满足国3排放的电控喷射单燃料CNG发动机开发和燃烧性能的研究

摘要

随着汽车工业的发展，研发节能、环保和安全技术成为关键问题。本文根据我国内和国外天然气发动机技术应用的经验，结合东风汽车公司承担的国家“十五”清洁汽车关键技术专题项目“电控喷射单燃料CNG公交车的研究开发”课题，提出了EQD180N-30 CNG发动机”研究开发方案，进行了工作过程的模拟计算和燃烧分析。开发出满足国3排放的电控喷射燃料CNG发动机。 本文首先综述了天然气汽车发展的历史，详细地研究了国内外天然气发动机的分类和技术特点。在分析国内外天然气发动机技术的基础上，提出了满足国3排放的电控喷射单燃料CNG发动机开发方案；以EQD180-20柴油机为基础机型，在基本不改变原机结构的前提下，对燃烧系统、进排气系统（包括进、排气道）、气缸盖、活塞和增压中冷系统进行相应的变型设计；采用稀薄燃烧、增压（空-空）中冷、低涡流燃烧系统、电控分组点火、开环控制、电控CNG喷射系统和氧化型催化器等技术，降低排放，保持天然气发动机的动力性和经济性。 本文对缸内燃烧进行了一维的数值模拟分析，研究压缩比、点火提前角和进气门正时的影响；对CNG发动机的工作过程进行三维数值计算，对缸内流动等内容进行系统研究；预测可靠性的薄弱环节，提出改进措施。 本文提出CNG发动机电控系统匹配的基本策略。对天然气电控喷射系统进行试验优化匹配。进行氧化型催化转化器的性能试验。研制出点燃式电控喷射单燃料EQD180N-30CNG发动机，其性能和可靠性达到产品设计要求，排放满足国Ⅲ标准。 本文探索和总结的东风天然气发动机开发流程、方法和经验，可为今后代用燃料发动机的开发提供借鉴和参考。