點(diǎn)火提前角對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性的影響

王文強(qiáng)

（濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東 青州 262500）

隨著汽車CNG技術(shù)不斷發(fā)展，越來(lái)越多汽車采用CNG發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是天然氣氣源相對(duì)充足的城市，西安市現(xiàn)有的95%公交車輛基本上采用CNG發(fā)動(dòng)機(jī)。在全國(guó)推廣CNG汽車燃?xì)庖院?，出租車輛和部分家庭轎車發(fā)動(dòng)機(jī)采用油改氣技術(shù)，這在一定程度上，加快了汽車CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展。雖然CNG發(fā)動(dòng)機(jī)相比傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，具有燃料消耗量少、尾氣排放量少等特點(diǎn)，但是天然氣屬于不可再生能源，而我國(guó)能源相對(duì)緊缺，對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣研究顯得勢(shì)在必行。

我國(guó)CNG汽車多由傳統(tǒng)汽油車改為天然氣汽車，也有部分車輛使用的純?yōu)镃NG汽車。無(wú)論是油改氣CNG汽車還是純CNG汽車，點(diǎn)火提前角相對(duì)傳統(tǒng)燃油汽車都要作出調(diào)整。因?yàn)樘烊粴獾男镣橹狄哂谄偷男镣橹?，天然氣的辛烷值一般?20～130，而汽油的辛烷值為90～97左右。天然氣的抗爆性要高于汽油的抗爆性。使用天然氣的汽車可以通過適當(dāng)增加點(diǎn)火提前角，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性能，減少天然氣的消耗。假如點(diǎn)火提前角過大或過小都會(huì)對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生影響，增加燃料消耗。下面結(jié)合汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，分析點(diǎn)火提前角對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的影響。

1 汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)

圖1 汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)故障模擬系統(tǒng)組成

本試驗(yàn)采用的是汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架，該臺(tái)架是由汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架、測(cè)功機(jī)控制柜、汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)故障模擬試驗(yàn)臺(tái)、采集前段處理電路和傳感器信號(hào)采集模擬顯示系統(tǒng)組成，其中汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)有點(diǎn)火提前器，可以設(shè)置不同的點(diǎn)火提前角，進(jìn)而分析點(diǎn)火提前角對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生的影響［1］。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

汽油/CNG發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)正常運(yùn)行后，轉(zhuǎn)速達(dá)到1800r/min左右時(shí)，切換到燃?xì)鉅顟B(tài)，開始使用天然氣燃料供應(yīng)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)采用汽車運(yùn)行的兩個(gè)常用狀態(tài)：怠速工況狀態(tài)（節(jié)氣門開度為0，轉(zhuǎn)速為780r/min）和中速工況狀態(tài)（節(jié)氣門開度為30%，轉(zhuǎn)速為2000r/min）。通過調(diào)節(jié)點(diǎn)火提前器（分別為6°、9°、12°、15°），試驗(yàn)可以設(shè)置四個(gè)大小不同的點(diǎn)火提前角角度。在兩種工況下，進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庀牧康臏y(cè)試，并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。［2］

2.1 怠速工況的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

怠速工況時(shí)，也就是汽車節(jié)氣門開度為0，轉(zhuǎn)速為780r/min的狀態(tài)，臺(tái)架試驗(yàn)所測(cè)得CNG發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)見表1。

表1 怠速工況下點(diǎn)火提前器各角度變化對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)

從表1所測(cè)得數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)點(diǎn)火提前角發(fā)生變化時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速基本上維持不變，CNG發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣脈寬也保持在5.4ms，發(fā)動(dòng)機(jī)的氣耗量為0.145g/s左右，變化不明顯。在CNG發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況下，點(diǎn)火提前角的變化對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庀牧坑绊懖淮蟆?/p>

2.2 中速工況的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

中速工況時(shí)，也就是節(jié)氣門開度為30%，轉(zhuǎn)速為2000r/min的狀態(tài)，臺(tái)架試驗(yàn)所測(cè)得CNG發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)見表2。

表2 中速工況下點(diǎn)火提前器各角度變化對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)

從表2所測(cè)得數(shù)據(jù)可以看出，中速工況狀態(tài)下，當(dāng)點(diǎn)火提前器角度由6°依次調(diào)節(jié)到15°時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速先升高后降低，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率同樣也是先升高后降低，而CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的氣耗量卻是先降低后升高，相對(duì)應(yīng)的比氣耗也是先降低后升高。當(dāng)點(diǎn)火提前器的角度為9°時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比λ最低，接近標(biāo)準(zhǔn)空燃比，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒充分，此時(shí)燃?xì)庀牧繛?.066g/s，在四個(gè)角度中消耗量最低。假如保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性時(shí)，當(dāng)點(diǎn)火提前器為9°時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出功率最大，動(dòng)力性最好，此時(shí)比氣耗量為171.86g/kw·h，也是在四個(gè)角度中消耗量最低。當(dāng)點(diǎn)火提前器為9°時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性最好，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)饨?jīng)濟(jì)性也最好。所以在中速工況下，單一從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，點(diǎn)火提前器的角度更應(yīng)適合選擇9°，點(diǎn)火提前器過低或過高，都會(huì)增加CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庀牧?，并在一定程度降低發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性。

3 總結(jié)

通過發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)分析可得出，點(diǎn)火提前角或大或小，都會(huì)對(duì)CNG汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響，合適角度的點(diǎn)火提前角可以在保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的基礎(chǔ)上，降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)庀牧?，保證最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)。因此，使用CNG汽車，應(yīng)注意調(diào)節(jié)好點(diǎn)火提前角。

［1］袁華智，蹇小平.傳感器故障對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排放的影響［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（3）.

［2］李陽(yáng)陽(yáng).汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器故障模擬系統(tǒng)研究［D］.長(zhǎng)安大學(xué)，2011.