柴油发动机改为单燃料CNG发动机技术探讨.doc

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1、柴油发动机改为单燃料CNG发动机技术探讨李跃平(四川工业学院汽车产品试验站四川成都摘要：介绍了柴油发动机改为CNG发动机时压缩比的选择、点火系统的设计以及其它有关技术和存在的问题，井对城市公交柴油汽车的发动机改为CNG发动机前后的性能进行试验比较关键词：CNC发动机；压缩比{点火系统中图分类号：U464171：U464[72文献标识码：A汽车排出的有害废气对城市环境造成了严重污染，特别是柴油车排出的黑烟，既污染了空气又影响了市容，将城市交通所用的柴油汽车改为CNG汽车势在必行。笔者曾经和其它有关单位合作，对在用的城市公交车

2、所装用的6Il0型柴油发动机改装为CNG单燃料汽车发动机作过尝试，其中尚有许多问题有待进一步探讨解决，此文就改装及试验过程中的若干问题提供若干问题供读者探讨。l柴油发动机的改装1．1CNG单燃料发动机压缩比的选择1．1．1压缩比对发动机I作的影响发动机的压缩比是通过对发动机工作循环的各个过程来影响发动机的动力性、经济性、废气排放的随着压缩比的增大，发动机压缩终了的压力、温度将大大提高，从而使平均有效压力增大，发动机的扭矩、功率增大；压缩比越大，发动机气缸内的工质膨胀作功得更充分，排气所带走的能量减少，发动机的热效率增大，因

3、而发动机燃油消耗下降；同时随着压缩比的提高，燃烧温度提高，有利于降低排气中CO和HC的含量．但也因燃烧温度提高，而使发动机热负荷加大，影响发动机正常工作。另外燃烧温度提高，排气中NOx的含量增大。1．12柴油发动机改为CNG发动机时压缩比的选择柴油发动机可燃混合气形成的方式使其工作循环从理论上讲比较接近混合循环(即Sabthe循环)。另外，由于柴油的品质以及着火的方法(压燃)等因素使柴油发动机可以选用较高的压缩比(一般为l6～22)提供改装的6l10柴油发动机压缩比是17。柴油发动机改为CNG发动机时压缩比的选择拟考虑以下

4、几方面的因素：首先，改装后CNG发动机的功率需满足使用的要求。目前，省内改装的CNG汽车均使用减压调节器和混合器组成的CNG供气系统，使用这种供气系统的发动机，空气和天然气一井被吸人气缸，天然气将占据近l／10左右的气缸容积；而汽油发动机进气过程是汽油以微小油粒形式吸人气缸，占据的气缸容积与天然气相比小得多，柴油发动机的进气过程是吸人纯空气；因此CNG发动机在相同情况下进人气缸的空气比汽油发动机少，比柴油发动机更少，从而功率较低。为了保证CNG发动机的动力性，需要选用较大的压缩比，其压缩比应大于汽油发动机的压缩比。其次，保

5、证发动机正常工作，热负荷不能太高。柴油发动机的最高燃烧温度较(汽油发动机)低，一般为1600℃～l900℃(汽油发动机的最高燃烧温度一般为2000℃～2400℃)，柴油发动机冷却系统散走的热量占燃料燃烧产生热量的百分比(18％～25％)比汽油发动机(23％～30％)的低，散热效果与汽油发动机相比较差。改装的CNG发动机固燃烧方式不同，在压缩比相同的情况下，其最高燃烧温度比柴油发动机高碍多。因此为了降低热负荷，保证改装的CNG发动机正常工作，其压缩比需小于柴油发动机的压缩比。综上所述，将6l10柴油发动机改为CNG发动机时，

6、拟定压缩比为l2。1．2点火系统的设计和选用改装后的6Il0CNG单燃料发动机其着火方式与汽油发动机一样，为此将设计选用一套点火系统：收强日期：20~0-11—27作者简舟：车跃平(19,65一)．男四川省荣县^，四JIJ工业学院汽车产品试验站讲师，学士．主要从事汽车试验研究l8四JII工业学院学报2001正12．1点火系统的选用改装后的6l10CNG单燃料发动机其压缩比12，比汽油发动机大，压缩终了气缸内的压力较大，需选用点火能量较高的点火系统l2．2分电器的安装设计122．1分电器的驱动为了尽量减少改装的工作量．利用柴

7、油发动机高压油泵的驱动轴来驱动分电器是可行的方案，柴油发动机高压油泵的转速是曲轴速的一半，刚好满足分电器转速的要求。1．2．22分电器的布置分电器采用立式布置(象汽油发动机的分电器布置一样)。假如分电器采用水平布置，则其轴在重力作用下将产生异常磨损．点火提前角的调整也不太方便12．3火花塞的安装火花塞安装在柴油发动机喷油器位置。柴油发动机喷油器的外径一般都比火花塞安装螺纹外径小．需对缸盖上喷油器孔进行扩孔攻丝后方可进行安装；由于喷油器孔较深，需采用加长的火药塞或选用绝缘性能较好的分缸线以避免缸外跳火。1．2．4点火提前角的

8、初步选择天然气的燃烧火焰传播速度比汽油慢，天然气发动机的点火提前角的选取需比汽油发动机的大。对6l10CNG发动机而言我们初选的点火提前角为l8。，最终的选择将由改装后的试验确定。1．3节气门的设计改装后的CNG发动机需要有一个节气门来控制发动机的负荷、转速。节气门直径越大，发动机进气阻力越小，有利于发