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高壓縮比摻氫天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出特征研究

在大節(jié)氣門(mén)開(kāi)度條件下，高壓縮比摻氫天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)需要高充氣能力增壓器提升其熱效率和扭矩，從商業(yè)角度出發(fā)探索高壓縮比摻氫天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和爆震特征，對(duì)重型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)高充氣能力增壓器給該型發(fā)動(dòng)機(jī)稀薄燃燒界限帶來(lái)的影響，及壓縮比變化對(duì)其熱效率和扭矩的影響做相關(guān)的試驗(yàn)分析。

試驗(yàn)在一臺(tái)6缸天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行，電渦流測(cè)功機(jī)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，通用電子控制單元控制點(diǎn)火正時(shí)等參數(shù)，天然氣由20MPa的壓縮室減壓后以0.8MPa的壓力噴入進(jìn)氣歧管，氫氣以0.8MPa的壓力噴入進(jìn)氣歧管與天然氣混合。用增壓系統(tǒng)可以使摻氫天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的稀薄燃燒界限從1.7擴(kuò)展到1.9，但當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)為1.9時(shí)，220MPa的進(jìn)氣壓力并不能滿足最大扭矩（1000.7N·m）的需要，如圖1所示。圖2顯示了天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)和摻氫天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率隨過(guò)量空氣系數(shù)的變化情況，圖中顯示當(dāng)過(guò)量空氣系數(shù)超過(guò)1.7后天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率明顯開(kāi)始下降，而摻氫天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的稀薄燃燒界限明顯要廣。

圖1　增壓條件下進(jìn)氣歧管壓力隨過(guò)量空氣系數(shù)變化

圖2　增壓條件下熱效率隨過(guò)量空氣系數(shù)的變化

試驗(yàn)中，在節(jié)氣門(mén)全開(kāi)的條件下用高性能增壓器可以實(shí)現(xiàn)摻氫天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)量空氣系數(shù)為1.8的稀薄燃燒；在高壓縮比濃混合氣條件下熱效率改善程度會(huì)受到一定的削弱，這主要是考慮到爆震的影響而延遲了點(diǎn)火正時(shí)；隨著壓縮比的增大摻氫天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率會(huì)增大，但同時(shí)也會(huì)削弱稀燃界限，使最大熱效率的稀燃界限由1.8變?yōu)?.6。

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作者：Cheolwoong Park et al

編譯：張自雷