和控制系统 1 将天然气喷射阀安装在进 412 试验结果及分析 气管根部, 采用进气管处喷射, 并根据 天然气喷射阀的流量特性, 调整天然气 供气系统的压力为 012～ 014M P a1 试验 原机为单缸、 四冲程、 水冷、 非增压直 接喷射式 T Y 1100 型柴油机, 气缸直径 100mm , 活塞 行 程 115mm , 气 缸 排 量
01903L , 燃烧室为 Ξ 型, 压缩比 18, 标
定转速 2 300r?m in , 额定功率 11kW 1 图 3 是试验装置示意图 1
图 3 试验装置示意图 41211 动力性
试验表明, 发动机燃用双燃料较燃
用纯柴油的动力性有所提高 1 图 4 是发
动机分别燃用双燃料与纯柴油时外特性的扭矩和功率对比曲线, 可以看出, 双燃料工况的外
特性功率曲线和扭矩曲线均高于纯柴油工况, 燃用双燃料比燃用纯柴油时的最大功216% , 最大扭矩提高约 219% , 扭矩储备系数由 1415% 提高到 1614% 1
图 4 发动机燃用双燃料与纯柴油的外特性曲线
41212 经济性
图 5 双燃料发动机燃料消耗率与负荷的关系曲线
双燃料运行时的 CN G 消耗量按低热值折合为柴油的量, 即: G 总 = G 柴油 + G CN G折
H CN G ·G CN G ?H 柴油 , 式中 H CN G 取 491813M J ?k g , H 柴油 取 421427M J ?k g1
图 5 是发动机转速 n = 2 100 r?m in 时, 燃用双燃料和纯柴油的燃料消耗率与系 1可以看出, 在较低负荷时, 发动机燃用双燃料的比油耗高, 而在中高负荷时则低荷时发动机燃用双燃料比燃用纯柴油可降低 25% 左右 1 原因是低负荷时, CN G 吸入柴油未到达的局部地区混合气较稀, 着火稳定性差, 火焰传播速度低或有局部熄火从而导致比能耗高; 而随着负荷的增大, 混合气变浓, 上述现象消失, 预混合燃料量增为双燃料发动机是多点发火, 等容放热量随气体吸入量的增大而增大 1
41213 排放特性
车辆与动力技术 2000 年 ·20· 分别测量发动机燃用双燃料和纯柴油时的排放值, 然后绘出各种曲线 1 图 6 所示为燃用双燃料和纯柴油的负荷特性试验测试结果 1 机转速为 2 300 r?m in 时,
图中表明, 发动机燃用双燃料时, 随着负荷的增加, N O 排放浓度逐渐增加 1 这是的生成由缸内燃烧温度、氧气浓度和高温持续时间 3 个条件决定, 低负荷时, 虽然氧但由于燃烧不完全且缓慢, 最高燃烧温度低, N O 的生成浓度也低, 而当负荷增加时, 缸内温
N O 生成浓度急剧增加 1 显然发动机燃用双燃料比燃用纯柴油时 N O 浓度明显 度迅速上升, 降低 1
图 6 双燃料发动机排放值与负荷的关系
发动机燃用双燃料时的烟度排放要大大减少 1 这主要是因为双燃料发动机
与原机相比,
的大多数燃烧是天然气的预混合燃烧, 柴油的扩散燃烧所占的比例较少, 这类似于燃烧过程 1 另外, 天然气中主要部分是甲烷 (CH 4 ) , 因而排烟有大幅度降低 1
双燃料发动机的 CO 和 H C 的排放均高于燃用纯柴油时的值, 并且二者的变化趋势基本
一致, 特别是在部分负荷条件下, 燃用双燃料比燃用纯柴油的 CO 和 H C 排放浓度高
燃料发动机作为一种以柴油为点火源的气体燃料发动机, 且大部分情况下是在稀燃作, 尽管柴油引燃的能量比火花点燃的能量大得多, 它仍然存在稀燃极限 1 当混合
低于着火极限浓度时, 天然气的燃烧很不完全, 从而造成排气中的 H C 排放较高 1 双过程中, 燃料与空气混合不完善造成 CO 排放浓度增加 1 但是与混合器方式的双燃相比, 由于电控阀喷射采用定时定量控制, CO 和 H C 的排放有较大的降低 1
5 小 结
采用电控喷射燃料方式, 通过控制进气管处电控阀的开启和关闭时刻, 可实现
定时定量供气, 通过步进电机可以实现对引燃油量的控制 1 由这种方式控制的双燃料它的动力性高于原机, 经济性和排放特性都比原机有一定的改善 1
第 4 期 夏 渊等: 电控天然气?柴油双燃料发动机的研·21· 参考文献: 1 究 C. S. W eave r, e t a l. D ua l fue l na tu ra l ga s?d ie se l eng ine s: tech no lo gy, p e rfo rm ance, and em iss
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The Study of E lec tron ica lly Con tro lled D ua l- f ue l
Na tura l Ga s?D ie se l En g in e
A Y u an , ZHA N G X in , ZHOU X i2de, HU Zh u n 2q in g X I
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( Co llege o f M ech an ica l and E lec t r ica l E ng inee r ing, N o r th e rn J iao to ng U n ive r sity, B e ijin
A bstra c t: T h is p ap e r de sc r ib e s th e co n st ru c t io n an d th e b a sic p r in c ip le o f e lec t ro n ic
t ro lled ga s in jec t io n sy stem fo r du a l2fu e l en g in e. T h is co n t ro l sy stem is te sted o n a
en g in e. T h e exp e r im en t re su lt s co n f irm th a t th e e lec t r ica lly co n t ro lled du a l2fu e l eb e t te r fu e l eco nom y, low e r em issio n s an d b e t te r d r iveab ility th an th e d ie se l en g in e. Key word s: du a l2fu e l en g in e; n a tu ra l ga s; e lec t ro n ic co n t ro l u n it
本刊重要启示
为了适应科学技术发展的新形势, 促进学术交流, 推动车辆与动力行业的 技术进步, 经国家科技部、中国新闻出版署批准, 自 2000 年第 4 期起《兵工学报·坦克装甲车与发动机分册》更名为《车辆与动力技术》1
《车辆与动力技术》是中国科学技术协会主管、中国兵工学会主办的全国性期刊, 国内外公开发行 1
《车辆与动力技术》是以应用研究、 工程技术和基础理论为主的学术刊物与更名前相比, 视野更宽, 视点更新, 将全面反映我国车辆与动力方面的科研 成果和创新技术 1 欢迎从事车辆与动力专业科研、 教学、 工程设计、 生产制造 的广大科技工作者踊跃来稿。
《车辆与动力技术》编辑部
电控天然气_柴油双燃料发动机的研究
