电控喷射单一燃料中型商用车CNG发动机的开发.doc

电控喷射中型商用车CA6SH-NE4天然气发动机的开发 谢云臣1郭涛1牛丹峰1 李云贵1 杨立平2 （1.一汽解放汽车有限公司, 长春 130011；2.吉林大学，长春 130023） 摘要： 本文介绍了新开发的中型商用CA4SH-NE4国Ⅳ天然气发动机。针对天然气发动机特有的问题，确定了高精度电子控制技术、优化燃烧技术和后处理技术综合应用的技术对策，分别对发动机的燃烧系统、配气系统、电控系统、排气后处理系统进行了优化、设计，匹配专门开发的天然气专用催化转化器。整机性能试验表明该发动机动力性、燃料经济性和排放水平均达到了较好的水平，实现实现天然气发动机国Ⅳ排放。，获得了良好的降低排放效果，达到了国Ⅳ排放标准。 关键词：中型商用车 天然气 代用燃料 发动机 中图分类号：F421.5 文献标识码：A Research on CA6SH-NE4 CNG Engine to Medium Vehicle Xie Yunchen, Niu Danfeng, Guo Tao, Li Yungui , Guo Lixin (FAW Jiefang Automotive Co. LTD., Changchun 130011) Abstract: In order to develop CA6SH-NE3 CNG engine satisfying to GB 17691-2005（Ⅲ） emission standard, the paper studies the problems to impact on emission, determined the approach of theoretical A/F matching three-way catalyst(TWC), that is to use electronic multi-point injection controlling A/F, improve combustion chamber and air-intake distributing system, and use TWC to clean exhaust pollutants. The engine construction was optimized, and performance tests were carried out. The results of tests show that the engine has better power performance, fuel consume and emission, achieved development targets. Keywords: medium vehicle, CNG, alternative fuel, engine 1． 引言 天然气清洁发展的一个重要方向对天然气发动机燃烧机理、结构和工作过程优化、提高燃料经济性和排放控制技术的研究成为研究热点如表1 所示。 直列、六缸、水冷、四冲程 控制方式 电控多点顺序喷射 缸径/行程 (mm) 101.6/114.3 排量（L） 5.56 压缩比 10：1 额定功率(kW/rpm) 115/3000rpm 最大扭矩(N.m/rpm) 385/1600-2000rpm 最低燃料消耗率(g/kW.h) ≤13.2MJ/kW.h（外特性最低燃料消耗率） 排气后处理装置 三元催化器 排放水平 满足国Ⅳ标准 3． 发动机的优化设计 3.1 缸盖与活塞头部设计 缸盖与活塞头部设计的目的是提高发动机的压缩比。原汽油机的压缩比为，由于天然气的辛烷值高130，抗爆性好，可以采用较大的压缩比，研究结果表明，压缩比在1012范围之内比较合理，CA6SH-NE4发动机电控系统是由ECU、各种传感器（如各种温度、压力、转速、节气门位置等传感器）及执行元件组成，可以实现喷气、点火、怠速故障诊断等多项控制功能，根据采集到的各种传感器信号，确定发动机在不同工况下天然气喷射量，按照一定的喷射正时向执行装置发送喷气脉宽信号，通过查询点火正时MAP确定各缸点火时刻。并且ECU可以利用串口和进行通讯，通过相应的软件对ECU的工作状态进行实时监视，还可以根据试验的需要对喷气和点火MAP进行修改，使发动机的经济性和排放性能得到改善 图1 燃料供给与控制系统结构示意图 设计燃烧室形燃烧室，通过改变活塞部凸起形状来增加火花塞对侧挤气面的面积，增加该侧的挤流运动，同时尽可能的降低活塞凸顶的高度，增加快速燃烧期内火焰前锋面的面积[2]，该燃烧室由于具有较强的挤流运动能够增加压缩后期和膨胀初期缸内的湍动能，加快燃烧速度，能有效改善发动机燃烧质量提高发动机的功率和燃料经济性，额定功率从kW提高到kW，最低比