醇水裂解制氢装置的温度传感器、节气门开度传感器、气体压力温度传感器输入的信号，经ECU处理输出电流和方波信号，分别对沼气供应气量比例电磁阀和直流电机进行控制。
　　最后，进行了发动机热力循环过程的热计算，获得了发动机热循环过程各主要参数，并对不同混合比例的气体驱动发动机时相关指示参数进行了计算，绘制了示功图，得到一些实用的数据，为后续的研发提供理论依据。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 气体燃料开发与利用现状

1．2．1 不可再生气体燃料

1．2．2 氢能源的开发与利用

1．2．3 沼气的开发与利用

1．3 本文主要研究内容及章节构成

第二章 车载醇水液制取气体燃料

2．1 引言

2．2 醇类制取富氢气体

2．2．1 生物乙醇裂解制氢气条件

2．2．2 醇水液裂解制氢反应中电流的释放

2．2．3 醇水比的设置

2．3 车载醇水液裂解的化学反应及其可行性计算

2．3．1 化学反应热计算

2．3．2 醇水液裂解制氢反应能耗的可行性计算

2．4 车载醇水液裂解制取气体燃料实车试验

2．5 本章小结

第三章 气体燃料发动机燃烧特性

3．1 引言

3．2 发动机的爆震燃烧

3．3 气体燃料发动机爆震燃烧的分析

3．4 混合后各气体体积占比计算值

3．5 本章小结

第四章 气体混合燃料发动机气体燃料供应控制系统

4．1 引言

4．2 气体混合燃料供应模块的控制方案

4．2．1 发动机电子控制系统简介

4．2．2 气体混合燃料供应模块控制的原因

4．2．3 气体混合燃料供应模块控制方案

4．3 气体混合燃料供应模块的硬件设计

4．3．1 ECU电子控制单元

4．3．2 控制系统传感器

4．3．3 控制系统执行器

4．4 气体混合燃料发动机气体供应模块软件设计

4．4．1 混合气体比例供应控制

4．4．2 启动工况控制

4．4．3 稳态工况控制

4．4．4 瞬态工况控制

4．5 本章小结

第五章 气体混合燃料发动机的热计算

5．1 引言

5．2 热力过程计算

5．2．1 充气过程参数

5．2．2 压缩过程参数

5．2．3 燃烧过程参数

5．2．4 膨胀过程参数

5．3 发动机相关参数

5．4 示功图的绘制

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文工作总结

6．2 研究展望

参考文献

附录

致谢