液化石油氣摩托车发动机排放性能研究.docVIP

液化石油气摩托车发动机排放性能研究 李理光 王惠萍 邓宝清 肖宗成 刘巽俊 （吉林大学汽车工程学院） 李官祥 苏伟 谢洪 (中国嘉陵集团) 摘要：本文主要介绍了液化石油气发动机台架排放性能试验研究的结果，对影响液化石油气发动机排放指标的主要参数—过量空气系数与发动机排放之间的关系进行了详细研究。通过开发一种易于控制空燃比的液化石油气混合器，使得液化石油气发动机在动力性达到原汽油机95%的条件下，HC和CO排放指标显著优于汽油机水平,并且整车排放达到欧Ⅰ标准。 关键词：摩托车；排放性能；液化石油气 引言 汽油机采用液化石油气（LPG）为燃料是改善发动机排放性能的有效措施之一，这一研究正在成为新的研究热点《1,2,3,6,7》。 LPG发动机在保证有足够的动力性的前提下，如何简便而又合理地控制空燃比达到良好的排放性能是技术要点。普通的文丘里管式的混合器不如空燃比电控技术，兼顾动力性能和排放性能比较困难。电控喷射虽然能把动力下降限制在5%～10%（5），空燃比控制较好，排放性能也好，但是成本增加较多，较难在小排量发动机上推广。本文的工作是对过量空气系数Φa与HC、CO、NOX排放之间的规律进行了试验研究，针对小排量LPG发动机开发了一种比例式混合器通过对Φa的合理控制，保证动力性下降5%以内的条件下，取得了较好的排放性。 1.试验条件与仪器设备 排量/mL S/mm D/mm εc 125 57.8 52.4 10.3 Pe/Kw/nP/ r.min-1 Ttq/N.m/nT/r.min-1 6.5/7500 9.5/6000 试验用发动机是在125mL化油器四冲程水冷顶置气门汽油机基础上去掉汽油机燃料供给系，加装LPG燃料供给系改装而成。汽油机主要性能指标和结构参 表1汽油机技术参数表 Table 1. The specification of the test engine 数如表1，试验用主要测试仪表列于表2。 LPG燃料供给系主要由LPG储罐、组合阀、电磁阀、 调压蒸发器和混合器等组成（图1）。 表2主要测试仪表 Table 2. The primary instruments in test 仪器名称 型号或型式 产地 测功机 CW-10 洛阳 南峰 废气分析仪 FGA4015 广东 佛山 燃气流量计 容积式 自制 油耗仪 容积式 自制 ②　③　④　⑤　⑥　⑦ ①　　　　　　　　　　　　　　　　　　⑧ 图1试验台架示意图 Figure 1. The sketch map of test system ①测功机 ②LPG储罐 ③组合阀 ④电磁阀 ⑤调压蒸发器 ⑥混合器 ⑦空气滤清器 ⑧发动机  2试验及结果分析 试验工作是利用文丘里管式混合器，通过手动流量调节阀来控制空燃比完成的。过量空气系数φa值是利用五气体成分分析仪测得。LPG流量是利用作者自行开发的肥皂泡式低压差流量计测得的, 其原理是根据常温常压下消耗一定容积的气体所需的时间来计算出LPG气体的流量，从而计算出LPG消耗率。 2.1 过量空气系数对排放的影响 2.1.1 过量空气系数φa对HC排放的影响 图2是LPG发动机HC排放体积分数ΦHC随过量空气数Φa的变化曲线。由图4中可以看出，无论发 图2 LPG发动机HC排放与过量空气系数Φa的关系Figure 2. The HC emissions(φHC)versus excess air ratio φa of LPG engine 动机转速和负荷如何，当Φa=0.75～1.3之间时，HC排放都比较低而且变化不大。这是因为LPG是气态燃料它与空气混合比较均匀，火焰传播比较稳定、燃烧极限范围较宽，可以使混合气能够更完全地燃烧，因此使用LPG时对应低HC排放的Φa范围相当宽。同时由于其分子量较小，使得造成HC排放的激冷效应、缝隙效应等减少，因此燃用LPG燃料在同等条件下可以比燃用汽油减少HC排放物的生成。 由于Φa1.35时混合气过稀，容易导致发动机缺火，并随Φa的增大失火率增大，会导致大量燃料无法燃烧而直接排出气缸，使得HC排放迅速恶化。 Φa0.75时，由于混合气过浓，一部分燃料无法参与燃烧而直接排入大气导致HC排放恶化，并且随Φa