车用柴油天然气双燃料发动机的开发

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天然气作为一种清洁的车用燃料而日益受到人们的重视在我国，出于环境保护和调整能源消费结构的需要，天然气汽车发动机的数量也越来越多。本文以x6130柴油机为基础，将其改造成为车用柴油天然气双燃料发动机。

1双燃料发动机的技术方案车用x6130柴油机改造成x6130车用柴油天然气双燃料发动机的总体技术方案如所示。

1-1双燃料发动机的工作方式x6130双燃料发动机有两种工作方式：纯柴油工作方式和天然气工作方式驾驶员通过燃料选择开关25选择工作方式后，通过电控单元24和双燃节流阀11的开躺可随加速踏板2亍擂慰而咖！超过晶大限值，此时必须关闭天电磁开关阀备料控制机构21等来实现工作方式的切换，并协调控制混合气节流阀11的开度和柴油喷油泵调节手柄的角位移量选择天然气工作方式后，当双燃料发动机采用天然气作燃料时，由喷油器向气缸内喷射少量柴油来引燃天然气空气混合气当驾驶员选择纯柴油工作方式时，混合气节流阀11一直处于最大开度，以避免对进气节流，通过控制加速踏板23的行程，从而控制柴油喷油泵调节手柄的角位移量天然气电磁开关阀5和压缩空气电磁阀18都处于断电关闭状态。

当选择天然气工作方式时，压缩空气电磁阀18通电，压缩空气进入双燃料控制机构21的气缸内。在双燃料发动机怠速时，混合气节流阀11和柴油喷油泵调节手柄都处于初始位置，发动机只采用柴油作为燃料，天然气电磁开关阀5断电关闭。在增大发动机的负荷（增大加速踏板23的行程）的过程中：当加速踏板23的行程小于某一定值（设为x时，混合气节流阀11的开度和柴油喷油泵调节手柄的角位移量同步增加，天然气电磁开关阀仍然断电关闭，发动机只采用柴油作燃料；当加速踏板23的行程达到x1时，天然气电磁开关阀通电开启，发动机开始采用天然气作燃料，此后，随着加速踏板23行程的继续增大，混合气节流阀11的开度和柴油喷油泵调节手柄的角位移量继续同步增加，当加速踏板行程等于某一定值（设为x2）时，柴油喷油泵调节手柄角位移量达到最大限位值，不能再继续增大，而混合气继续增大，直至全负荷时的最大开度通过发动机台架图中：a为纯柴油工作方式、全负荷时单缸每循环供油量q随发动机转速n的变化情况；b为天然气工作方式全负荷时单缸每循环供油量q随发动机转速n的变化情况。

2天然气空气混合器的设计与，气道1模拟发动机道2模拟发动机上的天然气进气道（从减压阀出口至混合器）节流阀a的作用是调节总的气体流量，虽然在整个系统后端的混合气节流阀也能调节总的气体流量，但两者是有差别的。因为在发动机台架实验时，如果混合气节流阀开度不变，随着发动机转速的变化，气体流量也会发生变化为了模拟发动机速度特性通过，可以看出：与原型柴油机相比，双燃料发动机的输出转矩tu提高，最大转矩为805n.m（1100r/min），比原型柴油机提高了1%；额定功率pe为122.5kw，比原型柴油机提高了9.%. x6130双燃料发动机（天然气工作方式）和原型柴油机在全负荷时的排气烟度（bosch值）如表3所示，可以看出：与原型柴油机相比，双燃料发动机的排气烟度非常低。

x6130柴油天然气双燃料发动机（天然气工作方式）在全负荷时的天然气替代率og如所示，天然气的替代率q可超过70%与原型柴油机相比，双燃料发动机（天然气工作方式）在全负荷时的热效率降低约5个百分点，排气温度tr升高，如所示。造成以上问题的原因主要有：①没有对原型柴油机的气门叠开角进行调整，在气门叠开期间，由于扫气，部分天然气未经气缸内燃烧而直接进入排气管。②由于柴油喷油泵的供油提前角要兼顾纯柴油工作方式和双燃料工作方式，所以双燃料发动机在天然气工作方式时，柴油喷油泵的供油提前角并非最佳。

全负荷时双燃料发动机与柴油机排气温度x6130双燃料发动机（天然气工作方式）和原型表2x6130双燃料发动机和原型柴油机在全负荷时动力性能项目表3x6130双燃料发动机和原型柴油机在全负荷时的排气烟度bosch（下转第7页）全负荷时双燃料发动机的天然气替代率进一步证实了煤油荷电存在起始电压的这一特性。

对速度场的测试表明，随着荷质比增加，射流扩散角增大，电压每升高10kv，喷雾流场扩散角增加5左右，且在60kv以上趋于稳定大颗粒的高速液滴明显减少，喷雾场散开，流场均匀松散，贯穿距减小，射流中含气量增加，在充分发展的主射流段，速度分布均匀程度改善更加明显。射流边缘可见明显的卷吸和回流区。

4结论采用针状电极可以实现煤油等绝缘介质的荷电，煤油荷电存在起始电压，在超过起始电压后，荷质比与静电电压成正比煤油荷电后，雾化性能得到很好改善，当充电电压为35kv时，雾滴索太尔平均直径仅为非荷电时的51.4%.采用烟气分析仪对燃烧烟气采样并进行对比测量，结果为：当电压为35kv时，hccoco2分别为非荷电时45%、66%、125%可见，荷电对提高燃烧效率降低污染排放有显著的作甩1刘大海，高延令，徐绍曾。汽油带电荷改善雾化的初步研究。中国公路学报，1997，10（1132金晗辉，王军锋，王泽。静电喷雾研究与应用综述。江苏理工大学学报，1999，20（3）：14~193闻建龙。荷电两相湍流理论及燃油荷电喷雾燃烧的实验研究：。镇江：江苏大学，2002.（上接第11页）4结论（1）采用本文的技术方案，将车用x6130柴油机改造成车用x6130柴油天然气双燃料发动机，改造成本较低，并且可保证一定的天然气替代率采用天然气空气混合气的量调节方式，有利于提高天然气的替代率。双燃料发动机的全负荷排气烟度明显低于原型柴油机，对于环境保护具有重要意义（2）由于扫气以及柴油喷油泵供油提前角的原因，x6130双燃料发动机的全负荷热效率要低于原型柴油机，全负荷排气温度要高于原型柴油机提高双燃料发动机的性能的最佳途径是采用电磁阀喷气方式和电控燃油喷射方式，以实现天然气供给量天然气供给时刻、柴油喷射量柴油喷射时刻的柔性（电子）控制；但发动机改造成本会大大提高

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