喷气时刻对天然气发动机燃烧性能影响的研究.pdf

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1、第42卷第4期2013年8月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEVol。42No．4Aug．2013喷气时刻对天然气发动机燃烧性能影响的研究马志超(天津海运职业学院天津300350)摘要：利用数据采集和燃烧分析系统，试验研究了喷气时刻对天然气发动机性能的影响，研究表明：节气门开度为25％时，不同转速下，最大IMEP所对应的喷气时刻不同，低转速时，最大IMEP对应的喷气时刻较迟。而转速较高时，最大IMEP对应的喷气时刻较早。关键词：喷气时刻天然气发动机中图分类号：TK433．2文献标识码：A文章编号：1

2、671—0630(2013)04—0015—03AStudyofEffectofInjectionTimingonCombustionCharacteristicsforNaturalGasEngineMaZhichaoTianjinMaritimeCollege(Tianjin，300350，China)Abstract：Inthispaper，anaturalgasengine，whichwasretrofittedfromaToyota8Agasolineengine，isstudied．Basedonanelectroniccontrolunit，adata

3、acquisitionsystemandcombustionanalyzer，theeffectofinjectiontimingoncombustioncharacteristicsareinvestigated．Theresultsshowthatat25％throttleopenpo—sitionanddifferentspeed(1000rpmand2000rpm)conditions，theinjectiontimings(IMEPmax)ofCNGaredifferent．Atlowspeedtheinjectiontimingislater．Athig

4、hspeed，however，theinjectiontimingisearlier．Keywords：Injectiontiming，Naturalgas，Internalcombustionen舀ne引言天然气作为发动机的燃料具有很多优点，如可以替代十分短缺的汽、柴油，充分利用天然气资源；天然气发动机的有害排放物少，天然气的主要成分是甲烷(CH。)，燃烧后生成二氧化碳和水，产生的温室气体只有煤炭的1／2，石油的2／3，对环境造成的污染远远小于石油和煤炭‘1o；可改善发动机的效率，天然气的辛烷值(RON)约为130，而高级汽油的辛烷值在96左右，所以天然气有较好的

5、抗爆性，不需要添加抗爆剂即可提高压缩比，进而提高发动机的热效率；天然气的可燃混合气着火界限宽，因此，天然气发动机可采用稀薄燃烧技术。但天然气发动机同时存在一些缺点，如理论空燃比条件下，天然气发动机的热负荷过高；相比液体燃料，天然气发动机的容积效率低；天然气组分因产地的不同而性能各不相同。国外对车用柴油机改燃天然气的研究较早，13本13产公司研制的NissanADVan小型超低污染天然气汽车将原汽油机压缩比从9．5提高到12．8，使发动机动力性和转矩有较大提高。低速时其排放为：NO，为0．029／km，CO为O．159／km，THC为0．079／km，远低于限定值(日

6、本汽油机排放限值NO：为0．48g／kin，CO为2．70g／km，THC为O．399／km)“1。AslamMU等人在一台由1．5L、4缸汽油机改装的天然气发动机上进行了试验，研究表明，在节气门全开(WOT)条件下，天然气发动机的平均有效压力(BMEP)比原汽油机下降了约16％，但平均有效油耗(BSFC)降低了17％～18％，发出单位功率所消耗的能量比汽油少了1．65MJ。在理论空燃比下，天然气发动机比汽油机的效率提高了2．9％。CO排放量减少了80％，C02减少20％，HC减少了50％。在过量空气系数为1．2时，NO，排放量却比汽油增加了33％，主要是因此时缸内

7、温度比汽油机高，且富氧pJ。作者简介：马志超(1978一)，男，讲师，主要研究方向为内燃机的燃烧与排放。16小型内燃机与摩托车第42卷在理论空燃比下，通过使用排气再循环(EGR)和三效催化器，天然气发动机可以使NO。减少99．9％，HC排放量减少90％～97％H』。在国外，天然气发动机经历了双燃料到单燃料的发展，目前天然气单燃料发动机已成为主流，并且多采用高能点火和多点顺序喷射技术。国内天然气发动机的研究现状与国外差距正在逐步缩减。当今对天然气发动机的研究热点集中于稀薄燃烧技术，有很多研究者研究各种控制参数对发动机性能及排放的影响，然而本文通过试验研究发现喷气时