淺析柴油版壓縮天然氣減壓閥

　　隨著國內、外排放法規標準的不斷提高，早期國產的客車上使用的柴油機已無法滿足排放要求。現在的柴油機采用柴油電控燃油噴射系統與高壓共軌噴射等新技術，可以滿足日益嚴格的排放法規。

　　柴油版壓縮天然氣減壓閥關鍵技術

　　1燃料供給系統

　　燃料供給系統由壓縮天然氣儲氣瓶、壓力表、手動開關閥門、減壓閥、濾清器、電磁開關閥、氣軌、電磁噴氣嘴等組成。壓縮天然氣儲氣瓶內20 MPa的高壓氣體經兩級減壓到0.1一0.8 MPa，各缸的噴氣嘴共同安裝在一個氣軌上，然后由進氣支管引向各自氣缸的進氣門處。減壓閥因氣體減壓而吸收熱量，產生“結冰”現象，在設計時引入發動機冷卻液通道或機油通道，保證減壓閥工作時維持在規定范圍的溫度，防止出現“結冰”現象。整個燃料供給系統必須保證密封，還要保證噴氣嘴噴射出的壓力在規定范圍內，從而滿足發動機負荷所需的供氣量。電磁噴氣嘴在保證流量要求外，還要求具有可靠性以及動態開啟特性，以滿足發動機控制器ECU對噴氣量和噴氣時刻的控制。

　　2稀薄燃燒技術

　　稀薄燃燒是提高動力性的措施。稀薄燃燒由于空燃比大，混合氣濃度較低，燃燒速度降低。實現稀薄燃燒的關鍵在于讓混合氣快速燃燒，即縮短火焰的發展期和燃燒持續時間。在中等轉速時，柴油機的平均有效壓力為1.15 MPa,改裝為天然氣發動機后，平均有效壓力一般為0.9MPa。而采取稀薄燃燒，加大空氣量，有效降低排氣溫度、減弱爆震趨勢，可以通過增壓技術將平均有效壓力增加到1-1.O5 MPa，確保較高的動力性。通過改變混合氣的運動情況來實現。燃燒速度很大程度上取決于混合氣的紊流運動，首先由于紊流加劇，天然氣與空氣混合充分，加入燃燒的成分增加;其次，紊流能增加火焰的傳播速度，提高局部燃燒速率;第三，紊流能夠使火焰表面產生褶皺，從而增加火焰表面積，提高燃燒速率。增加紊流的手段主要是采用有利于降低壓縮比且能夠使天然氣快速燃燒的楔形燃燒室結構或改變進氣道的形狀來形成一定強度的空氣運動，從而產生較強的紊流運動，以達到速燃的目的。

　　3壓縮比和燃燒室

　　柴油機的壓縮比一般為16-22，柴油機改為點燃式天然氣發動機時必須降低壓縮比。在選擇壓縮比時應充分考慮發動機效率、避免爆震。國內外研究經驗表明，點燃式天然氣發動機壓縮比值通常選為10.5-12左右。通常柴油機缸內有較強的進氣道形成的渦流，這不利于天然氣的著火燃燒。在設計燃燒室時應設法減小缸內氣體流動的強度，加強缸內的局部紊流，加速火焰的傳播，提高燃燒速度。

　　根據國內外實驗數據表明:楔型燃燒室比球形燃燒室的初燃期長，而主燃期短。這有利于加大點火提前角，減少后燃，提高熱效率，降低排氣溫度。從點火到上止點在火花塞處的紊流強度累計值與初燃期密切相關。楔型燃燒室的擠流面積比球形燃燒室大，燃燒室內的平均紊流強度強，楔型燃燒室開口直徑大，燃燒室壁面與火花塞的距離短，即使點火定時提前，也不容易產生爆震，這都有助于縮短主燃期，同時降低排氣溫度。

　　4點火系統

　　天然氣在常壓下著火溫度達537℃，比汽油、柴油均高出很多。但十六烷值低，不能采用壓燃方式，而只能采用火花塞點火方式。要求系統具有高電壓和高能量。

　　5點火提前角標定

　　點火提前角是一個同時對發動機動力性和排放性能有重大影響的因素。因此，對點火提前角的標定，需要同時考慮發動機動力性和排放性能的優化。在各工況點的標定試驗過程中，不斷調整點火提前角值，使發動機在動力性滿足設計要求的前提下，三種氣體排放的綜合值達到zui低，發動機的整體排放性能滿足設計要求。

　　6進氣系統

　　火花塞點燃式天然氣發動機采用缸外(進氣道)混合方式，發動機負荷由進氣量多少來調節的，進氣管上應增加節氣門和傳感器(壓力或流量、溫度、位置)。全負荷時為噴射相同能量的燃料，天然氣體積噴射流量是汽油的770倍，噴射壓力高。為降低進氣管內氣壓的波動，避免傳感器輸出信號的波動，保證發動機各缸進氣的均勻性，進氣管應有足夠的容積，起到儲存與穩壓的作用。

　　7控制策略

　　電控技術可以使發動機在各種工況工作時處于*狀態，達到動力性、經濟性、排放三者的協調統一。噴氣時刻、脈寬、點火正時等控制參數是其控制核心。按照是否有回饋信號又可分為開環控制和閉環控制，由于稀燃時氧化催化劑的廢氣轉化效能受空燃比影響很大，天然氣發動機的功率、平均有效壓力受天然氣成分和空燃比的影響相對于汽、柴油較大，因此閉環控制是zui為有效的方案。閉環控制通常采用氧傳感器來反饋排氣中的實際氧濃度，從而達到控制空燃比的目的。