柴油机改装天然气发动机的意义及技术措施.pdf

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2006(6)总202 轻型汽车技术技术纵横 11
柴油机改装单燃料天然气发动机关键技术分析
贾友昌黄海波
(西华大学交通与汽车工程学院)
摘要
结合天然气的特性,通过理论分析,从动力性角度论述了柴油机改装为天然气发动机
所涉及到的关键技术障碍,并从供气系统、燃烧系统、进气系统、点火系统、增压中冷技术、
控制策略等方面探讨了柴油机改装为天然气发动机的技术措施。
关键词:柴油机天然气稀薄燃烧增压中冷控制策略
天然气发动机在我国主要应用于大、中城市公下降。由于此种方式不能从根本上解决发动机的排
交客车上。随着排放法规标准的不断提高,以前这些放问题,为达到欧Ⅱ甚至更低排放标准,技术难度
客车上使用的柴油机已无法满足要求。在国外,采用大,因此有些国家放弃了此方式,而转向第二种方
电控高压共轨喷射等新技术,可以满足日益严格的式。第三种方式可以解决前两种方式中充量损失、
排放法规,但因其技术难度大,价格昂贵,对燃油品部分负荷节气门节流引起的泵气损失,排温高等问
质要求高等因素的限制,推广使用不广泛。把柴油机题,使天然气发动机具有比较高的热效率和平均有
改装为天然气发动机,虽然平均有效压力和热效率效压力,但该方案目前还处于研究与开发阶段,无
相对于柴油机有所降低,但因其改造费用较低,排放论是在理论认识上,还是在技术应用方面都需要深
性能好,使用成本低,以及可替代宝贵的石油资源等入研究。目前只有火花塞点火式天然气发动机技术
优点,在国内外天然气藏量丰富的国家都有较大范比较成熟,达到了欧Ⅲ标准甚至欧Ⅳ标准 131。
围的使用。目前,我国许多大、中城市把发展天然气
2柴油机改装为天然气发动机的
公交客车作为治理城市大气污染的重要举措之一。
因此,研究、开发柴油机改装为天然气发动机具有广主要技术障碍分析
阔的市场前景 IlH2I。一般来说,由柴油机改装的火花塞点燃式天然
气发动机与原机相比,动力性会有所下降,这主要
1 国内外研究现状
是由天然气的特性决定的:
国内外研究人员针对柴油机改为天然气发动天然气主要成分是甲烷(82% 一98%),并含有
机,开发了许多不同种类技术形式的发动机。主要有少量乙烷、丙烷、丁烷。车用天然气必须经脱水、脱
柴油一天然气双燃料发动机、火花塞点火式天然气烃、脱硫等净化处理,才能成为一种优质、高效、清
发动机、天然气缸内高压直喷式天然气发动机三种洁的代用燃料。
形式。第一种因其改装容易,得到较快发展。但是由表 1 天然气与轻柴油的性能指标的比较
于最小燃油量的限制,天然气的替代率只有 60%一理想混合热值空燃比着火温度火焰传播
90%。在中等负荷以上双燃料发动机可以获得较好燃料气热值速度
(MJ·M_3) (MJ·k ) (A,F) (℃) (
的性能,燃料经济性可接近柴油机,但在小负荷下, cm·s )
由于混合气过稀,燃烧恶化,大量的不完全燃烧产物轻柴油 327 39-47
随废气排出,使CO及 HC排放大大增加,且热效率天然气 3390 537
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热值是燃料能量的量度,是