一種醇類替代燃料的綜合性能評(píng)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種醇類替代燃料的綜合性能評(píng)定方法，屬于車用燃料性能試驗(yàn)領(lǐng)域。步驟為：建立發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架；發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架運(yùn)行試驗(yàn)；發(fā)動(dòng)機(jī)外特性評(píng)定；發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能評(píng)定；發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性評(píng)定；發(fā)動(dòng)機(jī)沉積物評(píng)定；發(fā)動(dòng)機(jī)磨損評(píng)定；計(jì)算待評(píng)定醇類燃料的綜合評(píng)定得分。本發(fā)明采用歸一化處理的方法，將發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)燃油與醇類燃料的動(dòng)力性指標(biāo)變化率與排放物濃度指標(biāo)的變化率、發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性指標(biāo)變化率以及磨損量指標(biāo)的變化率有效地結(jié)合起來，通過一個(gè)綜合的性能評(píng)定指標(biāo)M來表征，可有效解決醇類燃料性能的綜合評(píng)價(jià)問題。
【專利說明】一種醇類替代燃料的綜合性能評(píng)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于車用燃料性能試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種于醇類替代燃料的綜合性能評(píng)價(jià)方法，為醇類替代燃料的研究、檢測提供評(píng)定方法。
[0002]背景介紹
隨著石油儲(chǔ)量的減少和環(huán)保要求的提高，開發(fā)和利用新型替代能源已經(jīng)成為必然趨勢(shì)。甲醇、乙醇及其他生物質(zhì)液體燃料與一定比例的汽油、柴油混合作為車用替代能源在國內(nèi)外得到了較為廣泛的應(yīng)用。甲醇的優(yōu)點(diǎn)是可有效提高汽油的辛烷值，同時(shí)使汽/柴油燃燒更完全，燃燒效率增加，經(jīng)濟(jì)性提高，大氣污染減少；缺點(diǎn)是甲醇的熱值較低，且十六烷值低，甲醇大量混入汽/柴油后，容易產(chǎn)生氣阻影響供油，改變組分油組成可以有效解決這一問題；甲醇與汽/柴油的極性相差較大，二者不易混合；甲醇汽化潛熱較大，特別是在低溫條件下的蒸發(fā)性能較差，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)特別是活塞環(huán)和氣缸壁、油泵等密封系統(tǒng)容易產(chǎn)生腐蝕和磨損等不良影響，針對(duì)這些問題，可以通過加入功能添加劑加以解決。
[0003]大量的實(shí)踐已證明甲醇、乙醇和生物柴油是近、中期內(nèi)最有前途和現(xiàn)實(shí)意義的清潔性車用替代燃料。因此生產(chǎn)滿足車輛使用要求的、綜合性能優(yōu)良的醇類燃料是十分必要的。為滿足研發(fā)試驗(yàn)和推廣應(yīng)用的需要，制定一套能快速、真實(shí)、準(zhǔn)確反映醇類燃料綜合性能的評(píng)定方法是必要的。
[0004]目前，醇燃料行業(yè)中通常僅對(duì)醇燃料的理化性能、溶水性及抗低溫相分離性能進(jìn)行測定。即便進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測試，也只是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性、負(fù)荷特性以及排放性能進(jìn)行單獨(dú)測試，基本不會(huì)涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)磨損量、沉積物質(zhì)量等清凈性指標(biāo)的評(píng)判，也很少涉及燃油使用過程中對(duì)潤滑油性能的影響測試。
[0005]本發(fā)明提供了一種快速、準(zhǔn)確、全面、客觀評(píng)定醇類替代燃料綜合性能的方法，為醇類燃料的研發(fā)檢驗(yàn)工作提供了一條新的捷徑，為產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)工作提供了有力保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種醇類替代燃料的綜合性能評(píng)定方法。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種醇類替代燃料的綜合性能評(píng)定方法，步驟為:
(1)建立發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架:選取一臺(tái)多缸內(nèi)燃機(jī)作為評(píng)定用發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架選用電渦流測功機(jī)及其控制系統(tǒng)，功能上要求可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、油耗、功率、冷卻液溫度、機(jī)油溫度、排氣溫度等參數(shù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控，另配置一臺(tái)排放分析儀，用于尾氣排放測量；
(2)第二步，發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架運(yùn)行試驗(yàn):分別燃用國標(biāo)汽/柴油與待評(píng)定醇類燃料進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)100-400小時(shí)臺(tái)架試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)開始前發(fā)動(dòng)機(jī)須磨合，并在Oh和實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)外特性和雙怠速排放試驗(yàn)，并分別記錄發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料在試驗(yàn)開始前后的外特性在平均標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下扭矩、功率與燃油消耗率數(shù)據(jù)與雙怠速工況的排放數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間間隔20-50小時(shí)，分別抽取少許潤滑油油樣，進(jìn)行粘度、閃點(diǎn)、酸值和ICP檢測，試驗(yàn)完成后，發(fā)動(dòng)機(jī)拆機(jī)，測量主要磨損件的磨損量和沉積物質(zhì)量，用于評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性；發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)期間以全速全負(fù)荷運(yùn)行，折合行駛里程約1-5萬公里；
(3)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性評(píng)定:分別記錄發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料在試驗(yàn)開始前后的外特性平均標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下扭矩、功率與燃油消耗率數(shù)據(jù)，按下式計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)外特性各指標(biāo)的變化率:
O小時(shí)平均標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)扭矩變化率St6=(T2-T1)/T1 X 100%
100小時(shí)平均標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)扭矩變化率δ ' Te=(T2 ' -T1 z )/Ti'X 100%
O小時(shí)平均標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)功率變化率Spe= (P2-P1)ZiP1 X 100%
100小時(shí)平均標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)功率變化率δ ^ Pe= (P2 ^ -P1 ^ )/P^ X 100%
O小時(shí)平均標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)油耗率變化率See=(B2-B1)/B1 X 100%
100小時(shí)平均標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)油耗率變化率δ ' Be=(B2 ' -B1 ζ )/B廠X 100%
發(fā)動(dòng)機(jī)外特性變化率 δ 1= ( δ Te+ δ z Te) /2+ ( δ Pe+ δ \e δ Be) /2- ( δ Be+ δ ' Be) /2，
上述式中！\、T2、P1, P2、B2分別為發(fā)動(dòng)機(jī)分別燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料實(shí)驗(yàn)開始前的扭矩、功率、燃油消耗率，T廠、T2 y、P/、P2 y、B廠、B2 y分別為發(fā)動(dòng)機(jī)分別燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料實(shí)驗(yàn)完成后的扭矩、功率、燃油消耗率；
外特性變化率為正值，表明醇類燃料發(fā)動(dòng)機(jī)外特性優(yōu)于國標(biāo)汽柴油；外特性變化率為負(fù)值，則表明醇類燃料較國標(biāo)汽柴油差；
(4)發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能評(píng)定:使用排放分析儀分別測試發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油、醇類燃料在高怠速、低怠速時(shí)的排放數(shù)據(jù)，并按下式計(jì)算各種排放物濃度變化率::3 CH-(Ο?α?1+ΟχΗ「Ο?α?2_Οχ:Η2) / ( Chch1+Clch1) X 100%，
上式中Cra1、Clchi, Chch2, Clch2依次為發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油時(shí)高、低怠速下的CH排放物濃度和燃用醇類燃料時(shí)高、低怠速下的CH濃度，單位:ppm ；δ co- (CHC01+CLCo1_CHCo2_CLCo2) / ( Chco1+Clco1) X 100%
上式中CHa)1、Clcoi, Chc02, Clc02依次為發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油時(shí)高、低怠速下的CO排放物濃度和燃用醇類燃料時(shí)高、低怠速下的CO濃度，單位:％ ；δ co2-(Chc021+Clc021_Chc022_Clc022) / ( Chc02I+Clc02I) x 100%
上式中CH_、Clc021, Chc022, Clc022依次為發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油時(shí)高、低怠速下的CO2排放物濃度和燃用醇類燃料時(shí)高、低怠速下的CO2濃度，單位:％ ；
3 NOX-(Chnc?1+Clnc1x1_C麗QX2_CLNC1X2) / ( Chn0XI+ClNOXi) X 100%
上式中C_X1、C_、C_X2、Clnox2依次為發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油時(shí)高、低怠速下的NOx排放物濃度和燃用醇類燃料時(shí)高、低怠速下的NOx濃度,單位:ppm ；
排放物濃度變化率δ 2= ( δ CH+ δ co+ δ co2+ δ Ν0Χ) /4
排放物濃度變化率為正值，表明醇類燃料發(fā)動(dòng)機(jī)外特性優(yōu)于國標(biāo)汽柴油；排放物濃度變化率為負(fù)值，則表明醇類燃料較國標(biāo)汽柴油差；
(5)發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性評(píng)定:發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性評(píng)分參照GB/T19230.6-2003第6部分《汽油清凈劑對(duì)汽油機(jī)進(jìn)氣閥和燃燒室沉積物生成傾向影響的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)方法(Mill法)》進(jìn)行；
對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與燃用醇類燃料試驗(yàn)后的各缸進(jìn)行優(yōu)點(diǎn)評(píng)分，并計(jì)算出各缸平均分，按下式計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性評(píng)分變化率δ 3 ( δ 3為正值表明醇類燃料清凈性差，δ 3為負(fù)值表明醇類燃料清凈性好):δ 3= (F1-F2) /Fl χ 100%
式中F1、F2分別為發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料后的清凈性評(píng)分均值；
(6)發(fā)動(dòng)機(jī)沉積物評(píng)定:按下式計(jì)算沉積物變化率δ4 ( δ 4為正值表明醇類燃料可抑制沉積物的形成，δ 4值越高，則甲醇燃料的清凈性越好；δ 4為負(fù)值表明醇類燃料清凈性差，使用后會(huì)導(dǎo)致沉積物增加)
沉積物變化率(%) δ 4= (W1-W2) /W1 χ 100%
式中WpW2分別為發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料后生成的沉積物質(zhì)量，單位:g ；
(7)發(fā)動(dòng)機(jī)磨損評(píng)定:分別對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料運(yùn)行100-400小時(shí)后，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、活塞環(huán)和缸套對(duì)應(yīng)活塞側(cè)壓力最大點(diǎn)進(jìn)行測量，同時(shí)在運(yùn)行過程中，對(duì)潤滑油中磨損鐵元素濃度進(jìn)行監(jiān)測，來綜合分析發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損情況，并按下式計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)總磨損量變化率δ 5 ( δ 5為正值表明發(fā)動(dòng)機(jī)燃用醇類燃料后磨損量較小，δ 5為負(fù)值表明發(fā)動(dòng)機(jī)燃用醇類燃料后磨損量較大):
發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的合計(jì)磨損量變化率SP=(DP1-DP2)/ DPI χ 100%
發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)的合計(jì)磨損量變化率SR=(DR1-DR2)/ DRl χ 100%` 發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸套的合計(jì)磨損量變化率SL=(DL1-DL2)/ DLl χ 100%
潤滑油中磨損鐵元素濃度變化率SFe=(CFe2-DFel)/ CFel χ 100%
上式中DP1、DRU DLl分別為發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油時(shí)各缸活塞、活塞環(huán)、氣缸套的合計(jì)磨損量，單位μ m ;DP2、DR2、DL2分別為發(fā)動(dòng)機(jī)燃用醇類燃料時(shí)各缸活塞、活塞環(huán)、氣缸套的合計(jì)磨損量，單位ym;CFel、CFe2分別為發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料后潤滑油中磨損鐵元素濃度變化量，單位mg/kg,
發(fā)動(dòng)機(jī)總磨損變化率3 5= ( δ P+ δ R + δ L+ δ Fe) /4 ;
(8)計(jì)算待評(píng)定醇類燃料的綜合評(píng)定得分M=-( δ 1+ 5 2+ 5 3+ 5 4+ 5 5) χ 100，Μ分值越低，表明該種醇類燃料綜合性能越接近國標(biāo)燃油…分值越高，表明該種醇類燃料綜合性能越差。
[0008]本發(fā)明采用歸一化處理的方法，將發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)燃油與醇類燃料的動(dòng)力性指標(biāo)變化率與排放物濃度指標(biāo)的變化率、發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性指標(biāo)變化率以及磨損量指標(biāo)的變化率有效地結(jié)合起來，通過一個(gè)綜合的性能評(píng)定指標(biāo)M來表征，在醇類燃料的研發(fā)與檢測中，可以在面對(duì)替代燃料的動(dòng)力性指標(biāo)與排放指標(biāo)、發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性指標(biāo)以及磨損指標(biāo)優(yōu)劣不一致的情況下，有效解決醇類燃料性能的綜合評(píng)價(jià)問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011]實(shí)施例1
一種醇類替代燃料的綜合性能評(píng)定方法，步驟為:
(I)選用465汽油機(jī)作為評(píng)定用發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架選用四川誠邦測功技術(shù)有限公司DW160電渦流測功機(jī)及ET2000發(fā)動(dòng)機(jī)測試系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)排放測量使用AVL Dicom 4000排放儀，其中發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架的原理圖如圖1所示；
(2)發(fā)動(dòng)機(jī)分別燃用國標(biāo)93#汽油與M15甲醇汽油進(jìn)行100小時(shí)全速全負(fù)荷臺(tái)架運(yùn)行試驗(yàn)，并在Oh和IOOh時(shí)，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)外特性和排放試驗(yàn)，在節(jié)點(diǎn)0h、20h、40h、60h、80h、IOOh分別抽取少許潤滑油油樣，進(jìn)行粘度、閃點(diǎn)、酸值和ICP檢測，試驗(yàn)完成后，發(fā)動(dòng)機(jī)拆機(jī),測量主要磨損件的磨損量和沉積物質(zhì)量,評(píng)定發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性；
(3)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性評(píng)定:
發(fā)動(dòng)機(jī)外特性數(shù)據(jù)見表1，
表1
【權(quán)利要求】
1.一種醇類替代燃料的綜合性能評(píng)定方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)建立發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架； (2)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架運(yùn)行試驗(yàn)； (3)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性評(píng)定:分別記錄發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料在試驗(yàn)開始前后的外特性平均標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下扭矩、功率與燃油消耗率數(shù)據(jù)，并計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)外特性各指標(biāo)的變化率，求得發(fā)動(dòng)機(jī)外特性變化率SI= (δκ+δ \e)/2+(5Pe+5 \e5Be)/2-( δ Be+ δ \e)/2 ; (4)發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能評(píng)定:使用排放分析儀分別測試發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油、醇類燃料在高怠速、低怠速時(shí)的排放數(shù)據(jù)，計(jì)算各種排放物濃度變化率，再求出排放物濃度變化率δ 2= ( δ CH+ δ co+ δ co2+ δ ΝΟχ) /4 ； (5)發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性評(píng)定:對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與燃用醇類燃料后的各缸進(jìn)行優(yōu)點(diǎn)評(píng)分，并計(jì)算出各缸平均分，計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)清凈性評(píng)分變化率S3 ; (6)發(fā)動(dòng)機(jī)沉積物評(píng)定:根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料后生成的沉積物質(zhì)量計(jì)算沉積物變化率S 4 ； (7)發(fā)動(dòng)機(jī)磨損評(píng)定:發(fā)動(dòng)機(jī)燃用國標(biāo)汽柴油與醇類燃料運(yùn)行100-400小時(shí)后，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞、活塞環(huán)和缸套對(duì)應(yīng)活塞側(cè)壓力最大點(diǎn)進(jìn)行測量，在運(yùn)行過程中，對(duì)潤滑油中磨損鐵元素濃度進(jìn)行監(jiān)測,并計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)總磨損量變化率δ 5 ； (8)計(jì)算待評(píng)定醇類燃料的綜合評(píng)定得分M=-( δ 1+ δ 2+ δ 3+ δ 4+ δ 5) X 100。
【文檔編號(hào)】G01N33/22GK103675228SQ201310716831
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】魏毅, 常永龍, 吳躍曲, 邊建紅, 申志明, 石衛(wèi)紅 申請(qǐng)人:山西華頓實(shí)業(yè)有限公司