摘 要

能源问题与环境问题是我国当下面临的两大挑战。一方面我国对于进口石油具有很高的依赖性，另一方面国内的环境问题开始日益突显。从两个方面来看，开发新的绿色能源是非常重要的。在目前开发的许多清洁能源中，乙醇因具有原料来源广泛、成本低廉的优点受到了越来越多的重视，但是国内的燃料乙醇生产技术虽然日趋成熟，却面临着市场小、销售困难的问题。而含水酒精重整技术可以从一定程度上解决这两方面的问题。

本文以在发动机上实现含水酒精重整技术的应用为研究目的，在分析了含水酒精重整系统的工作特点以及发动机在不同工况下的运行特性后，设计了一套含水酒精的流量控制系统，确定了酒精流量的控制方式以及发动机燃料供给的方案，并对缓冲罐的容积进行了计算。之后设计了流量控制系统在正常运行工况和加速工况下的控制策略，使重整系统以及发动机在以上两种工况下都能够实现平稳运行。

关键词：含水酒精；重整燃料；流量控制；发动机

Abstract

Energy and environmental problems are two major challenges that our country is facing. China's dependence on imported oil is high, on the other hand, China's environmental problems have become increasingly serious. From two aspects, it is very necessary to develop new clean energy. Between developing clean energy, ethanol has attracted more and more attention for its advantages of wide source of raw materials and low cost. Although the technology of producing fuel ethanol is getting mature, fuel ethanol's market is small and it is hard sale. The hydrous ethanol reforming technology can solve these two problems in some extent.

The study object of this paper is applying hydrous ethanol reforming technology to engine. After learning the features of hydrous ethanol reforming system and characteristics of engine in different working conditions, this paper design a flow control system of hydrous ethanol, and determine the mode that flow of hydrous ethanol is controlled and the scheme of fuel supply. The volume of the buffer tank is also calculated in this paper. Then the control strategy of the flow control system under normal operating conditions and acceleration conditions is designed, which can achieve a smooth operation of the reforming system and the engine under the above two conditions.

Key Words：hydrous ethanol; reforming fuel; flow control; engine

目 录

第一章 绪论 1

1.1选题的背景及研究意义 1

1.1.1选题的背景 1

1.1.2研究意义 3

1.2主要的研究内容 4

第二章 燃料供给系统设计 5

2.1燃料供给系统整体的设计 5

2.2泵的选择以及流量控制的方式 5

2.3控制电机的选择 6

2.4缓冲罐的设计 6

2.5发动机燃料供给系统方案选择 7

第三章 传感器的选型及其信号调理电路 9

3.1传感器的选型 9

3.2传感器信号调理电路 10

第四章 流量控制系统的控制策略 12

4.1发动机启动工况下的控制策略 12

4.2发动机正常运行时的控制策略 12

4.2.1发动机正常运行时流量阀的控制策略 12

4.2.2发动机正常运行时喷射阀的控制策略 13

4.3发动机加减速工况下的控制策略 14

4.3.1 发动机加速工况下流量阀的控制策略 14

4.3.2发动机加减速工况下喷射阀的控制策略 15

4.3.3动机加速工况下缓冲罐的控制策略 16

第五章 总结与展望 17

5.1全文总结 17

5.2对未来的展望 17

参考文献 18

致谢 19

第一章 绪论

1.1选题的背景及研究意义

1.1.1选题的背景

长期以来，化石能源一直是人类社会赖以发展的重要资源。据统计，2012年煤炭和天然气在全球一次能源消费量中分别占到了29.9%和23.9%，全球的石油消耗量占到了全球能源消耗量的33.1%。而我国作为世界上仅次于美国的石油大消费国，在2013年的石油消耗量达到了4.82亿吨。固然我国也是世界十大产油国之一，对于进口石油的依赖程度却非常的高，在这4.82亿吨的石油当中，有2.82亿吨的石油是由国外进口，其比例高达58.5%^[1]，相比于国际公认的百分之五十的安全警戒线整整高出了8个百分点。根据图1.1可以看出，随着国内经济的迅速发展，我国石油消费量由2000年的2.25亿吨上升到了2012年的4.76亿吨，年平均增长率高达9.3%。然而国内的石油年产量从2000年的1.63亿吨到2013年的2.07亿吨，平均年产量增长率只有2.25%。随着我国城镇化和工业化的稳步进行，许多学者认为要到2040年我国的石油需求才会达到峰值^[2]，如果不及时采取相应的能源战略转型的措施，国内的石油缺口只会日益严重。加上石油资源的逐渐枯竭，国际油价的波动，全球气候变暖以及国内雾霾现象愈加频繁，开发新的清洁能源可谓是迫在眉睫。