[实用新型]一种双燃料单缸发动机台架的试验系统

说明书

本实用新型涉及发动机燃烧试验技术领域，公开了一种双燃料单缸发动机台架的试验系统，包括连接有测功机模块的多缸发动机，以及数据采集系统和发动机控制系统。多缸发动机至少一个缸为试验缸，其余缸为拖动缸。拖动缸动力模块采用多缸发动机动力，包括拖动缸空气模块和拖动缸燃油模块；试验缸动力模块包括试验缸空气模块、试验缸双燃料供给模块；其中试验缸双燃料供给模块包括试验缸燃油供给模块和试验缸燃气供给模块。本实用新型把试验缸和拖动缸集成在一台发动机上，并对试验缸进行双燃料、不同工况下的性能试验；可灵活控制进气的压力、温度和组分，实现燃烧边界条件、燃油和燃气喷射过程的相关参数的灵活控制，提高试验效率、降低研究成本。

技术领域

本实用新型涉及发动机燃烧试验技术领域，具体涉及一种双燃料单缸发动机台架的试验系统。

背景技术

以石油为原料的燃油发动机因其良好的经济性和动力性，被广泛地用作汽车和工程机械的动力。但是，石油资源日益匮乏，且燃油发动机的碳烟和氮氧化物(NO_x)排放对城市环境及人类健康危害很大，环境污染问题日趋严峻。以柴油机为例，柴油机的排放产物主要是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、硫化物、颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)等，其中尤以NOx和PM为主。这些有害排放物对大气环境的危害主要表现在形成光化学烟雾、酸雨、使臭氧层减薄、臭氧浓度过高以及造成全球范围的温室效应。因此，以柴油机为代表的燃油发动机的应用已经受到日益严格的排放法规的限制。在能源、环境和排放法规的多重压力下，学术界一直在寻求经济有效的技术措施，以解决柴油机排放污染问题。实现发动机的高效清洁燃烧成为研究焦点。

燃气发动机的问世大大改善了发动机的能源消耗问题以及污染排放问题。

天然气作为一种清洁能源，其成分以甲烷(CH4)为主，其分子小，氢碳(原子)比高，具有热值高、抗爆性好，以及着火温度高等特点。与柴油和空气的混合相比，天然气(CNG)在发动机内与空气混合时同为气态，在发动机内混合更均匀，燃烧也更完全。但是近年来的研究分析表明，以天然气作为唯一燃料的气体发动机与传统发动机相比热效率低将近10％，进而出成了双燃料发动机的出现。双燃料发动机在技术上保证了与传统发动机相近的可靠性与高热效率的同时，兼顾了发动机的经济性与环保性。经过试验研究证实，双燃料工况下发动机烟度基本达到了“零排放”，在重负荷附近NOx的排放比原机降低近65％。双燃料发动机的发展成为了传统发动机向气体发动机转变的过渡期技术，在未来几十年内将占据主要市场地位。

在内燃机燃烧过程研发阶段的大量试验数据表明，内燃机燃烧过程中主要有害排放产物生成都有其特定的边界条件，即特定的混合气浓度和燃烧温度范围。只要合理控制缸内的混合气浓度、燃烧温度以及压力等条件，避开NOx和碳烟等有害物质的生成区域，就有可能实现高效清洁燃烧。在多缸机上研究双燃料发动机缸内燃烧过程很有必要。

要研究油和气两种燃料发动机缸内燃烧过程，相对于成品多缸机，单缸机能够自由灵活改变发动机燃烧的边界条件，组织实现不同的燃烧策略，更有利于开展清洁高效燃烧策略的研究工作。但由于受到专门的试验单缸机用途、用量的限制，导致更大发动机机厂商并不会专门对于单缸双燃料发动机进行生产，如果采用订制单缸机，会导致试验成本大幅度上升。

为达到灵活改变发动机燃烧边界条件，实现对油、气的双燃料燃烧过程参数的灵活调整并获得试验数据，同时解决单缸机试验成本高的问题，有必要对多缸机进行改造，以期获得双燃料单缸发动机台架的试验系统研究的突破。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种双燃料单缸发动机台架的试验系统。采用该系统，可以把试验缸和拖动缸集成在一台发动机上，并对试验缸进行双燃料、不同工况下的性能试验。

为达成上述目的，本实用新型采取以下技术方案：