王文強
(濰坊工程職業(yè)學院,山東 青州 262500)
隨著汽車CNG技術不斷發(fā)展,越來越多汽車采用CNG發(fā)動機,特別是天然氣氣源相對充足的城市,西安市現有的95%公交車輛基本上采用CNG發(fā)動機。在全國推廣CNG汽車燃氣以后,出租車輛和部分家庭轎車發(fā)動機采用油改氣技術,這在一定程度上,加快了汽車CNG發(fā)動機的發(fā)展。雖然CNG發(fā)動機相比傳統燃油發(fā)動機,具有燃料消耗量少、尾氣排放量少等特點,但是天然氣屬于不可再生能源,而我國能源相對緊缺,對CNG發(fā)動機的節(jié)氣研究顯得勢在必行。
我國CNG汽車多由傳統汽油車改為天然氣汽車,也有部分車輛使用的純?yōu)镃NG汽車。無論是油改氣CNG汽車還是純CNG汽車,點火提前角相對傳統燃油汽車都要作出調整。因為天然氣的辛烷值要高于汽油的辛烷值,天然氣的辛烷值一般為120~130,而汽油的辛烷值為90~97左右。天然氣的抗爆性要高于汽油的抗爆性。使用天然氣的汽車可以通過適當增加點火提前角,增加發(fā)動機的壓縮比,提高發(fā)動機的燃料經濟性能,減少天然氣的消耗。假如點火提前角過大或過小都會對CNG發(fā)動機的燃油經濟產生影響,增加燃料消耗。下面結合汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機臺架試驗,分析點火提前角對CNG發(fā)動機產生的影響。
圖1 汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機故障模擬系統組成
本試驗采用的是汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機試驗臺架,該臺架是由汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機試驗臺架、測功機控制柜、汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機故障模擬試驗臺、采集前段處理電路和傳感器信號采集模擬顯示系統組成,其中汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機試驗臺架設有點火提前器,可以設置不同的點火提前角,進而分析點火提前角對發(fā)動機經濟性產生的影響[1]。
汽油/CNG發(fā)動機試驗臺正常運行后,轉速達到1800r/min左右時,切換到燃氣狀態(tài),開始使用天然氣燃料供應進行試驗。試驗采用汽車運行的兩個常用狀態(tài):怠速工況狀態(tài)(節(jié)氣門開度為0,轉速為780r/min)和中速工況狀態(tài)(節(jié)氣門開度為30%,轉速為2000r/min)。通過調節(jié)點火提前器(分別為6°、9°、12°、15°),試驗可以設置四個大小不同的點火提前角角度。在兩種工況下,進行發(fā)動機燃氣消耗量的測試,并進行數據統計與分析。[2]
怠速工況時,也就是汽車節(jié)氣門開度為0,轉速為780r/min的狀態(tài),臺架試驗所測得CNG發(fā)動機各項參數數據見表1。
表1 怠速工況下點火提前器各角度變化對應發(fā)動機參數
從表1所測得數據可以看出,當點火提前角發(fā)生變化時,發(fā)動機的轉速基本上維持不變,CNG發(fā)動機噴氣脈寬也保持在5.4ms,發(fā)動機的氣耗量為0.145g/s左右,變化不明顯。在CNG發(fā)動機怠速工況下,點火提前角的變化對發(fā)動機燃氣消耗量影響不大。
中速工況時,也就是節(jié)氣門開度為30%,轉速為2000r/min的狀態(tài),臺架試驗所測得CNG發(fā)動機各項參數數據見表2。
表2 中速工況下點火提前器各角度變化對應發(fā)動機參數
從表2所測得數據可以看出,中速工況狀態(tài)下,當點火提前器角度由6°依次調節(jié)到15°時,發(fā)動機的轉速先升高后降低,發(fā)動機的功率同樣也是先升高后降低,而CNG發(fā)動機的氣耗量卻是先降低后升高,相對應的比氣耗也是先降低后升高。當點火提前器的角度為9°時,發(fā)動機的空燃比λ最低,接近標準空燃比,發(fā)動機燃燒充分,此時燃氣消耗量為1.066g/s,在四個角度中消耗量最低。假如保證發(fā)動機動力性時,當點火提前器為9°時,發(fā)動機發(fā)出功率最大,動力性最好,此時比氣耗量為171.86g/kw·h,也是在四個角度中消耗量最低。當點火提前器為9°時,發(fā)動機的動力性最好,發(fā)動機的燃氣經濟性也最好。所以在中速工況下,單一從經濟性角度考慮,點火提前器的角度更應適合選擇9°,點火提前器過低或過高,都會增加CNG發(fā)動機燃氣消耗量,并在一定程度降低發(fā)動機的動力性。
通過發(fā)動機臺架試驗分析可得出,點火提前角或大或小,都會對CNG汽車發(fā)動機的經濟性產生影響,合適角度的點火提前角可以在保證汽車發(fā)動機動力性的基礎上,降低汽車發(fā)動機燃氣消耗量,保證最經濟狀態(tài)。因此,使用CNG汽車,應注意調節(jié)好點火提前角。
[1]袁華智,蹇小平.傳感器故障對天然氣發(fā)動機性能和排放的影響[J].長安大學學報(自然科學版),2010(3).
[2]李陽陽.汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機傳感器故障模擬系統研究[D].長安大學,2011.