缸内直喷混合燃料发动机的性能研究.pdf

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1、弟3别2010年6月}叫胍彬LInternalCombustionEnginesNo．3Jun．2010摘要：采用了一套定压配比燃料供给系统，通过向缸内直接喷射混合气，经电控系统精确控制喷射量，对天然气掺氢的发动机性能进行分析研究。结果表明，发动机燃用天然气掺氢燃料通过定压配比直喷技术，可以提高充气效率，与纯天然气发动机相比能够提高发动机动力和排放性能。关键词：直喷；控制系统；天然气掺氢中图分类号：TK411文献标识码：A文章编号：1000—6494(2010)03-0028—03TheResearchonthePe

2、rf．0rmanceofaDirectInjectionEngineFueledwithNaturalGas—HydrogenBlendsYANGHui．ZENGWen-zhan(ZhenjiangWatercraftCollege，Zhenjiang212003，China)Abstract：AnadmixturefuelCNGenginewithin-cylinderdirectinjectiontechnologywagtransformedfromagasoline．Theelectroniccontroll

3、edsystemcontrolsexactlytheignitiontiminginjectionquantityandtimingtoresearchtheperfor-manceoftheen百ne．Dynamometertestsshowthat，comparedtotheCNGengine，theenginementionedaboveCannotonlykeepsitsindexofdynamicresponsebutalsodecreasesCOandHCemissions，andincreasesNOx

4、emissionatthesanletime．Keywords：direct-injiection；controlsystem；HCNG0前言1试验装置及燃料随着汽车工业的飞速发展，石油危机和环保压力促进了以天然气(CNG)为代表的车用气体燃料发动机的发展，使之越来越多地替代传统汽油机和柴油机成为车用动力，天然气在发动机上的使用已经实用化。与此同时天然气中掺加一定比例的氢气，可提高混合气火焰传播速率，扩大天然气的着火范围，明显提高发动机发热效率，提高发动机性能，降低发动机的排放。目前实验用发动机燃料供给一般多以进气管

5、混合方式为主，由于供气过程中要占用一部分进气管容积，这会导致发动机充气效率下降，在稀燃条件下存在动力性能降低的缺陷。为此笔者采用定压配比天然气与氢气混合燃料供给系统，通过向缸内直接喷射混合气，经电控系统精确控制喷射量，对天然气掺氢的发动机性能进行分析研究。作者简介：杨辉(1983一)，江苏连云港人。助教，主要从事内燃机的教学与科研工作。收稿日期：2009—12一18为实现天然气缸内直接喷射，将原汽油机进行了改装，以天然气喷射系统替代原汽油机的汽油箱、汽油滤清器及化油器等供油系统部件，高压天然气喷射器安装在气缸盖上，并

6、在进气管中安装一个可控式节气门。为满足发动机试验需要，高压天然气喷射器委托专人开发，额定电压24V，额定气体压力10MPa，最大工作频率大于200Hz；为提高点火能量，用改进的数字式高能点火系统取代原汽油机的点火系统，以保证天然气点火的可靠性；优化燃烧室结构，燃烧室由深甜型改换为浅盆型，压缩比为9；各个工况下的喷气量和点火定时由发动机电控系统进行精确控制。图l为发动机控制系统简图。1．1测试设备试验发动机测试设备分别采用洛阳南峰机械厂生产的CW260型一1800／7500型电涡流测功机，控制系统为测功机自带FST2C

7、型，测功机能实现对发动机定转速、定扭矩等多种控制方式。排放测量仪器为美国BACKMAN公司生产的气体分析仪。试验用天第3期杨辉等：缸内直喷混合燃料发动机的性能研究·29·1．气体喷射器驱动电路2．点火线圈及点火驱动电路3．稳压器4．节气门及传感器5．火花塞6．高压气体喷射器7．氧传感器8．排气行程传感器9．转速传感器图i发动机控制系统简图然气，CH。体积分数96．16％，氢气的体积分数是96．99％的纯氢，不同比例的天然气／氢气混合气预先混合在燃料供给系统中，混合燃料通过电控系统控制，经供给系统作用以喷射压力10MP

8、a喷入气缸。1．2控制系统ECU天然气掺氢发动机控制系统的硬件可分为ECU、传感器、执行机构等几部分。输入信号采集传感器的选取十分重要，它关系至i⋯．a邑否为电控系统提供所需的发动机工况的正确信息。由于霍尔式传感器直接输出方波信号、抗干扰能力强，系统中采用霍尔式传感器检测曲轴及排气行程的位置，它由两部分组成：一部分为霍尔开关转换部件固定在发动机