1　前言

　　为降低汽车排出有害废气对城市环境造成的严重污染，目前将车用汽油机改为LPG/汽油两用燃料及车用柴油机改为CNG/柴油两用燃料比较普遍，尤其是汽油车用LPG系统，技术已趋成熟，在环境效益及经济效益方面均获得较好的成效。但将车用增压柴油机成功地改造为能同时燃烧柴油加LPG(两者按一定比例掺烧)的发动机，并进行装车试验，在此之前国内还没有成功的报道。柴油机改燃柴油加LPG，除要求保持柴油机原来动力性好、低速扭矩大、燃油经济性好等优点外，还要求其烟度排放显著降低，这对降低柴油机排烟污染具有重要意义。但是，要达到这一目标并非易事，尤其是增压柴油机，其关键在于柴油与LPG掺燃比的确定及其调节系统的建立、柴油机用的LPG与空气混合器的优化设计，这关系到增压器的正常工作状态。

　　2　试验装置和重要元部件的研制

　　本试验系统装置由LPG燃气装置(含各种配件及控制单元)和增压柴油机构成，其系统图组成见图1。

　　(1)LPG钢瓶；(2)电磁阀；(3)蒸发调压器；(4)主动率阀；(5)调节阀及联动控制杆；(6)混合器；(7)冷却水输入/输出管；(8)发动机；(9)LPG显示器及开关；(10)高压输送铜管；(11)信号线
图1　试验系统装置图


　　图2为发动机柴油供给系统图。图中所示状态为原机情况，改进中也只是对喷油泵及调速器稍做调整，未改变任何结构及位置。
　　系统中的LPG燃气装置：选用荷兰AG公司的产品，该公司的LPG燃气装置具有工作可靠、稳定，一致性好的特点。
　　增压柴油机：选用杭州富阳动力机厂生产的HZ4102ZQ柴油机，主要技术性能参数如下：直列四冲程，增压水冷，直喷式燃烧室；气缸直径×气缸数×活塞行程：102mm×4×100mm；活塞总排量：3.268升；压缩比：17：1；额定功率及转速：78kW(3500r/min)；最大扭矩及转速：240N·m(2400r/min)；最高空载转速：≤3850r/min；供油提前角：14±1°；气门冷间隙：进、排汽门均为0.4±0.05mm；发火次序：1-3-4-2；涡轮增压器：SJ70-2；喷油泵：505A型全程调速器高压油泵；喷油器：长型闭式4孔。经实际测试，该柴油机额定功率及转速：75.3kW(3500r/min)；最大扭矩及转速：248.3N·m(2000r/min)。
　　2.2 系统装置重要元部件的研制
　　2.2.1 柴油/LPG联动控制装置的研制
　　为保证系统会依据发动机的运行工况参数和负荷变化情况，按相应的比率(即掺烧比)供给柴油和LPG，并满足在怠速及很小负荷时发动机自动切换到纯柴油方式下提供动力，需要在系统中设置柴油/LPG联动控制装置经试制，本系统的柴油/LPG联动控制装置能满足上述要求，即能有效地调节掺烧比，且结构合理，操作简单。
　　2.2.2 LPG/空气混合器的研制
a)增压柴油机对LPG/空气混合器的匹配要求
　　安装位置：由于增压柴油机进气系统的改变，其进气歧管的进气压力高于大气压力，进气量比非增压机多，因此LPG/空气混合气的安装位置就必须根据增压柴油机的要求来确定。混燃气体：增压柴油机对液化石油气与空气的混燃气体提出了较高的要求。如：混燃气体的流量、流速以及混合的均匀程度等，都对增压柴油机的性能影响很大，因而要求LPG/空气混合器与该发动机进气管系统要进行良好匹配。
b)LPG/空气混合器几何参数的选择
　　LPQ/空气混合器的几何参数，可按下列数值选择：
　　LPG热值：46～50MJ/kg；
　　LPG质量组成百分比：C₃H₈：C₄H₁O=53∶47；
　　柴油热值：42～43MJ/kg；
　　空气密度：r_空=1.293kg/m³
　　由上述参数和发动机的技术参数，可以计算出LPG/空气混合器的大小，文丘里管段的孔径和孔数，经过确认及对比分析，可选择出最佳的LPG/空气混合器各种几何参数。

　　3　发动机台架性能试验研究

　　本试验将原柴油机和改造后的LPG/柴油混燃发动机装在发动机试验台上，按照柴油机的十三工况进行对比试验研究。即在相同测试条件下，对不同试验对象分别选择发动机13个稳定工作点，然后测量各工况下的扭矩、转速、油耗、排气温度及排气烟度，通过数据处理，获得相关的台架试验结果，同时对比Nox、HC、OO等排放物的差异。
　　3.1 台架性能试验结果
　　原柴油机和改造后LPG/柴油混燃发动机台架性能试验结果、结果对比及数据处理情况见图3～图5。
　　a)因度值对比
　　十三工况下的原柴油机和LPG/柴油混燃发动机的排放烟度值如图3所示。