论文摘要
日益匮乏的石油资源和逐渐恶化的生态环境已经成为影响人类文明可持续发展的主要问题。天然气具有储量丰富,排放污染小的优点,是目前最实用的车用发动机代用燃料之一。汽油/CNG两用燃料发动机改装方便、成本低,是我国CNG汽车中应用最为广泛的,但同时也普遍存在着改装后动力性下降的问题。本研究将一台电控多点电喷汽油发动机改装成汽油/CNG两用燃料发动机,搭建了试验台架并进行相关研究工作。采用试验调试、理论分析和仿真软件相结合的方法,对燃用CNG时发动机的点火提前角及燃气供给系统各控制参数加以调节和优化,以提高两用燃料发动机的动力性能。同时对试验中的影响因素进行了研究分析。本文的研究结果对减少燃气发动机动力损失,优化两用燃料发动机的改装方案有一定借鉴意义。本文完成的主要工作和研究结论有:1.分析影响发动机性能的主要因素及CNG/汽油燃料特性差异。确定试验研究中的主要控制参数为:点火提前角和燃气供给系统。2.在汽油机基础上改装两用燃料发动机,并搭建相应的试验台架。改装后的发动机采用多点CNG燃气喷射系统,在使用CNG时能够调节点火提前角,以及燃气供给系统的各个参数以调节喷气定量。3.通过试验发现改装过程中加装的进气歧管对原车进气系统有所影响,在高负荷高转速工况下引起发动机动力小幅下降。4.燃用CNG时发动机的点火提前角需要在汽油机点火提前角基础上适当加大。综合比较各负荷和转速下的试验结果,确定了试验用发动机最合适的增大点火提前角为12°。5.由试验调试和理论分析结果可知,燃气供给系统的供气压力、喷嘴直径与喷气脉宽是影响CNG供给量的主要因素。在试验调试、理论分析的基础上,运用FLUENT软件仿真模拟的方法,对燃气供给系统进行优化匹配,确定最终的优化策略为:适当增大供气压力和喷嘴直径,同时缩短CNG喷气脉宽。优化后的燃气供给系统参数为:喷嘴直径2.7mm,供气压力0.19MPa。经试验,发动机的动力性能由优化前相当于汽油机的75%～80%提高至80%～85%。6.两用燃料发动机燃用CNG时,在空燃比合适的情况下排气污染物低于汽油。优化前后,燃用CNG时的HC排放均相比汽油减少10%～50%,CO排放减少60%左右。