冯仁华，罗 振，郭 栋，陈昆阳，孙旺兵，石来华

(1.重庆理工大学 车辆工程学院， 重庆 400054；2.重庆理工大学 汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室， 重庆 400054；3.重庆车辆检测研究院， 重庆 401122)

能源危机和环境保护是21世纪人类面临的两大挑战，随着石油资源短缺及环境保护法规的日趋严格，发展新的发动机技术和寻找清洁高效的发动机可替代能源非常重要[1]。天然气是汽车发动机中最清洁的替代能源。相对于传统的汽油燃料，天然气由于其辛烷值高、抗爆性好可以使发动机在更高的压缩比下工作，可以提高发动机的热效率和减少能源消耗[2]。另外，由于天然气发动机氮氧化物(NOx)的排放一般比汽油机低50%～80%，且颗粒(PM)和烟度可以实现零排放。同时，由于天然气中氢碳含量比例相对石油燃料较高，故其发动机燃烧物中二氧化碳的排放较低，可以减少温室效应。

1 试验

1.1 试验发动机

本次试验发动机为直列六缸、四冲程、两气门、增压水冷天然气发动机，具体参数如表1所示。该发动机原机压缩比为11.6，试验采用改变活塞顶部凹坑深度、保持活塞凹坑顶直径不变的方法改变压缩比，分别再加工了压缩比为13和14的活塞。活塞凹坑的深度由原来的25.2 mm变为22.5 mm和20.9 mm，具体尺寸如图1所示。

表1 试验研究发动机的基本参数

图1 活塞示意图

降低活塞凹坑深度的方案是该研究中提高压缩比最简单、直接的方案，可以缩短改变压缩比后活塞的设计时间、加工时间，并有效降低成本。然而，该方案降低了活塞凹坑的深度，对缸内混合气的组织、燃烧以及排放都会造成一定的影响，详细影响特性需要通过三维CFD缸内工作过程计算和分析。……