【doc】冷却水温度变化对柴油机油耗率与排放的影响

【doc】冷却水温度变化对柴油机油耗率与排放的影响 冷却水温度变化对柴油机油耗率与排放的 影响 第4期(总第458期)内燃机车2012年4月 冷却水温度变化对柴油机油耗率与排放的影响 庞宏磊,王炳辉,陈锴 (宁波大学海运学院,浙江宁波315211) 摘要:在冷却水恒温控制试验台上对YC6A220C柴油机进行测试,研究柴油机在不 同工况下 运行时冷却水温度对燃油消耗率与排放性能的影响. 关键词:柴油机;冷却水温度;燃油消耗率;排放 中图分类号:TK427文献标识码:B 柴油机工作时,冷却水温度的变化直接制约柴 油机的燃油经济性能,动力性能和环境性能.柴油 机在最佳冷却温度下工作时,其输出的功率最大, 消耗燃油量最少,废气排放达到一个相对平衡状 态.近几年随着电子技术,电控执行器件技术的发 展,国内外学者在对柴油机冷却水温度智能控制方 面作了大量研究,如:利用电动冷却水泵取代传统 机械冷却水泵和电控节温器取代传统的节温器技 术.智能控制冷却系统在以温度传感器反馈的基 础上可以根据柴油机的工况通过电子芯片进行控 制与自动调节冷却水温度与流量,降低温度变化的 跳动频率,达到冷却水温度随柴油机工况的变化始 终保持在恒定温度下.传统式冷却系统的最佳冷 却水温度范围为70,90?之间,温度波动范围太 大,冷却水温度变化的波动,使得排放污染物增大. 必须对冷却水温度在波动范围较小的情况下进行 新的探索.本文利用冷却水恒温控制试验台,对柴 油机不同工况下冷却水温度在70,100?之间对 节能减排的影响进行研究. 1试验装置 本试验采用YC6A220C柴油机,其参数如下. 收修回稿日期:2011.104)8 基金项目:浙江省科研计划项目(2009C33066);宁波市 自然科学基金(2009A610054) ),男,山东菏泽^,硕士研究生. 作者简介:庞宏磊(1985一 文章编号:1003-1820(2012)04410014}4 冲程数.4 缸径X行程/mm108X125 气缸数6 总排量/L6.871 标定功率/kw160 标定转速/r?min1800 压缩比12.5 冷却方式水冷 试验所用仪器设备包括:RHW发动机冷却水 温度控制系统,HZB2000油耗仪,EMC900发动机 测控仪,DW250电涡流测功器及佛山FGA一4100 尾气 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 仪. RHW冷却水温度控制系统是一个独立的闭环 控制系统,温度控制范围在50,105.【=可调,控制 精度在?2?,测量精度在士1qc. HZB油耗仪基于称重法的原理,应用先进的单 片机技术,对数字信号进行处理,以获得高精度的 数据.油路的切换采用德国进口电磁阀,以确保高 可靠性.其测量精度优于0.4%FS,分辩率:时间 0.1s,重量0.1g. 2试验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 试验原理图如图1所示,试验过程中除去发动 机原冷却系统的节温器,将冷却水恒温系统直接与 柴油机热交换器并联,使冷却水不经过柴油机的热 交换器,其温度直接由恒温控制系统控制. 2内燃机车2012证 图1试验系统 本次试验分为两部分进行测试:怠速暖机试验 与正常工况试验,怠速暖机阶段的燃油消耗率不需 考虑,所以只记录正常工况下燃油消耗率即可.试 验步骤如下: 怠速暖机试验:起动发动机,进入实时测控系 统,将怠速转速设定为850r/min,当温度升高至 20qC后,每隔5?(通过冷却水恒温装置,将冷却 水温度在每个温度点控制3min稳定后记录)记录1 次污染物排放量;当温度上升至40?时加10%负 荷工况进行暖机,直到冷却水温度升至95?. 正常工况试验:起动发动机,进入实时测控系 统,将发动机转速调至1200r/rain,负荷为25%及 50%和1500r/min,负荷为50%及75%工况,分别将 水温恒定在70?,75c【=,8O?,85?,90c《二,95?, 98qC(当温度达到100oC时柴油机报警)温度下, 使发动机在每个温度下运行30min(避免冷却水温 度波动对排放物的影响),测量其燃油消耗率以及 排放污染物. 3试验结果分析 3.1冷却水温度对油耗率的影响 由图2可以看出: 在1200r/min,25%负荷时,温度在70, 95?之间时,随着温度的升高,油耗率逐渐减小, 且在85—95?之间下降迅速;当温度从9_5?再上 升时,油耗率反而增加.冷却水温度约95?时燃 油消耗率最低,油耗率较70?时减少了4.4%,与 85?时相比减少了2.4%. 在1200r/min,50%负荷时,随着温度的升 高,油耗率呈现逐渐下降的趋势,当温度升高到 约90?时油耗率最低,较70时下降了 4.2%;当温度继续上升时,油耗率虽有上升,但 变化不大,可认为温度再升高对油耗率影响很 小. 在1500r/min,50%负荷时,水温在70, 85?之间时,随着温度的升高,油耗率逐渐下 降,水温约85qC时油耗率最小,与70.【=相比油 耗率降低了2.3%,具有一定的节油效果;当水 温在85,98o(=之问时,油耗率逐渐上升,且在 85—95?之间时上升迅速,温度在98?的油耗 率tL85?时上升了3.4%. 在1500r/min,75%负荷时,水温在7O, 85?之间时,随着温度的升高,油耗率逐渐下 降,但曲线较平缓,水温约85qc时油耗率最小,与 70?相比油耗率降低了1.5%,水温对油耗率的影 响不大;当水温在85,100?之问时,油耗率逐渐 上升,且在85—95?之间时上升迅速,温度在 98?的油耗率比85oC时上升了3.3%. ? 糌 糕 溪 冷却水温度/'c 图2正常工况下油耗率随温度的变化曲线 由以上分析可得,当柴油机正常运行,冷却水 温度由70?提高至95?时,燃油消耗率呈现先降 低后增加现象,且小负荷时油耗率最佳时的冷却水 温度高于大负荷时的冷却水温度.(1)油耗降低 的原因是:当柴油机冷却水温度较高时,可以减少 柴油机各零件之间的摩擦损失,增加机械效率;其 次可使得燃烧气体在压缩终点的温度和压力升高, 滞燃期缩短,改善燃烧过程,增大输出功率,降低燃 油消耗率;再次使得气缸外的冷却水平均温度与气 缸壁面之间的温度差减少,冷却水带走的热量减 少,导致燃料燃烧放出的热量产生更多的有用功, 使燃油消耗率降低.(2)后出现油耗增加的原因 第4期(总第458期)庞宏磊等:冷却水温度变化对柴油机油耗率与排放的影响3 是:当柴油机冷却水温度过高时,由于气缸壁面温 度与冷却水温度温差减少,通过气缸壁传递给冷却 水的热量减少,导致缸内温度过高,使进入气缸的 新鲜空气很快膨胀,空气密度降低以至于充气效率 减少,从而导致燃油和空气混合比例失调,燃烧不 充分,柴油机输出功率降低,油耗率增加;加上零件 过热引起膨胀变形,使活塞与缸套间隙变小,摩擦 冷却水温度/'c (a) 冷却水温度/? (c) 阻力增大,动力下降.(3)25%负荷时的最佳冷却 水温度大于其他负荷是因为小负荷时供油量偏小, 所需空气量相对较少,进而使得在温度过高的情况 下充气效率的降低不会影响其燃烧效果,所以相对 高的冷却水温度可以获得较好的经济性. 3.2冷却水温度对污染物的影响 3.2.1怠速暖机工况 冷却水温度/'C (b) 冷却水温度/'C (d) 图3怠速暖机工况过程中CO,CO:,HC,NOx的排放 怠速暖机工况下,冷却水温度升高对柴油机的 排放特性有很大的影响,由图3可以看出:随着柴 油机冷却水温度升高,HC与CO的排放量大幅度 降低,HC在冷却水温度升高到60?时下降迅速, 较30?时降低了65%,温度上升到95?时,较 30?时HC降低了72%;当温度升高到65?左右 时,CO下降迅速,较20?时降低了83.3%.CO, 和NO的排放量随着冷却水温度的升高而增加, 当温度上升到65?左右时,较20?时分别增加 157%,55.4%.原因是怠速暖机工况下,柴油机缸 内温度受冷却水温度影响较大.当冷却水温度过 低(<65qC)时,通过气缸壁面传递给冷却水的热 量增加,柴油机缸内温度较低,加上由于壁面过冷 却产生的冷激效应,导致燃油雾化和混合气形成不 均匀,使燃油不能完全燃烧,生成大量的HC,CO, 而CO:,NO的生成量较少.随着冷却水温度逐渐 升高,混合气形成和燃烧过程得到改善,使燃烧充 分,CO,Hc的排放量迅速下降,CO升高,但由于 冷却水温度的升高,使得通过气缸壁面传递给冷却 水的热量减少,从而使得缸内温度升高,为NO的 生成提供条件,使其生成量增加.当温度上升至 70?以后,由冷却水温度引起的缸内燃烧效应相 对极小,各污染物的排放量基本达到平衡. 3.2.2正常工况 正常工况下,随着冷却水温度升高,柴油机排 放变化如图4所示. 4内燃机车2012生 1500r/min75% 一 +1500r/min50% —一 1200r/min5O% 一 — *一l200r/min25% 冷却水温度/? (a) 冷却水温度/? (c) 0 0 Z ?,.-O0O----O0--( -一一一-l- 1500r/min75%一 十1500r/min50% — 士一1200r/min5O% 一 — *一1200ffmin25% 冷却水温度/? (b) —— 0一l500r/min75% +l500ffmin5O% 一 — 古一l200r/min50% — *一1200r/min25% 70758O85909598 冷却水温度/'C (d) 图4正常工况过程中CO,CO:,HC,NO的排放 由图4可以看出,冷却水温度在正常工况下对排 放物基本上无影响,污染物的排放只随负荷的变化而 变化.原因是由于正常工况下,柴油机处于正常运行 状态,当冷却水温度恒定在70—98?内某个温度时, 由于恒温控制系统作用,使冷却水温度波动很小,波动 小的冷却水温度不会对柴油机的排放产生影响. 4结论 (1)当柴油机处于怠速暖机状态下,随着冷却 水温度的升高,各排放物变化十分明显,CO,HC大 幅度降低,分别降低了65%,83.3%,CO和NO 排放量分别增加157%,55.4%.当温度上升至 7O?后,各污染物排放量基本趋于平衡.所以在 怠速阶段迅速提高冷却水温度,可以减少CO,HC 的排放. (2)当柴油机正常运行,冷却水温度由70?提 高至95?的情况下,燃油消耗率呈现先降低后增加 现象,且小负荷时的最佳冷却水温度高于大负荷. (3)正常运行工况下,冷却水温度恒定在70— 98clC之间某个温度时,冷却水温度对柴油机的污 染物排放量基本无影响. "项目通过国家验收 中国北车"高速轮轨铁路引进,消化吸收与创新 2月17日,科技部高新司在北京组织召开了中国北车承 担的"十一五"国家科技支撑计划"高速轮轨铁路引进,消化 吸收与创新"项目验收专 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 会议.科技部高新司交通处处长 武平,交通处工程师尹怀仙,科技部高技术中心交通处处长 金茂菁,工程师黄玲以及中国北车副总裁孙永才,科技管理 部部长谢步明,长客股份公司总经理卢西伟,四方所公司副 总工程师李国平,铁科院机辆所副所长孟葳出席了会议. 来自大连理工大学,上海交大,浙江大学,哈尔滨工业大 学,中科院金属研究所,青岛四方股份公司,北京科技咨询中 心,兰州交大,华北科技学院,总装备部29基地,中国工程 院,中国电子信息发展研究院共12人组成专家组,对项目技 术,财务进行验收. 经过质询,答疑和讨论,专家组认定项目提交的验收资 料齐全,符合国家科技支撑计划项目验收 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 ,各课题承担 单位完成了项目任务书规定的各项任务,经费使用合理. 专家组一致同意该项目通过验收. (摘自《中国北车报道》第394期) 95857565554 87654 N_0_【,00