點火提前角對CNG發動機經濟性的影響

王文強

（濰坊工程職業學院，山東 青州 262500）

隨著汽車CNG技術不斷發展，越來越多汽車采用CNG發動機，特別是天然氣氣源相對充足的城市，西安市現有的95%公交車輛基本上采用CNG發動機。在全國推廣CNG汽車燃氣以后，出租車輛和部分家庭轎車發動機采用油改氣技術，這在一定程度上，加快了汽車CNG發動機的發展。雖然CNG發動機相比傳統燃油發動機，具有燃料消耗量少、尾氣排放量少等特點，但是天然氣屬于不可再生能源，而我國能源相對緊缺，對CNG發動機的節氣研究顯得勢在必行。

我國CNG汽車多由傳統汽油車改為天然氣汽車，也有部分車輛使用的純為CNG汽車。無論是油改氣CNG汽車還是純CNG汽車，點火提前角相對傳統燃油汽車都要作出調整。因為天然氣的辛烷值要高于汽油的辛烷值，天然氣的辛烷值一般為120～130，而汽油的辛烷值為90～97左右。天然氣的抗爆性要高于汽油的抗爆性。使用天然氣的汽車可以通過適當增加點火提前角，增加發動機的壓縮比，提高發動機的燃料經濟性能，減少天然氣的消耗。假如點火提前角過大或過小都會對CNG發動機的燃油經濟產生影響，增加燃料消耗。下面結合汽油/CNG兩用燃料發動機臺架試驗，分析點火提前角對CNG發動機產生的影響。

1 汽油/CNG兩用燃料發動機臺架試驗

圖1 汽油/CNG兩用燃料發動機故障模擬系統組成

本試驗采用的是汽油/CNG兩用燃料發動機試驗臺架，該臺架是由汽油/CNG兩用燃料發動機試驗臺架、測功機控制柜、汽油/CNG兩用燃料發動機故障模擬試驗臺、采集前段處理電路和傳感器信號采集模擬顯示系統組成，其中汽油/CNG兩用燃料發動機試驗臺架設有點火提前器，可以設置不同的點火提前角，進而分析點火提前角對發動機經濟性產生的影響［1］。

2 發動機臺架試驗數據分析

汽油/CNG發動機試驗臺正常運行后，轉速達到1800r/min左右時，切換到燃氣狀態，開始使用天然氣燃料供應進行試驗。試驗采用汽車運行的兩個常用狀態：怠速工況狀態（節氣門開度為0，轉速為780r/min）和中速工況狀態（節氣門開度為30%，轉速為2000r/min）。通過調節點火提前器（分別為6°、9°、12°、15°），試驗可以設置四個大小不同的點火提前角角度。在兩種工況下，進行發動機燃氣消耗量的測試，并進行數據統計與分析。［2］

2.1 怠速工況的試驗數據分析

怠速工況時，也就是汽車節氣門開度為0，轉速為780r/min的狀態，臺架試驗所測得CNG發動機各項參數數據見表1。

表1 怠速工況下點火提前器各角度變化對應發動機參數

從表1所測得數據可以看出，當點火提前角發生變化時，發動機的轉速基本上維持不變，CNG發動機噴氣脈寬也保持在5.4ms，發動機的氣耗量為0.145g/s左右，變化不明顯。在CNG發動機怠速工況下，點火提前角的變化對發動機燃氣消耗量影響不大。

2.2 中速工況的試驗數據分析

中速工況時，也就是節氣門開度為30%，轉速為2000r/min的狀態，臺架試驗所測得CNG發動機各項參數數據見表2。

表2 中速工況下點火提前器各角度變化對應發動機參數

從表2所測得數據可以看出，中速工況狀態下，當點火提前器角度由6°依次調節到15°時，發動機的轉速先升高后降低，發動機的功率同樣也是先升高后降低，而CNG發動機的氣耗量卻是先降低后升高，相對應的比氣耗也是先降低后升高。當點火提前器的角度為9°時，發動機的空燃比λ最低，接近標準空燃比，發動機燃燒充分，此時燃氣消耗量為1.066g/s，在四個角度中消耗量最低。假如保證發動機動力性時，當點火提前器為9°時，發動機發出功率最大，動力性最好，此時比氣耗量為171.86g/kw·h，也是在四個角度中消耗量最低。當點火提前器為9°時，發動機的動力性最好，發動機的燃氣經濟性也最好。所以在中速工況下，單一從經濟性角度考慮，點火提前器的角度更應適合選擇9°，點火提前器過低或過高，都會增加CNG發動機燃氣消耗量，并在一定程度降低發動機的動力性。

3 總結

通過發動機臺架試驗分析可得出，點火提前角或大或小，都會對CNG汽車發動機的經濟性產生影響，合適角度的點火提前角可以在保證汽車發動機動力性的基礎上，降低汽車發動機燃氣消耗量，保證最經濟狀態。因此，使用CNG汽車，應注意調節好點火提前角。

［1］袁華智，蹇小平.傳感器故障對天然氣發動機性能和排放的影響［J］.長安大學學報（自然科學版），2010（3）.

［2］李陽陽.汽油/CNG兩用燃料發動機傳感器故障模擬系統研究［D］.長安大學，2011.