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CNG发动机排放性能分析摘要：科技飞速发展的同时，带来的不光有便利的科技产品还有严峻的能源和环境污染的问题。
从内燃机问世以来，汽车为人们的出行带来了极大的便利，也拉近了人与人，国家与国家之间的距离。
但同样也消耗了大量的石油资源，排放出了大量污染环境的尾气。
造成了全球气候变暖，雾霾等一系列环境问题。
而为了解决这一问题，寻找清洁的可持续发展的能源是世界各国汽车行业的首要任务。
CNG以低排放，无污染，储量丰富，这三大特点成为汽车主流的清洁替代能源之一。
本文以TU5JP4发动机CNG版发动机为研究对象，研究CNG发动机的排放新能与其应用。
关键词：CNG；排放；0 引言CNG（Compressed Natural Gas）是压缩天然气的简称。
其主要成分是甲烷。
而甲烷燃烧只会产生二氧化碳和水。
但是当天然气在发动机中燃烧时不光会产生二氧化碳和水还会产生少量的NO x和HC。
天燃气的密度比空气小，当从储存容器、管道中泄漏出来后，天然气将向上移动，扩散到空气中。
在常温、常压下，天然气为气体状态；甲烷的沸点-162°C，在此温度以上，天然气呈气态。
1 CNG发动机构造CNG发动机与汽油机差别在于燃料供给方面，目前天然气汽车广泛采用的是CNG燃料喷射系统：类似于汽油机电控喷射技术。
工作稳定性高，正常使用不需要调试；解决了早期燃气汽车存在的回火放炮问题；对汽油系统没有任何的影响；加装成本高。
虽然整体上看来和一般汽油机的供给系统没有太大的差别但是在天燃气从储气罐出来后到喷入气缸内的过程与汽油不同。
（图1所示）图1 CNG发动机简图天然气从储气罐中并不是像汽油机那样用油泵泵出而是通过调节瓶阀的压力是天然气从高压的储气罐中压出，这是区别之一。
天然气从储气罐出来之后沿着高压管路进入减压器，这里的高压管路就相当于汽油机里的油道。
第二个区别就是天然气要经过减压才能进入气缸内，高压的天然气经过减压器的高压截止阀，经过减压的稳压，变成低压气体。
电控喷射中型商用车CA6SH-NE4天然气发动机的开发谢云臣1郭涛1牛丹峰1李云贵1杨立平 2（1.一汽解放汽车有限公司, 长春 130011；2.吉林大学，长春 130023）摘要：本文介绍了新开发的中型商用CA4SH-NE4国Ⅳ天然气发动机。
针对天然气发动机特有的问题，确定了高精度电子控制技术、优化燃烧技术和后处理技术综合应用的技术对策，分别对发动机的燃烧系统、配气系统、电控系统、排气后处理系统进行了优化、设计，匹配专门开发的天然气专用催化转化器。
整机性能试验表明该发动机动力性、燃料经济性和排放水平均达到了较好的水平，实现实现天然气发动机国Ⅳ排放。
，获得了良好的降低排放效果，达到了国Ⅳ排放标准。
关键词：中型商用车天然气代用燃料发动机中图分类号：F421.5 文献标识码：AResearch on CA6SH-NE4 CNG Engine to Medium VehicleXie Yunchen, Niu Danfeng, Guo Tao, Li Yungui , Guo Lixin(FAW Jiefang Automotive Co. LTD., Changchun 130011) Abstract: In order to develop CA6SH-NE3 CNG engine satisfying to GB 17691-2005（Ⅲ）emission standard, the paper studies the problems to impact on emission, determined the approach of theoretical A/F matching three-way catalyst(TWC), that is to use electronic multi-point injection controlling A/F, improve combustion chamber and air-intake distributing system, and use TWC to clean exhaust pollutants. The engine construction was optimized, and performance tests were carried out. The results of tests show that the engine has better power performance, fuel consume and emission, achieved development targets.Keywords: medium vehicle, CNG, alternative fuel, engine1．引言天然气发动机是绿色清洁动力发展的一个重要方向。
CNG系统剖析－电控组件一、压力表气压表安装在减压器的加气口端部螺纹孔上，表壳外部装有气量传感器。
黑色刻度单位为巴（bar）,红色刻度单位为磅/平方（psi）。
如图所示，压力表上100大约为100Kg压力。
黑色一小格大约为20Kg压力。
二、控制器控制器输入信号１.RPM（转速）信号２.TPS（节气门位置）信号３.氧传感器信号。
４.CNG工作电源信号。
CNG工作时：氧传感器信号进入控制器，控制器向汽油ECU输入模拟信号；汽油工作：控制器内部继电器闭合，氧传感器信号进入汽油ECU 。
控制器输出信号:１.在使用汽油时，直接将氧传感器连接至发动ECU；在使用CNG时，将模拟的氧传感器信号连接至发动机ECU。
2、步进电机工作信号线。
线束接插头定义：三、点火提前器插孔号颜色定义插孔号颜色定义1G 步进电机B 向（+）8W 步进电机A 向（－）2WR 步进电机B 向（－）9Gr 步进电机A 向（+）3...NC10...NC 4GrB Enginne24Needle 11...NC5BrW Enginne62Needle 12O 氧传感器信号高6WR 电源正极（+）13B 电源负极（－）7LBr转换开关5Needle14...NC点火提前器输入信号：１.曲轴位置信号。
２.TPS（节气门位置）信号点火提前器输出信号：１.至发动机ECU曲轴位置信号。
点火提前角调节器：向汽油ECU输送修正后的曲轴位置信号，汽油ECU在修正后的信号下控制点火。
目前，力帆汽车天燃气系统点火提前器设置为12度。
线束接插头定义：发动机怠速状况下点火提前角的初始状态的修正方法发动机怠速状况下点火提前角的初始状态的修正方法::·启动发动机；·将发动机使用的燃料从汽油转换到CNG；·怠速状态下，将点火提前切换点调节纽顺时针旋转到底；·怠速状态下，逆时针旋转点火提前切换点调节纽，直至点火提前指示灯处于亮的状态；·怠速状态下，顺时针旋转点火提前切换点调节纽，当点火提前指示灯从亮的状态变为灭的状态的瞬间即停止旋转。
CNG汽油双燃料发动机的适用性排放CNG的主要成分是甲烷,一般情况下CNG是很难液化的,因此,其适用于压缩比相对较高的发动机,并且可以利用提升CNG发动机的功率,使其接近原机的水平。
文章对CNG汽油双燃料发动机的工作性能和燃烧性能进行了研究,在研制CNG汽油双燃料发动机集中电子控制元件的基础上,对天然气和各类汽油的混合比例对发动机的使用性能和排放造成的影响进行了分析。
关键词：CNG 汽油双燃料发动机舒用性排放性G燃料的基本特点CNG的主要成分是甲烷,一般情况下CNG是很难液化的,因此,很多车用CNG都是使用高压气体的方式进行保存的。
这种储存方法的化学性质相对来说非常稳定,着火范围小,浓度过低或过高都不容易燃烧,具有良好的抗爆性能,适用于压缩比相对较高的发动机,并且可以利用提升CNG发动机的功率,使其接近原机的水平。
由于自燃温度比较高,着火的延迟时间会比较长,会降低火焰的传播速率。
汽油和CNG燃烧特性。
1.试验装置简介本文以一台LJ465Q-2AE汽油机为例,对CNG汽油双燃料发动机的燃烧特征和基本性能进行了研究。
在该CNG汽油双燃料发动机电控系统中,当汽油供给系统没有发生变化时,还是使用进气管多点喷射的方法,并在这个基础上,增加使用了天然气供气设备。
其中天然气供气设备主要是由加气阀、高压气瓶、气量控制设备、减压设备、混合器等构成。
当前,汽车使用的CNG汽油双燃料发动机都是在汽油机的结构基础上进行改装的,是在原来的汽油机电控燃油喷射系统的基础上,重新安装了一个可以对天然气气量进行控制的ECU。
此ECU在对天然气的大小进行调节时,主要是根据传感器信号闭环的反馈情况进行调节的。
在天然气燃烧的过程中,由原电控系统控制点火提前角。
相对于天然气的辛烷值来说,汽油的辛烷值会比较高,燃烧性和抗爆性会更高,再加上汽油比天然气的燃烧速度快,在同样的工况下,在点燃天然气时,需要提前对天然发动机进行点火,但是当前使用的CNG汽油两用双燃料发动机在点燃天然气的过程中,都不能达到最佳的点火提前角,对发动机的输出功率造成了一定的限制。
柴油/CNG双燃料发动机的设计与试验研究的开题报告一、选题背景随着环保意识的不断加强，传统的燃油车逐渐被淘汰，替代品不断涌现。
其中，柴油车具有燃油经济性好、动力强劲等优点，然而常年排放的污染物却成为环保困扰的主要来源。
而与此相对的是，由于天然气燃烧出的废气是清洁的，因此CNG车成为了“最干净的燃气车”。
双燃料发动机即采用柴油和CNG两种能源混合燃烧，可以同时享受两种燃料的优点，能更好地满足现代燃料的环保和经济性要求。
二、选题意义和目标此次选题的基础是对柴油和CNG混合燃烧的理论研究和试验研究，通过一定的行车试验，从实际应用的角度探索双燃料发动机的可行性和优势。
主要目标如下：1. 研究发动机混合燃烧技术，并优化混合比，达到满足排放标准的需求。
2. 通过行车试验，探讨双燃料发动机的使用优势。
3. 通过试验分析，总结双燃料发动机的设计及优化方案。
三、选题内容1. 综述柴油、CNG燃气发动机的设计及其存在的问题。
2. 研究混合燃烧技术，探究双燃料发动机的燃气结构和调控策略，并进行优化实验设计。
3. 设计实验方案，搭建试验台并进行试验分析。
4. 对比试验结果分析，总结双燃料发动机设计及其优化方案。
四、研究方法1. 文献综述，归纳总结已有的柴油和CNG发动机设计及其存在的问题。
2. 借助CFD仿真技术，建立计算模型，进行混合燃烧技术的研究。
3. 设计试验方案，进行试验数据实验分析，探究双燃料发动机的使用优势。
四、进度计划1. 第一季度：完成文献综述，进行技术研究和试验设计，开始试验台搭建。
2. 第二季度：搭建试验台，进行双燃料发动机行车试验。
3. 第三季度：对试验结果进行数据实验分析，并优化研究方案。
4. 第四季度：撰写论文并完成报告的撰写及答辩。
电控CNG发动机性能分析及试验研究
背景
为了解决由车用发动机排放造成的环境污染问题和日益严峻的能源问题，世界各国在制定各种严格的车辆排放法规来规范汽车生产和使用的同时，开始大力发展代用燃料汽车。
由于天然气在资源和成本等方面的优势，所以天然气汽车迅速发展起来，汽车改装、天然气储存及加气站的全套技术也日趋成熟。
与汽油相比，用天然气作为汽车发动机燃料，不仅可以节约石油资源，降低燃料费用，而且作为一种清洁燃料，可以大大降低环境污染[1]。
在天然气发动机中采用电子控制多点顺序喷射、稀燃闭环控制及高能电子点火等先进技术是天然气发动机技术的发展方向。
其中燃料喷射、高能电子点火、稀燃技术和点火控制等方面是发动机研究的主要内容；是保证天然气发动机正常工作的基础和提高其各方面性能的关键，因此有必要对这方面进行研究[3]。
二、电控CNG发动机性能台架试验研究
试验是发动机性能开发的重要手段，为了探索电控CNG发动机在燃料喷射和点火方面的控制规律、开发性能优良的稀燃系统，确定最优的控制参数等进行了大量的发动机台架对比试验。
下面就电控CNG发动机性能的部分台架试验结果进行简单的分析。
（一）试验发动机的主要性能参数
试验机型是以潍坊柴油机厂生产的WT615型柴油机为基础研制的电控增压单一燃料压缩天然气发动机。
该天然气发动机主要性能指标和结构参数见表1。
（二）喷射定时试验
电控天然气喷射系统所控制的参数有喷射提前角和喷射脉宽，喷射提前角是从喷射开始时刻到进气冲程上止点曲轴转过的角度，该参数的选择对发动机的性能有一定影响[3]。
本实验分别在1400r/min和1800r/min，调节喷射延迟角，测量发动机的功率、燃气消耗率，NOx和HC，结果如图1所示。
1．喷射延迟角过大时，发动机的动力性、经济性和排放性都明显下降。
在低速工况下，喷射延迟角过大时，发动机的经济性和动力性有所下降，经济性下降比较明显。
2．低速工况下，在喷射延迟角400之后，HC排放量和燃油消耗率急剧增加，而NOx逐渐减小。
这主要是因为喷射延迟角过大，燃料燃烧不完全，缸内温度低，功率低，所以，HC 排放量和燃油消耗率急剧增加，NOx逐渐减小。
高速工况下，NOx和HC的排放量在延迟角300左右达到最大。
3．在1400r/min同一转速下，喷射脉宽增加0.6ms时，如图1（b），NOx急剧增大，功率上升5kW，而其他性能参数变化较小，说明喷射脉宽较大时，混合气浓度较浓，燃烧温度急剧上升，从而生成大量的NOx。
本天然气发动机是进气歧管喷射方式，由于存在一段进排气门同时开启的气门重叠角，如果喷射开始时刻过早，在扫气过程中有一部分混合气进人排气管，这不仅使天然气消耗量增加，还会导致发动机排放恶化，且进入炙热排气管的混合气还有可能在排气管内燃烧，使进人增压的废气温度增高。
如果喷射停止时刻晚于进气门关闭时刻，则会在进气管中积存天然气，可能产生回火现象。
本文所使用的发动机进气门开启时刻在上止点前2°，排气门关闭时刻在上止点后5°。
根据实验结果分析和考虑喷射开启本身具有一定的时滞，所以将天然气进气时刻定位进气门开启时刻[3]。
（三）点火能量的试验
在点火能量的试验中，分别选取1250r/min，1400r/min和1800r/min的转速，点火能量从41～400W，分析其对功率，HC和CO的影响情况，如图2所示，从图2中可以看出：
1．对本文研究的天然气发动机，在点火能量大于41mJ以后，发动机能稳定工作，继续增大点火能量，在转速为1400r/min，节气门开度75%时，发动机的功率下降7kW，而HC 急剧下降。
在转速为1400r/min，节气门开度50%时，HC有上升的趋势。
2．在各个工况下，点火能量的变化对CO的排放和功率的影响较小。
3．在大负荷或高速工况下，点火能量较小时HC排放会上升。
综合经济性、动力性和排放性，在低速或低负荷下，天然气发动机的较佳点火能量范围在41～84mJ；在大负荷下和高速工况下，较佳的点火能量范围为110～160mJ。
在此基础上确定了各工况下点火初级线圈优化的通电时间。
根据实验结果，本系统将初级线圈的通电时间控制在约5ms，从而保证发动机的点火能量E大于140mJ[3]。
（四）稀薄燃烧试验
在稀薄燃烧的试验中，分别在1400r/min和1800r/min时，部分负荷时，过量空气系数（间从1.2变化到1.65时，分析其功率、燃气消耗率，NOx和HC的影响情况，如图3所示，从图3中可以看出：
1．稀燃对于发动机经济性和动力性有明显影响。
当过量空气系数为1.5时，燃料消耗量最低，发动机输出功率最大。
2．NO二排放量最大值所对应的过量空气系数为1.3～1.4，并随着过量空气系数增加而降低，主要是过量空气系数增加，缸内燃烧的温度降低，进而NOx降低。
3．HC排放随着过量空气系数增大而增大，在过量空气系数大于1.5以后开始急剧增加，主要是因为稀燃，燃料燃烧不完全所致。
研究表明，天然气发动机HC排放物的主要成分是未燃烧的甲烷，而甲烷燃烧温度高，很难氧化。
三、小结
1．从喷射定时试验的数据分析中可以看出，在喷射延迟角过大时，发动机的功率下降，HC 的排放量升高，燃油消耗率升高，所以发动机的喷射延迟角应小些为宜。
2．综合经济性、动力性和排放性，在低速或低负荷下，满足发动机稳定工作的前提下，天然气发动机较佳的点火能量小些，在大负荷下和高速工况下，较佳的点火能量比较大些。
3．从试验结果中可以看出，最佳的过量空气系数在约1.5。
电控CNG发动机性能分析及试验研究
2007-09-24 08:38:48 作者：来源：互联网文字大小：【大】【中】【小】
简介：原作者：刘艳,刘建华,张欣北京交通大学机械与电子控制工程学院一、背景为了解决由车用发动机排放造成的环境污染问题和日益严峻的能源问题， ...
关键字：电控CNG 发动机性能分析
原作者：刘艳,刘建华,张欣北京交通大学机械。
