点火提前角对CNG发动机经济性的影响

王文强

（潍坊工程职业学院，山东 青州 262500）

随着汽车CNG技术不断发展，越来越多汽车采用CNG发动机，特别是天然气气源相对充足的城市，西安市现有的95%公交车辆基本上采用CNG发动机。在全国推广CNG汽车燃气以后，出租车辆和部分家庭轿车发动机采用油改气技术，这在一定程度上，加快了汽车CNG发动机的发展。虽然CNG发动机相比传统燃油发动机，具有燃料消耗量少、尾气排放量少等特点，但是天然气属于不可再生能源，而我国能源相对紧缺，对CNG发动机的节气研究显得势在必行。

我国CNG汽车多由传统汽油车改为天然气汽车，也有部分车辆使用的纯为CNG汽车。无论是油改气CNG汽车还是纯CNG汽车，点火提前角相对传统燃油汽车都要作出调整。因为天然气的辛烷值要高于汽油的辛烷值，天然气的辛烷值一般为120～130，而汽油的辛烷值为90～97左右。天然气的抗爆性要高于汽油的抗爆性。使用天然气的汽车可以通过适当增加点火提前角，增加发动机的压缩比，提高发动机的燃料经济性能，减少天然气的消耗。假如点火提前角过大或过小都会对CNG发动机的燃油经济产生影响，增加燃料消耗。下面结合汽油/CNG两用燃料发动机台架试验，分析点火提前角对CNG发动机产生的影响。

1 汽油/CNG两用燃料发动机台架试验

图1 汽油/CNG两用燃料发动机故障模拟系统组成

本试验采用的是汽油/CNG两用燃料发动机试验台架，该台架是由汽油/CNG两用燃料发动机试验台架、测功机控制柜、汽油/CNG两用燃料发动机故障模拟试验台、采集前段处理电路和传感器信号采集模拟显示系统组成，其中汽油/CNG两用燃料发动机试验台架设有点火提前器，可以设置不同的点火提前角，进而分析点火提前角对发动机经济性产生的影响［1］。

2 发动机台架试验数据分析

汽油/CNG发动机试验台正常运行后，转速达到1800r/min左右时，切换到燃气状态，开始使用天然气燃料供应进行试验。试验采用汽车运行的两个常用状态：怠速工况状态（节气门开度为0，转速为780r/min）和中速工况状态（节气门开度为30%，转速为2000r/min）。通过调节点火提前器（分别为6°、9°、12°、15°），试验可以设置四个大小不同的点火提前角角度。在两种工况下，进行发动机燃气消耗量的测试，并进行数据统计与分析。［2］

2.1 怠速工况的试验数据分析

怠速工况时，也就是汽车节气门开度为0，转速为780r/min的状态，台架试验所测得CNG发动机各项参数数据见表1。

表1 怠速工况下点火提前器各角度变化对应发动机参数

从表1所测得数据可以看出，当点火提前角发生变化时，发动机的转速基本上维持不变，CNG发动机喷气脉宽也保持在5.4ms，发动机的气耗量为0.145g/s左右，变化不明显。在CNG发动机怠速工况下，点火提前角的变化对发动机燃气消耗量影响不大。

2.2 中速工况的试验数据分析

中速工况时，也就是节气门开度为30%，转速为2000r/min的状态，台架试验所测得CNG发动机各项参数数据见表2。

表2 中速工况下点火提前器各角度变化对应发动机参数

从表2所测得数据可以看出，中速工况状态下，当点火提前器角度由6°依次调节到15°时，发动机的转速先升高后降低，发动机的功率同样也是先升高后降低，而CNG发动机的气耗量却是先降低后升高，相对应的比气耗也是先降低后升高。当点火提前器的角度为9°时，发动机的空燃比λ最低，接近标准空燃比，发动机燃烧充分，此时燃气消耗量为1.066g/s，在四个角度中消耗量最低。假如保证发动机动力性时，当点火提前器为9°时，发动机发出功率最大，动力性最好，此时比气耗量为171.86g/kw·h，也是在四个角度中消耗量最低。当点火提前器为9°时，发动机的动力性最好，发动机的燃气经济性也最好。所以在中速工况下，单一从经济性角度考虑，点火提前器的角度更应适合选择9°，点火提前器过低或过高，都会增加CNG发动机燃气消耗量，并在一定程度降低发动机的动力性。

3 总结

通过发动机台架试验分析可得出，点火提前角或大或小，都会对CNG汽车发动机的经济性产生影响，合适角度的点火提前角可以在保证汽车发动机动力性的基础上，降低汽车发动机燃气消耗量，保证最经济状态。因此，使用CNG汽车，应注意调节好点火提前角。

［1］袁华智，蹇小平.传感器故障对天然气发动机性能和排放的影响［J］.长安大学学报（自然科学版），2010（3）.

［2］李阳阳.汽油/CNG两用燃料发动机传感器故障模拟系统研究［D］.长安大学，2011.