柴油机改装天然气发动机的技术措施

柴油机改装天然气发动机的意义及技术措施柴油机改装天然气发动机技术是近几年世界各国研究的重点,也是天然气发动机应用的前沿技术.由于其改装技术比汽油车要复杂得多,使得研究者们的研究方向和侧重点各不相同.天然气作为车用燃料,最大的优点就是低污染性.与传统汽油车相比较,的排放量减少到1/15,排放量减少到1/5,减少了4/5,且没有笨,铅,硫等有害物质.此外,天然气不会稀释润滑油,不会影响润滑油的品质,因此能延长发动机和机油的使用寿命,提高经济性并减小运行噪声.由于我国有丰富的天然气资源,因此,天然气汽车在我国有广阔的发展前景.目前我国天然气发动机的应用主要是在原有的汽油机和柴油机的基础上进行系统改造而成.在汽油机改造较为成熟的基础上,考虑到大中城市公交车辆普遍采用柴油机及经济性等方面的因素,在原柴油机基础上,去掉柴油喷射系统,增加点火系统和天然气供气系统,将其改装成火花塞点火式天然气发动机,是当前国内外天然气发动机的主流技术,如依维柯8460型,康明斯5.9—195型,福特380型等这类柴油机改装天然气发动机后,功率大.燃料费用低,功率性能好,经济效率高,在能源紧缺和环境污染13趋严重的我国具有广阔的应用前景.2动力性下降是柴油机改装为火花塞点燃式天然气发动机的主要问题，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,这主要是由天然气的特性决定的:表1天然气与轻柴油的性能指标的比较\苈\轻柴油天然气特性\理想混合气热值3<>7863.39(?)热值(?)42.4748.76空燃比(/)14.317.16着火温度(℃)327537火焰传播速度(?)39—4733.8热值是燃料能量的量度,是单位质量的燃料完全燃烧释放出的热量.如表1所示,虽然天然气的燃烧热值较高,但天然气与空气形成混合气的热值为3.39比柴油与空气形成的混合气热值的3.786低大约9%,从而造成了天然气发动机的功率损失.这是动力下降的主要原因.其次,通过表1可以看出,1天然气完全燃烧需要17.16的空气,较柴油完全燃烧的14.3为多.也就是说,对于相同排量的发动机,天然气的燃烧质量比汽油的燃烧质量少,这是造成天然气发动机动力下降的另一个原因.第三,天然气的燃烧特点是着火温度高,火焰发展期长.根据表1有关数据,在同一空燃比范围内,天然气的主要成分甲烷的层流火焰传播速度比柴油要低12%,使得发动机总燃烧期增长,燃烧峰值偏离上止点,从而造成气缸内压力和温度上升缓慢.致使发动机动力下降.3提高天然气发动机动力性的技术措施3.1稀薄燃烧有关数据表明,在中等转速时,柴油机的平均有效压力为1.15,改装为天然气发动机后,由于天然气辛烷值达到130,在理论空燃比时就受到爆震和排温的限制,平均有效压力一般为0.9.如采取稀薄燃烧,加大空气量,有效降低排气温度并减弱爆震趋势,这样可以通过增压技术将平均有效压力增加到1—1.05,确保了较高的动力性.此外,从发动机效率,可靠性和耐久性方面来分析,稀薄燃烧也具有一定的优势.因此稀薄燃烧是提高动力性的首选措施.稀薄燃烧由于空燃比大,混合气浓度较低,燃烧速度降低.因此顺利实现稀薄燃烧的关键在于让混合气快速燃烧,即缩短火焰的发展期和燃烧持续时问.主要通过改变混合气的运动情况来实现.研究表明,燃烧速度很大程度上取决于混合气的紊流运动,首先由于紊流加剧,天然气与空气混合充分,加入燃烧的成分增加;其次,紊流能够使火焰表面产生褶皱,从而增加火焰表面积,提高燃烧速率.第三,紊流能增加火焰的传播速度,提高局部燃烧速率.增加紊流的手段主要是采用有利于降低压缩比且能够使天然气快速燃烧的盆形燃烧室结构或改变进气道的形状来形成一定强度的空气运动,从而产生较强的紊流运动,以达到速燃的目的.3.2增压中冷技术为了补偿稀薄燃烧带来的功率损失,通常需要采用柴油机上普遍运用的增压中冷技术措施来提高天然气发动机的功率.供气1.扩压器2.空气滤清器3.中间冷却器4.涡轮图1增压中冷工作原理发动机的输出功率与每一循环进入各缸的充气量有关,增加进气管的充气密度可提高功率,这就是涡轮增压器得到广泛应用的原因.但随着压力增加,扩压机出口的空气温度随之升高,在一定程度上限制了空气密度的提高.要想进一步增加空气密度,必须降低增压空气的温度,就要采用中问冷却措施.如图1所示,所谓"增压中冷"是将发动机的冷却水或汽车上的散热风扇的进风通过"中冷器"3(热交换器)对已增压过的发动机进气进行中间冷却.车用发动机山东内燃机2005年2月较多采用空对空中间冷却器,利用散热器的通风进行冷却,一般情况下能将空气温度降到50℃左右.实验表明在给定的增压压力下,增压空气温度每下降10,密度就增大3%,在同样的空燃比下,增压空气温度每下降10实际功率可提高约3.5%.同理,中冷技术不但可提高发动机的功率,还可以降低发动机在相同额定功率。

发电机组的柴油天然气混燃系统改造
该产品在柴油发电机组的基础上，配以柴油-天然气混燃系统，从技术上突破了原来单一的机械式柴油调速系统，通过ECU数字控制，实现了发电机的柴油和天然气的最佳供给和电子调速，使之在性能上得以完美体现。

系统允许内燃机以两种燃料同步工作，即在原柴油机上加装天然气燃料供给系统——将单一的柴油机转化为混燃发动机。

柴油变成用于点燃压缩状态下天然气的引燃燃料和部件的润滑剂，ECU根据实际工况控制进入发动机的天然气量，满足功率要求。

该产品可在纯柴油及混燃两种工作模式下自由切换，操作简单，单机功率覆盖范围100～1000KW。

同时可以匹配改造更大功率的柴油发电机（组），可应用于工程机械、船机及汽车。

在两种工作模式下系统技术参数：功率、扭矩、动力性、起动性能均保持相同，同柴油机及其他双燃料发电机组相比具有如下特点：
1．气态燃料可以采用LNG、CNG、管道天然气、井口气、沼气等多种气源，针对不同的气源的供气特性优化进气方式及控制程序；
2．发动机的动力和操作性能与原机没有变化；
3．引燃柴油量可精确控制，使排放更清洁，利于环保；
4．系统采用闭环数字控制，使发动机在任何工况下均可获得理想的燃烧状态，排放更理想；
5．天然气燃料的替代率可达65％~75％，运行成本低，具有良好的经济性；
6．采用混燃电控技术可延长发动机寿命，降低发动机噪音；7．由于完全采用国产化制造，与国际同类产品相比，具有良好的性价比。

鲁德公司。

柴油车改装CNG可行性方案一、公司简介重庆鼎辉燃气系统有限公司为中国汽车工程研究院的控股公司，国内最早从事车用燃气装置开发和制造的高薪技术企业。

承担着国家燃气汽车工程技术研究中心的工程实验研究，新产品开发和产业化中试生产的职能，具有较强的燃气汽车产品开发，实验研究，整车改装能力及成果转化生产能力。

公司获得十多项国家专利，有些已列入国家级重点新产品计划。

重庆鼎辉燃气系统有限公司在消化国外先进技术的基础上，开发具有自主知识产权适合国内外多种车型使用的DH-CJT-3型（CNG, LNG, LPG）等多种型号的燃气装置，公司为一汽集团（发动机厂、一汽客底、一汽大连）、东风汽车集团、无锡市锡联柴油机制造、长安汽车集团、重庆恒通客车公司、江苏友谊汽车有限公司、常州依维柯客车有限公司、南京金陵双层客车制造厂、聊城中通客车股份公司、丹东黄海客车股份有限公司、郑州宇通客车公司、武汉扬子客车、扬州亚星、河北长安客车、安凯客车、南京金龙客车厂等国内多家大中型汽车和发动机制造企业提供燃气汽车产品，得到广大用户的好评。

产品还销售到美国、法国、德国、波兰、印度、泰国、马来西亚、韩国、巴基斯坦、缅甸、巴西等国，在国际CNG汽车享有较高的声誉。

新产品研发——公司现致力于开发第三代两用燃料CNG喷射系统ECU（兼容OBD系统）；（以进入中试阶段）——同时开发柴油车自然吸气、高压共轨增压单燃料CNG、LNG、LPG顺序喷射和顺序点火系统ECU；（以进入实验推广阶段）——汽油车和柴油车增压发动机用燃气喷嘴；（国家863课题，中试阶段）——柴油车增压大功率发动机用电控减压器。

（设计已完成）公司能力：公司具有研发及单、双燃料发动机匹配实验和年产4万套生产能力。

资质证书公司通过ISO9001:2000、ISO16949质量管理体系认证；产品通过欧洲ECE-R110认证实验；产品通过中国国家实验室的认证实验。

实验设备针对欧洲ECE-R110认证实验的要求，公司采购实验设备：臭氧老化箱、高低温交变实验箱、盐雾箱、振动测试台。

!应用技术#国产4125柴油机改制成天然气发动机左承基Ξ(合肥工业大学机械汽车学院)　李　宁(中原石油勘探局特车总厂) 摘要　遵循不改变原机基本结构的原则,通过合理设计和选择改制的零部件,将国产4125柴油机成功地改制成火花点火式天然气发动机。

主要包括进气、点火、调速和燃烧等4大系统的改制。

采用进口优质关键部件和国产通用部件及自制特殊部件相结合的方法,将国产柴油机改制成天然气发动机,能够达到性能优良、价格低廉之目的。

通过台架性能试验,研究了改制的天然气发动机的工作特性。

经现场运行考核,新改制的天然气发动机性能稳定,工作可靠,经济性好,对合理利用我国丰富的天然气资源,减少污染,降低石油开采成本具有重要意义。

主题词　柴油机　技术改造　天然气发动机　性能前 言随着世界范围石油资源的逐渐贫乏和大气污染的日益加剧,廉价、低污染的天然气发动机在全世界得到了广泛发展。

我国天然气资源非常丰富,估计2000年年产400亿m3,2010年年产可达800亿m3,为天然气发动机的发展提供了可靠的资源保证。

从我国当前石油行业的实际状况来看,油田开采或伴生的有限天然气资源也未获得合理的利用。

如果将这些资源利用起来发电,则能够节约能源,减少排放,降低石油开采成本。

有天然气资源的四川、陕西等地区对天然气发动机尤有迫切需求。

国外大功率天然气发动机技术业已成熟,处于推广应用阶段[13],但中小功率天然气发动机仍处于研究开发阶段。

我国目前使用的天然气发动机价格昂贵,体积庞大,寿命短,品种单一。

性能良好的中小功率天然气发动机在国内尚属空白。

如果利用国外天然气发动机的关键技术和配件,把某些性能优良的中小功率国产柴油机改制成燃烧纯天然气的发动机,就可以克服现有天然气发动机的不足,其性能可与国外大功率天然气发动机相媲美,而价格仅是后者的三分之一左右。

下面介绍将国产4125柴油机改制成天然气发动机的情况。

改　制　情　况从降低改制成本出发,将4125柴油机改制成天然气发动机的基本原则应是原机的基本结构不变,如曲柄连杆机构、配气机构、机体、缸盖、冷却系统、润滑系统、发动机主要配附件等,通过合理设计和选择改制的零部件,达到高性能、低成本的改制目的。