lng柴油双燃料发动机高转速不同负荷下掺烧比设计(附件)
百年来，内燃机技术不断更新换代全面发展。柴油机以其良好的动力性、经济性、可靠性、高热效率、大功率和低排放等优点得到广泛的应用。但由于车辆保有量巨大，柴油机车辆造成严重污染、对柴油这种化石燃料消耗大，我国化石能源对外国的依赖性非常高。面对能源短缺和环境恶化的双重困扰，推广使用车用替代燃料刻不容缓。天然气是已知代用燃料中最清洁的一种。天然气中不含烃类物质，硫含量极低。同时LNG能量密度高能有效提高车辆续驶里程。本文的目的是研究掺烧比对LNG/柴油双燃料发动机经济性和排放特性的影响，完成LNG/柴油双燃料发动机高转速不同负荷下最佳掺烧比设计，使LNG与柴油高效掺烧，达成降低成本、节能减排、减少燃油消耗的目标。关键词 LNG，LNG/柴油双燃料发动机，掺烧，经济性，排放
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 天然气作为汽车代用燃料的特点 1
2 研究目的和研究现状 2
2.1 研究目的 2
2.2 国内外研究状况 2
3 试验设计 4
3.1试验台架 4
3.2试验用仪器 6
3.3 试验用燃料 7
3.4试验方法 7
3.5数据处理 8
4 试验结果分析 9
4.1引燃柴油量 9
4.2 过量空气系数（Lambda） 10
4.3 经济性 10
4.4 污染物排放 12
结 论 19
致 谢 22
参 考 文 献 23
1 引言
随着我国经济水平与工业水平的不断发展，人均汽车拥有量爆炸式增长。汽车排放所产生的污染物日益增加，汽油和柴油的消耗量逐年攀升[1]。受限于现代科技水平的限制，汽车动力系统仍然以燃烧传统化石燃料的内燃机为主，由于化石面临能源枯竭以及近年来使用传统柴油机和汽油机导致环境不断恶化，代用燃料的研究与应用成为21世纪解决能源短缺和环境恶化困扰的有效解决方案[2]。此中，LNG（Liquefied Natural Gas）以其储量相对丰富、对环境造成的污染小、辛烷值高、管道运输便利等优点成为汽车代用燃料发展的新 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
方向。在节能减排方面发挥着越来越重要的作用，各国政府和国内外研究学者加大了对LNG/柴油双燃料汽车研究的投入。
1.1 研究背景
汽车被发明的百年来，内燃机技术不断更新换代，得到全面发展。柴油机以其良好的动力性、经济性、可靠性、高热效率、大功率和低排放等优点在陆地、内河、海上和航空交通运输，以及工程、农业机械和发电领域得到广泛的应用。随着科技的快速发展，柴油机固有的优点被不断优化。但是，柴油机的颗粒（PM）和????????????排放对环境的污染一直是个比较严重的问题[3]。在造成巨大环境污染同时，柴油机为代表的内燃机的广泛应用消耗了大量的石油资源，我国所消耗的石油大部分从俄罗斯、中东等国进口而来，对外国的依赖性非常高，由于汽车保有量的不断增加，此依赖性还在不断提高。面对能源短缺和环境恶化的双重困扰，推广使用车用替代燃料刻不容缓。
1.2 天然气作为汽车代用燃料的特点
在所有已经可以实现商业化运用的化石燃料中，LNG是相对而言最为“干净”的一种，其透明无色、没有刺激性味道、对毒害人体和环境、不会腐蚀其他物质，优点明显。其主要成分由甲烷为主的饱和烃类组成(????????????2????+2)，甲烷的氢碳体积比(H/C)为3:8，是所有已知的碳氢燃料中最高的。NG中碳的质量含量为75%，汽油和柴油的为86%88% ，所以天然气单位能量的二氧化碳排放较低[4]。与传统汽油、柴油等化石燃料相比，NG中不含烃类物质，硫含量极低，因此其颗粒排放相对前者明显要低的多。在储存NG作为车用燃料的两种方式中，分别是CNG（Compressed Natural Gas）和LNG（Liquefied Natural Gas）。常温下，压力为20Mpa的压缩天然气（CNG）的密度为175kg/????3，液化天然气（LNG）的密度为435kg/????3[5]。相较之下，LNG的能量密度更大，相同体积的储气罐可以储存更多的NG，在提高车辆续驶里程方面具有较大优势。
2 研究目的和研究现状
2.1 研究目的
发动机进行双燃料改装的本质目的是降低成本、节能减排、减少燃油消耗。因此为了实现这一目的，需要达成LNG与柴油的高效掺烧。目前部分主机厂与研究人员为了获取高替代率、为了达成高效掺烧在部分LNG车辆上以不恰当的比例掺烧LNG燃料，结果使得双燃料发动机的经济效益和排放性能等难以达到预期效果[6]。为了研究掺烧比对电控共轨双燃料发动机经济性和排放特性的影响，进一步优化双燃料发动机掺烧比，完成LNG/柴油双燃料发动机高转速不同负荷下最佳掺烧比设计的目标。本人在阅读了大量国内外已有研究成果的基础上，对LNG/柴油双燃料发动机高转速下不同负荷的燃烧特性、经济性和排放特性进行了试验分析。试验具体经济性、有效燃料消耗率、排气温度及????????、????????2、 ????????、????????????和烟度等排放特性的变化机理进行研究，根据试验数据进行分析推论得到了为获取最佳经济性、排放特性所需掺烧比，设计出优化双燃料发动机的控制方案，为避免出现设置不当的掺烧比提供理论依据。
2.2 国内外研究状况
当前除船用LNG/柴油双燃料发动机是由内燃机厂商直接生产供给，车用LNG/柴油双燃料发动机一般是对柴油机原机进行改装得到的。对车载柴油机进行双燃料改装需要解决的是LNG燃料供给控制和LNG储存功能，并通过控制系统的预设程序控制双燃料喷射与切换。第一代的LNG/柴油双燃料发动机改装是在进气道上加装机械式LNG供给系统。这种机械式供气装置的原理是在柴油先导先喷引燃暖机后，利用进气管路在进气冲程的存在的一定真空度将NG吸入气缸与引燃柴油和空气的混合气体再次混合。这种机械式供气系统显然不能对NG喷射量进行精确调节，同时由于空燃比也不能精确调节，若发动机处于较低转速时气缸内混合气中的NG混合气比柴油混合气稀薄，在低速环境下不能体现出双燃料发动机的优势。此外由于天然气替代率过低便失去了对发动机进行双燃料改装的意义。即使是在双燃料汽车研究的初期，也有学者绞尽脑汁为了解决这个问题，其中Lewis将天然气进气加热并改变喷射定时完成试验改善了采用机械式燃料供给系统的双燃料发动机的燃油经济性[7]。
目 录
1 引言 1
1.1 研究背景 1
1.2 天然气作为汽车代用燃料的特点 1
2 研究目的和研究现状 2
2.1 研究目的 2
2.2 国内外研究状况 2
3 试验设计 4
3.1试验台架 4
3.2试验用仪器 6
3.3 试验用燃料 7
3.4试验方法 7
3.5数据处理 8
4 试验结果分析 9
4.1引燃柴油量 9
4.2 过量空气系数（Lambda） 10
4.3 经济性 10
4.4 污染物排放 12
结 论 19
致 谢 22
参 考 文 献 23
1 引言
随着我国经济水平与工业水平的不断发展，人均汽车拥有量爆炸式增长。汽车排放所产生的污染物日益增加，汽油和柴油的消耗量逐年攀升[1]。受限于现代科技水平的限制，汽车动力系统仍然以燃烧传统化石燃料的内燃机为主，由于化石面临能源枯竭以及近年来使用传统柴油机和汽油机导致环境不断恶化，代用燃料的研究与应用成为21世纪解决能源短缺和环境恶化困扰的有效解决方案[2]。此中，LNG（Liquefied Natural Gas）以其储量相对丰富、对环境造成的污染小、辛烷值高、管道运输便利等优点成为汽车代用燃料发展的新 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
方向。在节能减排方面发挥着越来越重要的作用，各国政府和国内外研究学者加大了对LNG/柴油双燃料汽车研究的投入。
1.1 研究背景
汽车被发明的百年来，内燃机技术不断更新换代，得到全面发展。柴油机以其良好的动力性、经济性、可靠性、高热效率、大功率和低排放等优点在陆地、内河、海上和航空交通运输，以及工程、农业机械和发电领域得到广泛的应用。随着科技的快速发展，柴油机固有的优点被不断优化。但是，柴油机的颗粒（PM）和????????????排放对环境的污染一直是个比较严重的问题[3]。在造成巨大环境污染同时，柴油机为代表的内燃机的广泛应用消耗了大量的石油资源，我国所消耗的石油大部分从俄罗斯、中东等国进口而来，对外国的依赖性非常高，由于汽车保有量的不断增加，此依赖性还在不断提高。面对能源短缺和环境恶化的双重困扰，推广使用车用替代燃料刻不容缓。
1.2 天然气作为汽车代用燃料的特点
在所有已经可以实现商业化运用的化石燃料中，LNG是相对而言最为“干净”的一种，其透明无色、没有刺激性味道、对毒害人体和环境、不会腐蚀其他物质，优点明显。其主要成分由甲烷为主的饱和烃类组成(????????????2????+2)，甲烷的氢碳体积比(H/C)为3:8，是所有已知的碳氢燃料中最高的。NG中碳的质量含量为75%，汽油和柴油的为86%88% ，所以天然气单位能量的二氧化碳排放较低[4]。与传统汽油、柴油等化石燃料相比，NG中不含烃类物质，硫含量极低，因此其颗粒排放相对前者明显要低的多。在储存NG作为车用燃料的两种方式中，分别是CNG（Compressed Natural Gas）和LNG（Liquefied Natural Gas）。常温下，压力为20Mpa的压缩天然气（CNG）的密度为175kg/????3，液化天然气（LNG）的密度为435kg/????3[5]。相较之下，LNG的能量密度更大，相同体积的储气罐可以储存更多的NG，在提高车辆续驶里程方面具有较大优势。
2 研究目的和研究现状
2.1 研究目的
发动机进行双燃料改装的本质目的是降低成本、节能减排、减少燃油消耗。因此为了实现这一目的，需要达成LNG与柴油的高效掺烧。目前部分主机厂与研究人员为了获取高替代率、为了达成高效掺烧在部分LNG车辆上以不恰当的比例掺烧LNG燃料，结果使得双燃料发动机的经济效益和排放性能等难以达到预期效果[6]。为了研究掺烧比对电控共轨双燃料发动机经济性和排放特性的影响，进一步优化双燃料发动机掺烧比，完成LNG/柴油双燃料发动机高转速不同负荷下最佳掺烧比设计的目标。本人在阅读了大量国内外已有研究成果的基础上，对LNG/柴油双燃料发动机高转速下不同负荷的燃烧特性、经济性和排放特性进行了试验分析。试验具体经济性、有效燃料消耗率、排气温度及????????、????????2、 ????????、????????????和烟度等排放特性的变化机理进行研究，根据试验数据进行分析推论得到了为获取最佳经济性、排放特性所需掺烧比，设计出优化双燃料发动机的控制方案，为避免出现设置不当的掺烧比提供理论依据。
2.2 国内外研究状况
当前除船用LNG/柴油双燃料发动机是由内燃机厂商直接生产供给，车用LNG/柴油双燃料发动机一般是对柴油机原机进行改装得到的。对车载柴油机进行双燃料改装需要解决的是LNG燃料供给控制和LNG储存功能，并通过控制系统的预设程序控制双燃料喷射与切换。第一代的LNG/柴油双燃料发动机改装是在进气道上加装机械式LNG供给系统。这种机械式供气装置的原理是在柴油先导先喷引燃暖机后，利用进气管路在进气冲程的存在的一定真空度将NG吸入气缸与引燃柴油和空气的混合气体再次混合。这种机械式供气系统显然不能对NG喷射量进行精确调节，同时由于空燃比也不能精确调节，若发动机处于较低转速时气缸内混合气中的NG混合气比柴油混合气稀薄，在低速环境下不能体现出双燃料发动机的优势。此外由于天然气替代率过低便失去了对发动机进行双燃料改装的意义。即使是在双燃料汽车研究的初期，也有学者绞尽脑汁为了解决这个问题，其中Lewis将天然气进气加热并改变喷射定时完成试验改善了采用机械式燃料供给系统的双燃料发动机的燃油经济性[7]。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/qcgc/728.html
