LPG预燃室式发动机燃烧系统的开发研究.doc

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1、LPG预燃式发动机燃烧系统的开发研究杜炜、崔晓敏、周俊杰、隆武强(大连理工大学内燃机研究所，辽宁大连116024)摘要：本文针对液化石油气（LPG）的气质特点将小型2100柴油机改进设计为独具特色的预燃式LPG发动机。其结构简单，改装方便。试验结果表明，改装后，该燃烧系统可大大加快燃烧速度，提高燃烧效率，并且具有较好的动力性和排放特性，有实用推广价值。关键词：液化石油气（LPG）发动机预燃室中图分类号：TK464文献标识码:ADevelopmentAndStudyofLPG’sPre-combustionSystemDuWei,CuiXiao-Min,ZhouJun-Jie，LongWu

2、-Qiang(Res.Inst.OfIntern.Combust.Engine,DalianUniv.ofTechnol.,Dalian116024,China)AbstractAsmall-sizedieselbasedLPGenginewasmodifiedintoaspecialprecombustionLPGengine.Theprecombustionchamberwasdesignedtoincreaseburningspeedofpremixture.Theengineischaracterizedbyitssimplestructureandconvenienceofre

3、construction.Theenginewasusedinperformanceexperiments.ThetestresultsindicatethatthenewengineperformsmoothlywithmuchhigherburningspeedandhighercombustionefficiencythantheoriginalLPGengine.Withbetterpowerandemissioncharacteristics,thenewenginehaspracticalvalueofpopularizing.KeyWords:LiquefiedPetrol

4、eumGas(LPG);Engine;Pre-chamber随着城市环境污染加剧，多年来，人们一直在努力探寻汽车用的清洁燃料。液化石油气（LPG）具有成本低、低热值高、抗爆性好，且不含铅、硫等特点，是一种十分有前途的清洁代用燃料。本文以2100小型直喷式柴油机为母型机，结合LPG自身特性，设计了一种预燃式LPG发动机燃烧系统，以期实现紊流稀薄燃烧，达到较好的动力性和排放特性。1改装设计1.1预燃室设计特点1）利用原机喷油嘴处的狭小空间设计成具有较小预燃量的预燃室[1]。预燃室为一体式，采用高温耐热钢以保证其耐高温和热冲击等特性；2）预燃室不设冷却水腔，保持预燃室高温，有利于LPG空气混合

5、气的点燃；3）预燃室不另设一套供气系统，靠喷嘴与主燃室相连，完成工作循环。结构简单易行，缩短了研究周期。这种设计，不破坏原机结构，与原机零部件保持了最大通用性，结构简单，改装方便，使预燃室成为主燃室的点火能量放大器和燃烧过程扰动源，可扩大空燃比范围，加快燃烧速度，提高燃烧效率。其结构如图1所示。图1预燃室结构、安装示意图1.2主燃室设计由于原喷油器孔为斜置，为了充分利用进气涡流和压缩挤流，并与预燃室喷束相适配，以期实现较强的紊流燃烧，主燃室设计成偏心浅浴盆形，压缩比由原机的16降至10.9。1.3其它1）考虑到稀燃对点火能量的要求，选用了性能优良的BOSCHFSDC型火花塞，并将点火电流

6、提高了1.5个安培，以增大点火能量，使用过程中未发现失火现象；2）蒸发调压器后加装LPG调节阀，对LPG供气量进行实时控制，实现空燃比的调节；3）LPG供气系统中加装了冷车启动加热器，便于启动。其它改装设计因与一般改装相类似在此不一一赘述。试验装置布置如图2所示。图2LPG发动机试验装置布置图2性能试验及结果分析2.1负荷特性图3为2100预燃式LPG发动机在标定转速下经济性、排温与负荷的关系。图3经济性、排温与负荷的关系(1500r/min)由图3可以看出，排温随着负荷的增大而迅速增加；发动机的经济性在60%负荷处最好。当负荷低于50％时，经济性迅速恶化。经济性恶化的主要原因在于各种能

7、量损失在低负荷时所占比例增大引起的。另一方面，由于本发动机沿用了原柴油机的凸轮轴，进排气的重叠角达到36℃A曲轴转角，这会增加发动机的泵气能量损失，也在一定程度上影响了经济性。另外，由图3可见，该机能达到原柴油机的标定功率（16.18kW）。2.2排放特性图4排放特性(1500r/min)图4为2100预燃室式LPG发动机标定转速下排放随负荷的变化。由图可以看出，该机HC和CO的排放均较理想，但高负荷下的NO排放较高。这一方面主要是