為生物質氣體燃料發動機開發測量控制系統

　　"我們搭建系統采用的軟件能夠提供靈活的設置并處理大量I/O信號，這樣大大縮短了實驗所需的時間。另外，從測量到分析的整個過程都可以采用LabVIEW來完成，從而提高了效率。"

　　The Challenge:

　　分析和評估氣體燃料成分的差異對生物質燃料發動機必要運行條件的影響。

　　The Solution:

　　采用NI LabVIEW軟件和PXI硬件測量發動機和模擬生物質氣體燃料生成器的每個輸入輸出信號。

　　Author(s):

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

　　東京大學大學院 工學系研究科?機械工學専攻?金子研究室 - 戸松 豪氏

　　有機物質通過發酵和熱解產生生物質氣體，其中的可燃氣體（如甲烷和氫氣以及一氧化碳）與非可燃氣體（如二氧化碳和氮氣）相互混合。所用原材料的生物質資源種類或者氣化方法的不同、以及燃料生成器內溫度波動而引起的改變，都會使氣體混合比產生變化。此外，生物質氣體含有的熱值較低的氣體（H2 和 CO）和不可燃氣體（CO2 和N2），因此其熱值低于市場上銷售的氣體燃料，這可能會在發動機運行時引起很多問題。

　　為了開發生物質氣體燃料發動機，我們必須清楚燃料熱值和氣體成分的差異如何影響發動機的運行條件。我們對一臺實驗發動機完成了模擬生物質氣體燃料的燃燒分析，作為生物質氣體燃料發動機開發的第一步，使用的模擬生物質氣體燃料是由多種氣體成分以任意比例混合而成的。

　　在發動機運行實驗中，模擬生物質氣體燃料生成器為發動機提供模擬生物質氣體燃料，數據采集設備采集實驗數據。

　　使用這些裝置進行發動機運行實驗，同步測量信號和提高機械運行效率是實驗的兩個主要的難題。

　　測量

　　為了分析和評估燃料氣體成分的差異對發動機運行必要條件的影響，我們測量了大量數據，如發動機運行時燃料和空氣流量以及發動機各點的溫度和壓力。此時必須保證測量與發動機曲軸的運動同步以方便后續分析。采樣率需要具有靈活性，壓力信號變化劇烈，我們每一度曲軸轉角采樣一次（標定轉速1500rpm的發動機需要9000Hz的采樣率），溫度變化相對較慢，曲軸每轉一圈采樣一次。此外，輸出電壓信號因傳感器放大器不同而有所差異；因此，我們對每一通道進行設置以獲得精確的測量。