天然氣比例和壓縮比對汽油機(jī)性能和爆震的影響

天然氣（NG）作為一種汽油替代燃料，吸引了眾多研究人員的注意，尤其是在美國頁巖氣得到成功開采和應(yīng)用之后。與標(biāo)準(zhǔn)汽油相比，NG具有較高的氫碳比（H/C），這將有利于減少汽油機(jī)使用產(chǎn)生的CO2排放。目前，受NG存儲技術(shù)的限制，還不能利用NG完全替代標(biāo)準(zhǔn)汽油在汽油機(jī)中進(jìn)行燃燒。因而，多將NG與標(biāo)準(zhǔn)汽油采用不同的噴射系統(tǒng)注入汽油機(jī)燃燒室中，形成可燃混合氣在汽油機(jī)缸內(nèi)燃燒。不同的NG混合比例和壓縮比可能對汽油機(jī)的性能和爆震趨勢產(chǎn)生影響。為了推廣NG的應(yīng)用，需要在不同NG混合比例和壓縮比下，對汽油機(jī)的性能和爆震趨勢進(jìn)行分析。

試驗(yàn)首先對一臺常規(guī)汽油機(jī)進(jìn)行改造，將其改造為具有進(jìn)氣道端口噴射（PFI）和缸內(nèi)直接噴射（DI）兩種燃料噴射方式的測試汽油機(jī)。采用乙醇含量10%的E10汽油作為標(biāo)準(zhǔn)汽油燃料，采用PFI方式注入汽油機(jī)燃燒室中。采用高純度甲烷作為天然氣燃料，采用DI方式注入汽油機(jī)燃燒室中。試驗(yàn)時，設(shè)定DI噴射壓力為 1.5MPa，PFI噴 射 壓 力 為0.41MPa。采用德國Motec公司生產(chǎn)的MotecM800單軸控制器控制測試汽油機(jī)的點(diǎn)火正時。采用德國阿特拉斯（Atlas）公司生產(chǎn)的AtlasCopco空氣壓縮機(jī)提供壓縮空氣。試驗(yàn)控制NG混合比例分別為25%、50%、60%和75%，并采用10.5和12.5兩種壓縮比。試驗(yàn)控制汽油機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min，運(yùn)行達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，采用奧地利李斯特（AVL）公司生產(chǎn)的AVL365X曲軸轉(zhuǎn)角編碼器記錄曲軸轉(zhuǎn)角，采用AVLGU21C壓電式壓力傳感器測量缸內(nèi)壓力。結(jié)果顯示：①與E10汽油相比，E10/NG混合燃料的抗爆震特性顯著增強(qiáng)，且隨著NG含量的增加抗爆震性能越高；NG含量為75%時，壓縮比10.5下的缸內(nèi)平均有效壓力為1.15MPa，壓縮比12.5下的缸內(nèi)平均有效壓力為0.9MPa，均能夠滿足汽油機(jī)所需的性能要求。

Michael Pamminger etal. SAE2017-01-0661.

編譯：張振偉