为生物质气体燃料发动机开发测量控制系统

　　"我们搭建系统采用的软件能够提供灵活的设置并处理大量I/O信号，这样大大缩短了实验所需的时间。另外，从测量到分析的整个过程都可以采用LabVIEW来完成，从而提高了效率。"

　　The Challenge:

　　分析和评估气体燃料成分的差异对生物质燃料发动机必要运行条件的影响。

　　The Solution:

　　采用NI LabVIEW软件和PXI硬件测量发动机和模拟生物质气体燃料生成器的每个输入输出信号。

　　Author(s):

　　Go Tomatsu - The University of Tokyo, Department of Mechanical Engineering

　　東京大学大学院 工学系研究科・機械工学専攻・金子研究室 - 戸松 豪氏

　　有机物质通过发酵和热解产生生物质气体，其中的可燃气体（如甲烷和氢气以及一氧化碳）与非可燃气体（如二氧化碳和氮气）相互混合。所用原材料的生物质资源种类或者气化方法的不同、以及燃料生成器内温度波动而引起的改变，都会使气体混合比产生变化。此外，生物质气体含有的热值较低的气体（H2 和 CO）和不可燃气体（CO2 和N2），因此其热值低于市场上销售的气体燃料，这可能会在发动机运行时引起很多问题。

　　为了开发生物质气体燃料发动机，我们必须清楚燃料热值和气体成分的差异如何影响发动机的运行条件。我们对一台实验发动机完成了模拟生物质气体燃料的燃烧分析，作为生物质气体燃料发动机开发的第一步，使用的模拟生物质气体燃料是由多种气体成分以任意比例混合而成的。

　　在发动机运行实验中，模拟生物质气体燃料生成器为发动机提供模拟生物质气体燃料，数据采集设备采集实验数据。

　　使用这些装置进行发动机运行实验，同步测量信号和提高机械运行效率是实验的两个主要的难题。

　　测量

　　为了分析和评估燃料气体成分的差异对发动机运行必要条件的影响，我们测量了大量数据，如发动机运行时燃料和空气流量以及发动机各点的温度和压力。此时必须保证测量与发动机曲轴的运动同步以方便后续分析。采样率需要具有灵活性，压力信号变化剧烈，我们每一度曲轴转角采样一次（标定转速1500rpm的发动机需要9000Hz的采样率），温度变化相对较慢，曲轴每转一圈采样一次。此外，输出电压信号因传感器放大器不同而有所差异；因此，我们对每一通道进行设置以获得精确的测量。