小负荷时天然气发动机点火提前角对排放影响的试验研究.docx

第3期(总第188期)2010年6月车用发动机No.3(SerialNo.188)

第3期(总第188期)

2010年6月

VEHICLEENGINEJun.2010

小负荷时天然气发动机点火提前角对排放影响的试验研究

王欣1,张红光1,姚宝峰2,韩雪娇1,田小飞1,王道静1

(1.北京工业大学环境与能源工程学院，北京100124;2.北京交通大学机械与电子控制工程学院，北京100044)

摘要：在1台改装的JL465Q5天然气发动机上进行了点火提前角对HC,NO?,CO排放影响的试验研究。试验结果表明：在理论过量空气系数附近，相同过量空气系数条件下，CO排放量随点火提前角变化不大，HC和NO?排放随点火提前角增大而升高；稀燃时，点火提前角对排气中各成分的影响减弱，CO和HC排放几乎不随点火提前角变化而变化，NO?排放随点火提前角增大略有升高。在试验转速及负荷条件下，点火提前角对排放中各成分的影响具有一致性。

关键词：天然气发动机；点火提前角；排放

中图分类号：TK437文献标志码：B文章编号：1001-2222(2010)03-0086-04

当今我国石油对外依存度已经超过50%,发展和使用替代能源可以使该问题在一定程度上得到缓解。发动机燃料作为石油消耗中的一个大户，寻找适合的替代燃料迫在眉睫。天然气被认为是最有潜力的发动机替代燃料。我国天然气储量丰富，在发展天然气发动机方面具有得天独厚的优势。在一些地区，天然气发动机已经被用作出租车、公交车等公共交通工具的动力源使用，并初具规模。目前，国内外对天然气发动机的研究已有一定的基础，本研究在前人的基础上就点火提前角(Oig)对车用天然气发动机排放影响进行了试验研究。

1试验条件和方法

1.1试验条件

试验采用JL465Q5发动机，4缸，水冷，单顶置凸轮轴，每缸两气门，缸径65.5mm,行程74mm,排量1012mL。在原机基础上，自行加装了天然气燃料供给系统并开发了电控单元，改装后的发动机为单点电喷，用两个天然气喷射阀在节气门后以0.25MPa恒压交替喷射。燃料供给系统包括天然气瓶、一级减压阀、二级减压阀、天然气喷射阀。电控系统为多片式设计，使用ATmegal28和AT-mega88位单片机，前者用于控制天然气喷射和

θ,后者控制与上位机的通信；通过与上位机的通信，可以对喷气脉宽、θ。等发动机运行参数进行实时在线调整。试验所用燃气为市售天然气。发动机测控系统采用普联FC2000发动机测控系统，主要包括GW160电涡流测功机、FC2040多参数显示模块、FC2010发动机测控仪、FC2110油门励磁加载单元等，可以实现发动机定节气门开度、定转速等控制。采用MEXA—700λⅡ空燃比分析仪，其精度在

1.000中(过量空气系数)处，测量精度为±0.007中，在1.001中到1.375中间，测量精度为±0.021中，在1.376中到2.062中间，测量精度为±0.048中。排放测试使用ProtechIpexD五组分排放测试仪，该设备可对排气中的CO,CO?,HC,

O?和NO进行测量，其中HC采用不分光红外法(NDIR)进行测量。排放测试仪测量精度：CO为0.01%(体积分数),HC和NO?为10-?(体积分数)。通过插入机油尺位置的温度传感器对机油温度进行直接测量。缸压测量使用6117B火花塞式缸压传感器和光电编码仪，并基于LabVIEW软件平台自行开发了缸压采集程序。

1.2试验方法

试验时发动机冷却水温度控制在80～85℃,机油温度控制在93～98℃,以减小温度对排放造成的

收稿日期：2010-02-10;修回日期：2010-06-07

基金项目：北京工业大学“星火基金”项目(XH-2009-05-18);北京交通大学优秀博士生科技创新基金(141050522)

作者简介：王欣(1989一),男，本科，研究方向为气体燃料发动机的燃烧与排放；wangxin0901@。

2010年6月王欣，等：小负荷时天然气发动机点火提前角对排放影响的试验研究·87·

影响。

首先在发动机转速2000r/min,节气门开度15%的条件下，通过调整喷气脉宽，使发动机分