缸内直喷CNG发动机燃烧过程测量分析.pdf

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1、第4期(总第213期)车用发动机No．4(Seria1No．213)2O14年8月VEHICLEENGINEAug．2014缸内直喷CNG发动机燃烧过程测量分析周立迎～，徐富水，罗福强(1．贵阳学院机械工程学院，贵州贵阳550005；2．江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013)摘要：用火花塞式压电压力传感器测量1台4缸缸内直喷CNG发动机缸内压力，分析最大缸内压力，压力升高率、放热率及缸内温度等随转速、负荷和点火提前角的变化。结果表明：负荷一定时，随着转速升高，最大缸内压力、最大缸内压力升高率、最大放热率及缸内最高温度逐渐减小，燃烧始点推迟，放热速

2、率减小；转速一定时，随着负荷增加，最大缸内压力、最大缸内压力升高率、放热率及缸内最高温度逐渐增加；转速为3800r／min、全负荷时，随着点火提前角增加，最大缸内压力、最大缸内压力升高率及缸内最高温度逐渐增加，点火提前角为34。曲轴转角时发动机动力性及经济性最佳。关键词：天然气发动机；气缸压力；燃烧过程DOI：10．3969／j．issn．1001—2222．2014．04．017中图分类号：TK437文献标志码：B文章编号：1001—2222(2014)04—0083—06随着排放法规的日益严格，能源安全和环境问题的日益突出，开发车用代用燃料成为发展趋势。

3、天然气具有经济性好、抗爆性好、排污少、资源丰富等特点，成为一种极具发展潜力的代用燃料l1_3l。目前，在原有汽油机或柴油机基础上改装而成的双燃料发动机并没有表现出良好的性能，随着缸内直喷燃烧技术的发展，天然气和缸内直喷技术相结合可提高天然气发动机的经济性和动力性Il4J。针对1台缸内直喷CNG发动机进行台架试l天然气瓶；2一压力表(40MPa)；3一精滤清器；4一商压线圈；5一火花塞；6一电磁喷射器；7～减压阀；8一滞止阀；验，测量发动机缸内压力，分析缸内压力升高率、放9一压力表(2OMPa)；1O一加气阀；11-空气滤清器；12～怠热率及缸内温度等随转速、

4、负荷和点火提前角的速控制步进电机；l3节气门位置传感器；14一冷却水温传变化。感器；15转速传感器；16一氧传感器；17一蓄电池；18一点火开关1试验装置及过程图1发动机试验台架布置示意在不改变原机结构的基础上，将1台4缸、四冲2试验结果分析程、四气门、水冷汽油机改制为1台缸内直喷CNG发动机，其中CNG喷嘴布置在2个进气门之问，喷2．1转速对缸内直喷CNG发动机燃烧过程的影响射压力为1．8MPa，压缩比为12：1，排量为2L，最图2示出在平均有效压力p一0．75MPa、不大扭矩转速为3800r／min。发动机试验台架见同转速下缸内压力随曲轴转角的变化。图3

5、示出在图1。采用自行开发设计的内燃机工作过程测量分不同转速下最大气缸压力及其对应的曲轴转角。在析系统测量发动机气缸压力，并根据气缸压力计算所试验的转速范围内，随着转速的升高，缸内压力逐分析放热规律[6-7]，A／D为12通道，采样角度可设渐减小，最大缸内压力基本呈减小趋势，且其对应的置为1。，0．5。，0．25。曲轴转角。气缸压力传感器采曲轴转角向上止点后方向推移。用火花塞式压电压力传感器。收稿日期：2014Ol一21；修回日期：201406—04基金项目：江苏省2013年度普通高校研究生科研创新计划项目(CXIX13—654)作者简介：周立迎(1978)女

6、，副教授，博士，研究方向为动力机械工作过程及排放控制；zhouliying0330@163．corn。车用发动机2014年第4期可以看出，在上止点附近，随转速的升高，最大压力升高率逐渐减小，其对应的曲轴转角向上止点后方向移动，与缸内压力的变化趋势一致。图6示出0．75MPa、不同转速下放热率随曲轴转角的变化，图7示出在0．75MPa、不同转速下最大放热率及其对应的曲轴转角。由图可以看出，随转速的升高，燃烧始点推迟，单位曲轴转角对应时问减少，以曲轴转角计放热率及最大放热率减小。这是因为随转速的增加，以曲轴转角计的燃烧滞燃期图2不同转速下的示功图增加，此外，单位

7、曲轴转角对应的时间减少，也是造成放热率峰值下降的一个重要原因。随着转速的增加，最大放热率对应的曲轴转角向上止点后方向移动。=坦、出出据图3不同转速下最大缸内压力及其对应的曲轴转角图4示出在0．75MPa、不同转速下压力升高率图6不同转速下放热率随曲轴转角的变化随曲轴转角的变化，图5示出在0．75MPa、不同转速下最大压力升高率及其对应的曲轴转角。从图中僻32033034035036037038039040041o420曲轴转角IP／(。)图7不同转速下最大放热率及其对应的曲轴转角图4不同转速下压力升高率随血轴转角的变化图8示出在0．75MPa、不同转速下发动

8、机缸内一^●温度随曲轴转角的变化，图9示出在0．75