天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃條件下點(diǎn)火提前角的試驗(yàn)分析

王紅琴，孫強(qiáng)，姚峰，何敏

（寧波市金榜汽車電子有限公司，浙江 寧波 315000）

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃條件下點(diǎn)火提前角的試驗(yàn)分析

王紅琴，孫強(qiáng)，姚峰，何敏

（寧波市金榜汽車電子有限公司，浙江 寧波 315000）

點(diǎn)火提前角控制作為發(fā)動(dòng)機(jī)控制的兩大主要因素之一，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性和做功效率有著直接的影響，優(yōu)化的點(diǎn)火提前角可以有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。特別是在稀燃條件下工作的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，由于點(diǎn)火困難，燃燒速度慢，對(duì)點(diǎn)火系統(tǒng)提出了更高的要求。本文針對(duì)采用稀燃技術(shù)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)研究，提出了發(fā)動(dòng)機(jī)在不同進(jìn)氣壓力及不同轉(zhuǎn)速下的點(diǎn)火提前角變化規(guī)律，并對(duì)點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、燃?xì)庀?、排溫、排放等指?biāo)進(jìn)行了對(duì)比分析。

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)；點(diǎn)火提前角；稀薄燃燒

CLC NO.: U467.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)02-101-02

引言

燃?xì)馄囎鳛槲覈?guó)治理大氣污染和實(shí)現(xiàn)替代能源戰(zhàn)略的有效途徑之一，得到了快速的發(fā)展，目前市場(chǎng)銷售的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)受制于發(fā)動(dòng)機(jī)散熱能力的限制，大多采用稀薄燃燒技術(shù)，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)排溫的要求，同時(shí)也可以滿足相關(guān)的排放要求。但采用稀燃技術(shù)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題，如燃料的低溫化學(xué)反應(yīng)時(shí)間增加、燃燒速度緩慢、失火、爆震、后燃等，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性下降。

如何在稀燃條件下，通過(guò)不同負(fù)荷、不同轉(zhuǎn)速下的點(diǎn)火優(yōu)化，解決發(fā)動(dòng)機(jī)失火、爆震、后燃等技術(shù)問(wèn)題是本文研究的重點(diǎn)。

1、試驗(yàn)條件和方法

本文以濰柴斯太爾WP10增壓天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)（發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1）為研究對(duì)象，發(fā)動(dòng)機(jī)控制采用順序點(diǎn)火、閉環(huán)控制稀薄燃燒技術(shù)。試驗(yàn)臺(tái)架采用。。。。，采用CNG氣源，Landi NG2-8調(diào)壓器，Bosch噴嘴，Denso點(diǎn)火線圈，NGK雙鉑金火花塞，Kingband車用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)ECU。

試驗(yàn)過(guò)程和方法：

（1）基本點(diǎn)火角標(biāo)定優(yōu)化。固定發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比，采集不同進(jìn)氣壓力、不同轉(zhuǎn)速下，對(duì)應(yīng)最大扭矩的點(diǎn)火提前角，繪制點(diǎn)火MAP圖。

（2）燃料消耗率對(duì)比。固定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1500RPM，測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大功率點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)火提前角和燃?xì)庀牡年P(guān)系。

（3）排溫對(duì)比。固定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在1500RPM，測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到最大功率點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)火提前角和排溫的關(guān)系。

表1 WP10氣體發(fā)動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2、試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制點(diǎn)火MAP圖如下：根據(jù)點(diǎn)火MAP圖可以得出如下結(jié)論：

2.1 轉(zhuǎn)速不變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)最佳點(diǎn)火提前角隨負(fù)荷增加而減小

在發(fā)動(dòng)機(jī)保持轉(zhuǎn)速不變的情況下，負(fù)荷增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍龃?，燃燒時(shí)間就會(huì)縮短，在這段較短的時(shí)間內(nèi)，曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度也較小。反之，如果負(fù)荷減小，最有利提前點(diǎn)火提前角就應(yīng)該增大。

2.2 負(fù)荷不變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)最佳點(diǎn)火提前角隨轉(zhuǎn)速增加增大

2.3 特定工況下燃?xì)庀穆蕦?duì)應(yīng)的最佳點(diǎn)火提前角與最大扭矩點(diǎn)時(shí)的對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火提前角一致在負(fù)荷保持不變的情況下，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加，則曲軸轉(zhuǎn)角增大，為了使燃?xì)饽茉谏现裹c(diǎn)后產(chǎn)生最大壓力，最佳點(diǎn)火提前角就應(yīng)該增大。

2.4 點(diǎn)火提前角合理的情況下，適當(dāng)增大點(diǎn)火角，燃燒室內(nèi)溫度上升，反而排氣管內(nèi)的溫度就降低了，這是因?yàn)辄c(diǎn)火提前角的增大導(dǎo)致了提前點(diǎn)火，混合器提前燃燒，并有更多的時(shí)間膨脹做工，到達(dá)排氣管內(nèi)沒(méi)有后退時(shí)候管內(nèi)溫度高，從而就降低了排氣管的溫度。保護(hù)了排氣系統(tǒng)。

2.5 點(diǎn)火提前腳對(duì)扭矩和燃?xì)庀牧康挠绊?/p>

轉(zhuǎn)速為1500r/min時(shí)，扭矩隨點(diǎn)火提前角先增大，然后開(kāi)始下降。主要是由于天然氣滯燃期較長(zhǎng)，稀薄燃燒時(shí)燃燒過(guò)程緩慢，如果點(diǎn)火提前角過(guò)小，將導(dǎo)致天然氣主燃期在上止點(diǎn)相當(dāng)靠后的位置，作功能力下降，使發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出降低，點(diǎn)火提前角過(guò)大，則在壓縮沖程的活塞的負(fù)功增加，同樣使發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出減小。

標(biāo)定工況1500r/min時(shí)點(diǎn)火提前角為29的時(shí)候，扭矩相對(duì)較大，燃?xì)庀牧肯鄬?duì)較小，在消耗較少燃?xì)獾那闆r下能夠獲得較好的動(dòng)力性，說(shuō)明此時(shí)點(diǎn)火提前角有利于缸內(nèi)燃燒過(guò)程的進(jìn)行。

通過(guò)試驗(yàn)，得出對(duì)本文研究的機(jī)型，標(biāo)定工況1500r/min時(shí)，點(diǎn)火提前角29°比較合理。

3、結(jié)論

點(diǎn)火提前角的大小直接關(guān)系到天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程，從而影響其輸出功率、排溫、燃?xì)庀穆?。?duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)每一工況都存在一最佳點(diǎn)火提前角，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率最大，燃?xì)庀牧康?。合理的最佳點(diǎn)火提前角使發(fā)動(dòng)機(jī)易啟動(dòng)、功率大、噪音低，燃?xì)庀穆实?，排氣溫度降低，磨損小，機(jī)油更換周期延長(zhǎng)，尾氣中有害氣體成分減少。

[1] Daseu Jun,Norimasa Iida. A Study of High Combustion Efficiency and Low Co Emission in a Natural Gas HCCI Engine.SAE Paper 2004-01-1974.2004.

[2] 李國(guó)岫，姚寶峰。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃工況燃燒循環(huán)變動(dòng)特性研究，車用發(fā)動(dòng)機(jī)，2007，No。2（168）：26-29.

[3] 錢人一，現(xiàn)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制 上海：上海交通大學(xué)出版社，1999.

[4] 魯植雄，汽車電噴發(fā)動(dòng)機(jī)波形分析圖解 南京; 江蘇科技出版社, 2001.

Natural gas engine ignition angle of advance ignition experiment of thin condition analysis

Wang Hongqin, Sun Qiang, Yao Feng, He Min
（Ningbo Gold Automotive Electronics Co., Ltd., Zhejiang Ningbo 315000）

The ignition advance angle control as one of the two main factors in engine control, have a direct impact on the stability and work efficiency of the engine work, the optimization of ignition advance angle can effectively improve the power and economy of engine. Especially in the natural gas engine under lean burn conditions of work, because the ignition difficulty, slow combustion speed, put forward higher requirements on the ignition system. This paper studied on the use of natural gas engine lean combustion technology, puts forward the ignition engine at different inlet pressure and different rotating speed of advance angle variation, and the ignition advance angle of the engine torque and fuel gas consumption, exhaust temperature, etc. were compared and analyzed.

Natural Gas Engine；The ignition advance Angle；lean - burn

U467.2

A

1671-7988(2015)02-101-02

王紅琴，就職于寧波市金榜汽車電子有限公司。