E28乙醇燃料对发动机性能影响仿真计算

第44卷第3期小型内燃机与车辆技术Vol. 44 No. 32015年6月SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUEJun. 2015●设计.计算.E28乙醇燃料对发动机性能影响仿真计算王丹徐彩妮梁称邦(上汽通用五菱汽车股份有限公司广西柳州545007)摘要:利用GT- Power软件对发动机使用E28乙醇汽油后对发动机性能进行分析，对比出两种燃料使用后的发动机功率、扭矩及燃油经济性的变化。分析结果表明,使用E28乙醇汽油在优化空燃比及点火提前角后,动力性可提升2.8%,燃料消耗量增大10%。关键词:乙醇汽油空燃比点火提前角中图分类号: TK411.71文献标识码: A文章编号:2095-8234(2015)03- 0056 -04The Simulation of the Effect of E28 EthanolGasoline on Engine PerformanceWang Dan, Xu Caini, Liang ChengbangSAIC GM Wuling Automobile Co., Ltd. (Liuzhou, Guangxi, 545007, China)Abstract: Analyzing the engine performance after feeding E28 ethanol gasoline by GT-Power software, wecompared the changing of engine power, torque and BSFC by feeding two different fuels. And the resultsshow that the power performance will be promoted by 2.8% and BSFC will be promoted by 10% byoptimizing air-fuel ratio and spark advance angle.Keywords: Ethanol gasoline, Air- -fuel ratio, Spark advance angle油是烃类燃料,而醇类是烃基和羟基组成的化合物。引言这就从化学性质上决定了醇类可以作为内燃机的代随着汽车工业的发展，尾气造成的环境污染问用燃料。乙醇与汽油的理化性质差异主要表现如表1题越来越突出,同时石油的供给量也逐渐短缺,使用所示。乙醇燃料成为解决石油短缺的一种方法。 乙醇的抗表1乙醇和汽油化学特性比较"爆性比较好,能获得同汽油同等的动力性,并且使用燃料类型汽油低浓度乙醇汽油时,对发动机改动较小,所以乙醇燃化学表达式CH2OHH:C= 1.85-1.95:1料成为替代能源中倍受重视的一一种。密度/(kg*m)0.790.715-0.765导电性(S.m")1.35x10-1x 10-2低浓度的乙醇汽油对现有的发动机改动较少,蒸发潜热/(KJ-kg")923349, 380-~500只需更改密封件及电喷件适应乙醇汽油，并对发动低热值(M].kg")26.842.7机乙醇汽油适应性标定。因巴西市场现使用的低浓理论空燃比9度乙醇汽油普遍为E18~E28，所以本文利用GT-RO88~100Power软件研究E28乙醇燃料对发动机功率、扭矩及抗暴震指数99.180~-90燃料消耗的影响1-2。蒸汽压(kPa@38C)15.948~103沸点/C7825-2151乙醇和汽油化学特性比较乙醇在中国煤化工,对汽车燃料系乙醇是- -种无色透明、易挥发、易燃的液体。汽统的许多金&MYHCNMHG铜、铁、铝、铅、作者简介:王丹( 1984-),女,硕士,工程师,研究方向为发动机产品开发及新能源技术应用。.第3期王丹等:E28乙醇燃料对发动机性能影响仿真计算57镁锌及它们的许多合金,且乙醇含量越高,腐蚀性动机的实际运行工况及环境有差异。越大;另外，乙醇汽油对橡胶部件有一定的溶胀作3仿真结果分析用,可导致后者产生溶胀软化、龟裂进而失效,对塑料件也有类似的作用。所以使用乙醇燃料时,需要更3.1发动机性能对比改发动机的金属材料和选择合适的橡胶或塑料材料发动机扭矩、功率及燃油消耗量如图4~6所示。作为燃料系统部件39。50 r2模型搭建402.1 模型建立30|原型机为某--企业的1.5L四缸自然吸气发动20|机,其主要技术参数如表2所示,利用GT-Power软客10|十计算件进行仿真,模型建立如图1所示。士试验00↑1000 1800 2600 3400 4200 5000 5800转速/(r*min' )图2扭矩仿真值 与试验值对比曲线L118]90厂3070|60|哥50|七试验20转速/(r*min')图3功率仿真值 与试验值对比曲线10士汽油.图1 GT-power 模型甘E2800表2发动机的主要 技术参数缸径/mm74.7行程/mm84.7转速/(rmin~")排量/L1.485图4扭矩对比曲线( E28vs汽油)最大功率/W78由图4和图5可以看出，在原机标定数据不变最大扭矩/(N.m)139的情况下,发动机使用E28乙醇汽油后,发动机功率压缩比10.2:1及扭矩变化不大,增加幅度在1%~2%之间。这是因汽油牌号93#标准汽油为乙醇的热值低于汽油，同等量的乙醇产生的能量2.2 模型标定低于汽油,但Z醇每再子今县比海冲多,乙醇和汽油中国煤化工利用原型机的试验数据对模型进行标定，模拟混合后,使日于乙醇的汽化得出的发动机功率扭矩与试验值趋势一致。 模拟值潜热比较高YHLC NMHG.提高了充气效.与试验值有差异，主要是因为模拟工况及环境与发率,从而提升发动机的动力性,所以在使用E28乙醇.5小型内燃机与车辆技术第44卷9(8(6(三60|哥s0士汽油B 40+E28士E282(+ E28优化空燃比1000 1800 2600 3400 4200 5000 5800转速/(r*min~')图8功率对比曲线( 调整空燃比)转速/(r*min")图5功率对比曲线( E28vs汽油)36060340七E28320↑30020|28000)260+汽油十E28转速/(r*min"' )240图9 BSFC 对比曲线(调整空燃比)1000 1800 2600 3400 4200 5000 580(图6 BSFC对比曲线( E28vs汽油)耗量如图10~12所示。145汽油后发动机的功率和扭矩变化不大。由图6可以140135看出,使用E28乙醇汽油后,燃油消耗量提升了10%v|~11%,主要也是因为乙醇汽油的热值低,产生同样12512的动力需要消耗比汽油多的乙醇汽油。量1151110|45厂+ E2840105十E28 49+空燃比“1000 1800 2600 3400 4200 5000 5800130|转速/(r. min~)120图10扭矩对比曲线(调整点火提前角和空燃比)路115.ns十E28优化空燃比三6哥5图7扭矩对比曲线(调整空燃比)卡43(3.2 空燃比优化20士E28 4°+ E28 49+空燃比因乙醇的空燃比小于汽油，在发动机标定时需要调整空燃比以获得更好的动力性和经济性，调整转速/(r*min')后的扭矩,功率及燃油消耗量见图7.8和图9。调整图11功率对 比曲线(调整点火提前角和空燃比)空燃比后，使用E28乙醇汽油输出的功率和扭矩几由乙醇与汽油的化学特性比较可以看出，乙醇乎没有变化，这是因为原型机为了获得较低的排放汽化潜热大,使混合气的温度较低,滞燃期较长,燃温度,使用比较浓的油气混合气,即原型机空燃比较烧比较平稳缓慢。为了进一步得到更好的动力性和低。由图9可以看出,调整空燃比后,燃油消耗量比经济性,需要对发动机适当调整点火提前角，通过分未调整前降低1%~1.5%。析在原型机中国煤化工40,点火提前3.3 点火提前角优化角调整后,由MYHC N M H G,相对于标定优优化点火提前角后发动机扭矩、功率及燃油消化前,功率、扭矩都提升0.8%~2.7% ,燃油消耗量增.