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　　隨著能源與環(huán)境問(wèn)題的凸顯，內(nèi)燃機(jī)研究者結(jié)合各自國(guó)情積極開(kāi)展了多種替代燃料的研究。其中壓縮天然氣(CNG)是一種適用范圍極廣的替代方案[1]，相比石油燃料，使用壓縮天然氣的發(fā)動(dòng)機(jī)具有著火界限寬、燃燒排放物較少等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)我國(guó)探明的天然氣儲(chǔ)量持續(xù)增長(zhǎng)，所以國(guó)內(nèi)已有多種型號(hào)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)投入市場(chǎng)，其相應(yīng)的標(biāo)定和外設(shè)部件匹配過(guò)程也得到了更多的關(guān)注。本文中將主要介紹對(duì)CA6SF2-23NE3和CY4102-N3C兩款發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)部件的選替優(yōu)化及由此在性能和成本方面得到的改善。
　　1 重慶CNG改造試驗(yàn)裝置
　　表1列出了試驗(yàn)所用兩款CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)。其中CA6SF2-23NE3機(jī)型原配了WOODWARD的電控單點(diǎn)噴射系統(tǒng)，WOODWARD具有豐富的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，其性能指標(biāo)滿足要求，但電控系統(tǒng)及相關(guān)外設(shè)價(jià)格過(guò)高，因此廠家希望開(kāi)發(fā)更高性價(jià)比的電控系統(tǒng)方案。試驗(yàn)中將WOODWARD系統(tǒng)作為參照對(duì)象，在更換了ECU、減壓器、混合器、點(diǎn)火線圈和控制模塊(其余部件保持不變)后進(jìn)行對(duì)比，第二臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)仍有待定型，后匹配的是與一臺(tái)機(jī)型相同的電控系統(tǒng)，考慮缸數(shù)不同，該機(jī)在點(diǎn)火相位判定部分有所調(diào)整。
　　采用城邦ET2000測(cè)控系統(tǒng)配合DW400電渦流測(cè)功機(jī)進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)臺(tái)架與傳感器布置如圖1和圖2所示。可現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整點(diǎn)火提前角、給氣量、節(jié)氣門開(kāi)啟速度等參數(shù)，便于進(jìn)行在線標(biāo)定。
　　2 穩(wěn)態(tài)標(biāo)定策略
　　初始點(diǎn)火角和噴氣量MAP參考相近機(jī)型數(shù)據(jù)給出，圖3為CY4102-N3C標(biāo)定前的初始點(diǎn)火角MAP。從整體來(lái)看，點(diǎn)火角小值出現(xiàn)在低轉(zhuǎn)速高進(jìn)氣壓力處，大值出現(xiàn)在高轉(zhuǎn)速低進(jìn)氣壓力處，隨進(jìn)氣壓力的升高而減小，隨轉(zhuǎn)速升高而增大。在汽油機(jī)初始點(diǎn)火角MAP中，通常隨著進(jìn)氣壓力的升高，點(diǎn)火角會(huì)有一段較小的增大，繼而減小，而在本次對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定試驗(yàn)中并未發(fā)現(xiàn)這樣的趨勢(shì)
　　初始噴氣時(shí)間相比原機(jī)數(shù)據(jù)取一個(gè)偏低的值，以防標(biāo)定過(guò)程調(diào)低轉(zhuǎn)矩時(shí)出現(xiàn)進(jìn)氣管回火的現(xiàn)象。保持點(diǎn)火角在爆燃線之下，對(duì)噴氣時(shí)間進(jìn)行調(diào)節(jié)。怠速和低速大轉(zhuǎn)矩工況下，保持后氧傳感器過(guò)量空氣系數(shù)λ=1以確保動(dòng)力性，在希望得到的大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速處額外加大噴氣時(shí)間以取得更大轉(zhuǎn)矩。原機(jī)的設(shè)計(jì)采用了稀薄燃燒路線，對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)，稀燃極限λ在1.6左右，留有一定余量的情況下應(yīng)盡量靠近稀側(cè)，以降低燃燒溫度，改善NO排放和經(jīng)濟(jì)性[6]。故在高速段逐步調(diào)整過(guò)渡到λ=1.5的位置，完成后再進(jìn)入點(diǎn)火角的標(biāo)定過(guò)程。
　　經(jīng)過(guò)多輪對(duì)點(diǎn)火角和噴氣時(shí)間的交替標(biāo)定后得出合乎要求的數(shù)據(jù)。從1 000r/min開(kāi)始每隔100r/min標(biāo)定一次，固定轉(zhuǎn)速視需要從外特性點(diǎn)往下標(biāo)定5～10個(gè)點(diǎn)，其余點(diǎn)按相鄰工況點(diǎn)參數(shù)插值計(jì)算得出。標(biāo)定后CA6SF2-23NE3的轉(zhuǎn)速取0～2 600r/min，進(jìn)氣壓力0～230kPa，點(diǎn)火角小為25°CA，大為60°CA。CY4102-N3C轉(zhuǎn)速為0～3 500r/min，進(jìn)氣壓力0～160kPa，點(diǎn)火角在17～35°CA間變化。
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