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1、34交通与计算机2008年第3期第26卷总142期CNG/汽油两用燃料发动机点火提前角控制试验研究彭雪飞王云鹏隗海林(吉林大学长春130022)摘要针对采用电控多点顺序喷射系统的CNG/汽油两用燃料发动机,采用改变原汽油机点火基准信号的方法,实现发动机使用CNG时点火提前角的增大,通过台架试验,定量研究点火提前角对其排放性能和动力性能的影响,确定点火提前角的调整方案,依据此方案设计了基于PIC单片机技术的点火提前控制器,有效提升了两用燃料发动机燃用天然气时的动力性能。关键词CNG;两用燃料发动机;点火提前角+中图分类号:U270.16文献标志码:A放物浓度,通过试验数据的对比分析
2、,来研究点火引言提前角的调整变化规律。随着能源需求的日益增长和排放法规的日益点火提前角对动力性能的影响严格,天然气以其储量丰富、排气污染少、经济性[1]好等特点成为良好的汽车代用燃料。天然气在试验中,点火提前角的调整是通过改变原汽汽车上主要以CNG(压缩天然气)储存于钢瓶中。油机点火基准信号的方法实现的,当两用燃料发CNG/汽油两用燃料发动机可以分别使用CNG动机使用天然气时对点火提前角进行调整,考虑或汽油工作,是我国现阶段天然气在汽车上的主到曲轴传感器信号的特点,点火提前角调整的角要使用方式。度设定为6、9、12、15°。为了兼顾使用汽油时的性能,一般对原发动图1为发动机在25
3、%负荷工况下,调整不同机机械结构不做改动。但汽油与CNG作为燃料的点火提前角,输出转矩随转速的变化规律图。的理化特性不同,着火延迟期及火焰传播速度等在低负荷时,发动机的节气门开度较小,进气量不同,因此点火提前角不同。为了使CNG/汽油小,气缸内残余废气相对新鲜混合气的比例较大,两用燃料发动机的性能和环保优势得到充分发降低了火焰传播速度,点火提前角受火焰传播速挥,需要试验研究点火提前角对发动机使用CNG度的影响较大。因此,发动机使用CNG时需增时的性能影响,制定合理的点火提前角控制策略,大点火提前角,随着转速的增加,增大的点火提前以提高两用燃料发动机使用CNG的动力性能,角变动不明
4、显。输出转矩在低转速时受点火提前发挥环保优势。角影响较明显,相差最大值为14N·m,最大转矩提高了11.5%。试验装置在四缸电喷发动机4G64S4M上,采用意大利朗第·伦索公司的燃气供给系统改装成CNG/汽油两用燃料发动机。试验采用自行设计的柔性连接系统,试验数据实时采集在南峰CW10型电涡流测功机上进行,使用的废气分析仪为NHA2500尾气分析仪。为了确定点火提前角对两用燃料发动机使用CNG时的影响,本文在试验过程图125%负荷下转矩随转速变化规律图中通过在定转速和定负荷下,调整不同点火提前角,记录发动机在该工况下的输出转矩和排图2为50%负荷工况下增加不同点火提前角输出转矩随
5、转速的变化规律图。随着发动机的收稿日期:2008203225负荷增加,进气量增加,气缸内残余废气减少;同CNG/汽油两用燃料发动机点火提前角控制试验研究———彭雪飞王云鹏隗海林35时发动机在中等负荷下,电控系统对空燃比的控图4为全负荷工况下增加不同点火提前角输[2]制一般在理论空燃比范围内,混合物混合较好,出转矩的变化规律图。发动机在全负荷工况下运火焰传播速度较快。随着转速的增加,增加的点转,节气门全开,进气量大,喷气量多,缸内残余废火提前角变动较明显。因此,在低转速时增大较气很少,单位体积内可燃混合物密度最大,点火提小点火提前角时获得最大输出转矩;随着转速的前角主要受转速影响。
6、不同转速,增加不同的点增加,由于曲轴在相同的时间内转过的角度增加,火提前角,发动机的输出转矩变化明显,转矩最大所需增大点火提前角也随之增加。由图2中曲线相差14N·m,最大转矩提高了10.4%。但与使变化趋势知,转速在3500～4500r/min转速范用汽油时输出转矩相比,无论点火提前角如何调围内,发动机的输出转矩变动受点火提前角影响整,最大输出转矩相差9～13N·m。由于在明显,转速在4500r/min时转矩相差最大,为184000r/min以上,全负荷工况下,汽油点火系统N·m,最大转矩提高了12.7%,这主要因为点火所设置的点火提前角较小,同时天然气具有高辛提前角过小使燃料
7、的燃烧不完全。烷值的特点,发动机燃用天然气时需增加较大值才能符合天然气的燃烧特性。因此,在4000～4500r/min转速范围内,点火提前角增加到15°时发动机输出转矩较大。图250%负荷下转矩随转速变化规律图图3为75%负荷工况下增加不同点火提前角输出转矩的变化规律图。发动机在较高负荷下运转,节气门开度大,缸内残余废气较少,缸内燃图4全负荷下转矩随转速变化规律图料的燃烧状况受点火提前角影响明显,在发动机2000～4500r/min转速范围内,由于点火提前点火提前角的最终确定方案
