改裝車型的發(fā)動機硬件部分已經(jīng)定型,LPG/ 汽油雙燃料改裝工作關鍵是控制發(fā)動機的燃燒使發(fā)動機有較理想的動力輸出和尾氣排放指標。

1 　燃料的成分

雙燃料汽車的燃料為汽油和液化石油氣,二者均是一種由多碳氫化合物組成的混合體。

汽油以含7 個或8 個碳原子的烴類為主,LPG則以含3 個或4 個碳原子的烴類如丙烷(C3H8) 、丙烯(C3H6) 、丁烷(C4H10) ,丁烯(C4H8 ) 為主的一種混合物。汽油和L PG均可以化學分子式CnHm 表示。

2 　燃料的燃燒過程

燃料的理論燃燒是碳氫化合物氧化為水和二氧化碳的過程,其反應式如下:

CnHm + (n + m/ 4) O2 →nCO2 + m/ 2 H2O

然而由于燃燒時環(huán)境的不穩(wěn)定和氧氣不足,反應不完全而產(chǎn)生了一些污染物質(zhì),反應式如下:

CnHm +λ(n + m/ 4) (O2 + rN2) →aCO2 + bCO +cH2O + dCO2 + eNOx + fCH

其中r - 空氣中氮氣占氧氣體積比,約為3. 76～3. 8 ;

λ- 過量空氣系數(shù),為燃燒1kg 燃料的實際空氣量同理論空氣量之比,也就是實際空燃比與理論空燃比之比,表示可燃氣體的濃度。根據(jù)理論燃燒化學反應式計算,汽油的理論空燃比為14. 7 ,丙烷的理論空燃比為15. 7 ,丁烷的理論空燃比為15. 5 。

供入發(fā)動機可燃混合物的濃度,應能使混合物在氣缸中迅速而完全地燃燒,混合物燃燒迅速能使發(fā)動機輸出更大的功率,而混合物燃燒完全則對降低油耗率,減少尾氣排放有害氣體及提高經(jīng)濟性有利,可燃混合氣迅速完全燃燒的條件是:燃料與空氣以最佳的比例充分均勻地混合。

理論空燃比是指燃料進行完全燃燒時所需的空氣量和燃料的質(zhì)量之比,完全燃燒時空氣過量系數(shù)λ為1 ,然而在實際燃燒時,空氣與燃料的供給量不可能恰為理論空燃比。當λ> 1 時,表示空氣量較多,為稀混合氣;當λ< 1 時,表示空氣量不足,為濃混合氣。研究試驗表明,當發(fā)動機在λ稍小于1 時,輸出的功率最大,因為這種濃度的混合氣燃料分子含量較多,燃料分子密集,因此燃燒速度最高,熱量損失最小,因而使得氣缸內(nèi)平均壓力最高,當λ變小或增大時,發(fā)動機輸出的功率都會減少,這是由于前者空氣量不足,后者燃料分子密度減少,均使燃燒速度降低的緣故,對于不同的發(fā)動機,這種相應于最大功率輸出的λ值是不一樣的,一般應選擇在0. 9～0. 99 之間較為理想。

3 　可燃混合氣濃度對發(fā)動機性能的影響

混合氣濃度對發(fā)動機的性能和尾氣排放是非常重要的,詳見表1 、圖1 。

λ值稍小于1 時,可得最大扭力輸出,然而尾氣排放指標并不理想,排放的主要污染物為CO、HC和NOx ,其形成原因各不相同,CO 主要為燃燒不完
全所致,HC 是沒有得到燃燒機會的分子;當λ大于1 時,可降低CO 和HC 的產(chǎn)生;在λ= 1. 1～1. 2 時,CO 和HC 產(chǎn)生量最少,而NOx 的產(chǎn)生則與燃燒的溫度有著密切的關系,溫度越高越易形成;因此在λ= 1 的附近形成的NOx 就較高。由此我們就可以了解到,要同時保證發(fā)動機較高的功率輸出和低污染排放,必須高精度的控制發(fā)動機燃燒的空燃比,這是LPG/ 汽油雙燃料改裝工作關鍵技術所在。

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