一种甲醇-柴油双燃料替代率预标定方法

技术领域

本发明属于双燃料替代率预标定技术领域，特别是涉及一种甲醇-柴油双燃料替代率预标定方法。

背景技术

甲醇是重要的基础化工原料和能源替代品，兼具基础原料与能源的双重属性。甲醇可部分替代柴油，满足发动机功率需求，从而达到节省燃料成本的需求。目前，甲醇的市场价格每升约为柴油的1/3。采用甲醇为燃料的发动机，在运行中燃料成本可大幅降低，综合节约成本在20％以上。与传统燃料相比，甲醇中不含硫且氮氧化物(NOx)排放量较低，同时，甲醇燃烧产生的颗粒物排放也比传统燃料低。由于甲醇在经济性、排放等指标均优于柴油，因此，国内很多厂家都在开发甲醇柴油双燃料发动机。

目前甲醇-柴油双燃料发动机一般具备2种运行模式：纯柴油模式以及甲醇柴油双燃料模式。纯柴油模式下，发动机仅靠燃烧柴油产生动能；甲醇柴油双燃料模式下，通过在压缩上止点附近，喷入少量柴油，柴油压燃后引燃甲醇产生动能。

甲醇-柴油双燃料发动机一般先进行纯柴油模式台架标定试验，然后在进行甲醇柴油双燃料模式台架标定试验。在甲醇-柴油双燃料模式台架标定试验过程中，和纯柴油模式相比，针对相同的工况(例如1600r/min，700Nm)，在保证动力性、排放等指标的前提下，尽可能的减小柴油的喷射量，加大甲醇的喷射量，以提高替代率，从而获得更好的经济性。

甲醇-柴油双燃料模式下，针对发动机全工况，均需进行替代率标定试验。为达到目标替代率，在替代率标定试验时就需要手动的不断减小柴油的喷射量，加大甲醇的喷射量。因此，完成发动机全公况替代率标定试验就需要很长的时间，导致标定效率低下。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种甲醇-柴油双燃料替代率预标定方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种甲醇-柴油双燃料替代率预标定方法，包括以下步骤：

步骤一：纯柴油模式万有特性台架试验时，记录每个工况点的真实小时油耗(Kg/h)、柴油单次喷射量(mg)；

步骤二：根据纯柴油模式当前工况的转速(r/min)、柴油单次喷射量(mg)以及发动机缸数得到理论计算的小时油耗(Kg/h)；

步骤三：由真实小时油耗(Kg/h)除以理论计算的小时油耗(Kg/h)得到各况油耗修正系数；

步骤四：根据甲醇-柴油双燃料项目的目标，设定各工况的目标替代率；

步骤五：根据各工况的目标替代率、真实小时油耗(Kg/h)、发动机缸数以及油耗修正系数得到甲醇-柴油双燃料模式下各工况柴油单次喷射量(mg)；

步骤六：根据各工况的目标替代率、真实小时油耗(Kg/h)、发动机缸数、柴油低热值(MJ/Kg)以及甲醇低热值(MJ/Kg)得到甲醇-柴油双燃料模式下各工况甲醇单次喷射量(mg)；

步骤七：分别进行差值计算，生成甲醇-柴油双燃料模式下柴油喷射量基础MAP以及甲醇喷射量基础MAP。

其中，替代率为发动机同一工况下，甲醇喷射量替代柴油喷射量的比率，以％表示。

本发明的优点如下：

1、基于纯柴油模式万有特性数据，根据能量守恒原则，在双燃料模式替代率标定试验前，对甲醇-柴油双燃料模式下各工况目标替代率进行预置计算，得出各个工况下的甲醇喷射量、柴油喷射量，最后通过差值计算生成柴油喷射量基础MAP以及甲醇喷射量基础MAP；

2、采用该方法可预先对各工况目标替代率进行预置计算，极大减少甲醇-柴油双燃料模式下标定工作量，提高标定效率。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于这些内容。

实施例

一种甲醇-柴油双燃料替代率预标定方法，包括以下步骤：

步骤一：纯柴油模式万有特性台架试验时，记录每个工况点的真实小时油耗(Kg/h)、柴油单次喷射量(mg)；

步骤二：根据纯柴油模式当前工况的转速(r/min)、柴油单次喷射量(mg)以及发动机缸数得到理论计算的小时油耗(Kg/h)；

步骤三：由真实小时油耗(Kg/h)除以理论计算的小时油耗(Kg/h)得到各况油耗修正系数；

步骤四：根据甲醇-柴油双燃料项目的目标，设定各工况的目标替代率；

步骤五：根据各工况的目标替代率、真实小时油耗(Kg/h)、发动机缸数以及油耗修正系数得到甲醇-柴油双燃料模式下各工况柴油单次喷射量(mg)；

步骤六：根据各工况的目标替代率、真实小时油耗(Kg/h)、发动机缸数、柴油低热值(MJ/Kg)以及甲醇低热值(MJ/Kg)得到甲醇-柴油双燃料模式下各工况甲醇单次喷射量(mg)；

步骤七：分别进行差值计算，生成甲醇-柴油双燃料模式下柴油喷射量基础MAP以及甲醇喷射量基础MAP。

四冲程柴油机每一个循环内(发动机转2转)，各个缸均各喷一次油，单次喷射量代表各缸每次喷射量大小，单位mg。

以6缸机为例：

假定当前工况为1600r/min，700Nm，纯柴油模式下真实小时油耗24Kg/h，单次喷射量90mg，柴油热值43.2MJ/Kg，甲醇热值46.246MJ/Kg，甲醇-柴油双燃料目标替代率70％；

则油耗系数＝24/(90*(1600/2)*6*60/1000000)＝0.93；

甲醇-柴油双燃料柴油单次喷射＝24*(1-70％)/((1600/2)*6*60)/0.93*1000000＝26.9mg；

甲醇-柴油双燃料甲醇单次喷射＝24*0.7*(43.2/46.246)/((1600/2)*6*60)*1000000＝54.5mg；

甲醇-柴油双燃料替代率预标定计算公式：

柴油单次喷射量＝原机油耗×(1-替代率)/转速/180/油耗修正系数*1000000；

指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。