天然气发动机技术及应用

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。

天然气发动机介绍在当今的能源领域，天然气发动机作为一种相对清洁和高效的动力源，正逐渐受到广泛的关注和应用。

天然气发动机以天然气为燃料，通过燃烧产生动力，为各种设备和交通工具提供驱动力。

天然气发动机的工作原理与传统的燃油发动机有一定的相似性，但也存在一些关键的区别。

它同样通过进气、压缩、燃烧和排气的过程来完成一个工作循环。

在进气冲程中，天然气和空气的混合气被吸入气缸；在压缩冲程中，混合气被压缩，温度和压力升高；在燃烧冲程中，火花塞点火或压燃使混合气燃烧，产生高温高压气体推动活塞做功；最后在排气冲程中，燃烧后的废气被排出气缸。

与传统燃油发动机相比，天然气发动机具有不少显著的优势。

首先是环保性能。

天然气主要成分是甲烷，燃烧后产生的污染物相对较少，尤其是硫化物、氮氧化物和颗粒物的排放大幅降低，对改善空气质量有着积极的作用。

其次，天然气的价格相对较为稳定，且通常比汽油和柴油便宜，这使得使用天然气发动机的车辆和设备在运营成本上具有一定的优势。

再者，天然气在储存和运输方面也相对安全，不易发生泄漏和爆炸等危险情况。

然而，天然气发动机也并非完美无缺。

一方面，天然气的能量密度相对较低，这意味着相同体积的天然气所蕴含的能量不如汽油或柴油，因此需要更大的储存空间来保证车辆或设备的续航里程。

另一方面，天然气加注设施的普及程度目前还不如加油站广泛，这在一定程度上限制了天然气发动机的大规模应用。

在天然气发动机的类型方面，常见的有压缩天然气（CNG）发动机和液化天然气（LNG）发动机。

CNG 发动机通常使用高压气瓶储存天然气，压力一般在 200 至 250 巴之间。

这种发动机适用于小型车辆和城市公交车等。

LNG 发动机则将天然气冷却至零下 162 摄氏度使其液化，从而大大提高了能量密度，适用于长途运输卡车和船舶等大型设备。

为了使天然气发动机能够更好地发挥其性能，相关的技术也在不断发展和改进。

例如，在燃烧控制方面，采用先进的电子控制系统可以精确控制天然气的喷射时间和量，提高燃烧效率，降低污染物排放。

天然气国六当量燃烧技术当量燃烧技术是天然气发动机中的一种燃烧方式，其主要特点是在理论上完全按照反应各物质当量比例进行反应，从而获得最大的热效率。

在国六排放标准下，当量燃烧技术结合了三元催化器来降低排气污染物，这是因为当量燃烧可以使用三元催化器来降低NOx、THC和CO的排放。

具体来说，当量燃烧可以在当量比为1：1时，使三元催化器对含氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（THC）的转化效率接近100%。

然而，随着空气浓度的增加，转化效率会大幅降低。

此外，由于天然气不含碳碳键，且以预混的方式燃烧，因此天然气发动机的颗粒物排放较低。

采用当量燃烧的天然气发动机具有较好的动力性能和瞬态响应，以及较低的油耗和低速扭矩表现。

然而，当量燃烧的发动机热负荷问题较大，需要强化发动机整机、冷却、燃烧、排气等系统，有些零部件必须使用进口耐高温材料，这意味着发动机成本会大大提升。

总的来说，当量燃烧技术是一种能够提高发动机热效率和降低污染物排放的燃烧方式，对于满足国六排放标准具有重要的意义。

当量燃烧技术对于天然气发动机具有以下意义：1.提高热效率：当量燃烧按照最优的比例模型来控制空气与燃气的混合比例，能够更充分地利用燃料，减少热量损失，从而提高发动机的热效率。

2.降低污染物排放：当量燃烧技术结合三元催化器等后处理系统，可以有效降低氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳等污染物的排放，满足严格的排放法规要求。

3.提升动力性能和瞬态响应：当量燃烧的天然气发动机具有更好的动力性能和瞬态响应，能够提供更加强劲的动力输出，同时也能更好地满足驾驶员对动力需求的变化。

4.降低油耗和低速扭矩表现：当量燃烧技术能够优化燃料消耗，降低油耗，同时在低速时也能提供较好的扭矩表现，提高车辆的起步加速性能。

总的来说，当量燃烧技术对于提高天然气发动机的性能、降低污染物排放、提升动力性能和瞬态响应等方面都具有重要的意义。

天然气发动机的书籍
以下是一些关于天然气发动机的书籍推荐：
1. 《天然气发动机技术与应用》- 作者：李亚东
该书系统介绍了天然气发动机的基本原理、结构和工作过程，详细讲解了天然气发动机的燃烧过程、燃烧室设计、燃料供给系统、排放控制等关键技术，适合工程师和研究人员阅读。

2. 《天然气发动机原理与设计》- 作者：刘新江
该书从天然气发动机的基本原理出发，介绍了天然气发动机的设计与开发过程，涵盖了气缸、气门、燃料供给系统、点火系统等关键部件的设计原理和方法，适合学习和研究天然气发动机的学生和研究人员阅读。

3. 《天然气发动机技术》- 作者：王锐
该书从天然气发动机的基本原理、发展历程入手，介绍了天然气发动机的工作原理、燃烧过程、燃料供给系统、排放控制等关键技术，同时还讨论了天然气发动机的性能评价和优化方法，适合工程师和研究人员阅读。

4. 《天然气发动机技术与应用》- 作者：陈世奇
该书从天然气资源和环境保护的角度出发，介绍了天然气发动机的基本原理、燃烧过程、燃料供给系统等关键技术，并讨论了天然气发动机在交通运输、电力和工业等领域的应用，适合对天然气发动
机应用感兴趣的读者阅读。

请注意，以上书籍仅为推荐，具体选择还需根据个人需求和兴趣进行评估。

柴油机改装天然气发动机的意义及技术措施近几年，随着经济发展的加快以及政策环境的利好，柴油机的改装与天然气发动机的结合正日益受到关注。

改装柴油机使用天然气发动机，可以在不增加负担的情况下，获得更高的燃烧效率，减少污染，给用户带来更大的经济和社会效益。

首先，柴油机改装天然气发动机可以有效提高燃烧效率。

燃烧效率是指给定的发动机容积、燃料种类和燃料种类量发动机在瞬间最大火力期所达到的热功率与发动机最大火力期所达到的最大功率的比值。

天然气发动机的燃烧效率比柴油机的燃烧效率高，因此改装柴油机使用天然气发动机，可以有效提高燃烧效率，从而提高发动机的发动性能和提高能源利用效率。

其次，柴油机改装天然气发动机可以减少污染。

柴油机改装后所产生的排放物少于柴油发动机，而天然气发动机排出的污染物更少。

因此，改装柴油机使用天然气发动机，可以有效减少污染，更利于环境保护。

此外，改装柴油机使用天然气发动机可以给用户带来更大的经济和社会效益。

一方面，使用天然气发动机可以降低运营成本，天然气的价格较柴油低，而使用柴油发动机运营往往会带来更多的费用。

另一方面，使用天然气发动机降低了污染，减少了环境污染，为社会做出了应有的贡献。

对于柴油机改装天然气发动机，可以采取以下技术措施：一是采用新一代发动机系统，即智能柴油机系统。

智能柴油机系统可以提高发动机的节能性能，改善发动机的发动性能，并降低污染物的排放，从而更好地为用户提供服务。

二是采用柴油和天然气的混合发动机系统，即混合柴油机系统。

混合柴油机系统采用柴油和天然气发动机的混合技术，可以有效提高发动机的燃烧效率，减少污染物的排放，因此，它具有显著的节能特性和环保特性，取得了良好的经济和社会效益。

以上是柴油机改装天然气发动机的意义及技术措施。

改装柴油机使用天然气发动机，可以提高发动机的燃烧效率，减少污染物的排放，给用户带来更大的经济和社会效益，是有益的发展趋势。

因此，在改装柴油机使用天然气发动机的同时，应重视发动机的技术性能提升，尽可能地减少投资和操作成本，为社会发展和环境保护做出贡献。

天然气发动机的效率一、引入天然气作为一种清洁能源，近年来得到越来越广泛的应用。

与传统燃油相比，天然气不仅碳排放更低，而且在发动机运转中有更高的热效率。

本文将重点讨论天然气发动机的效率，以探究其在现代交通方式中的应用前景。

二、水平效率首先来谈天然气发动机的水平效率。

天然气燃烧时，由于其分子较小，氧气分子在燃烧时与燃料分子反应更加充分，因此在相同燃料质量的情况下，天然气可以释放更多的热能。

天然气发动机的燃烧效率可达到90%以上，高于传统汽油发动机的燃烧效率（80%左右），这意味着更少的热能将被浪费，从而提高了发动机的整体效率。

三、运转效率除了水平效率，天然气发动机还具有更高的运转效率。

相对于传统汽油发动机，天然气发动机在同等功率下，可降低热损失，减少能量的丢失。

其次，在高速运转时，天然气发动机的进气量也更加充分，这意味着更高的发动机利用率。

另外，天然气发动机的质量也更加轻盈，从而可以减少发动机本身的负荷，从而减少功率损失。

四、环保效率天然气作为清洁能源，其环保效率也是天然气发动机的一个重要优势。

天然气的燃烧过程中，不会产生烟尘、硫化物和氧化物，有效地降低排放物的数量。

此外，天然气中含有的甲烷也可以通过氧化反应转化为二氧化碳和水。

这种反应的环境效率比起其他燃料更加优秀，不会造成环境污染。

五、结论天然气作为一种独特的清洁能源，是未来交通方式革新的重要推动力。

天然气发动机具有更高的水平效率、运转效率和环保效率等多种优势。

由此而言，无论是在城市交通方面还是农村运输场景中，天然气均可发挥自己的优势，实现能源转型。

图2
实现天然气的燃烧做功。

在每个工作循环，对扭矩的贡献很小，做功主要靠燃气完成。

一般占到燃料总量的5%，
气罐中有燃气压缩泵，高压油驱动罐内燃气压
缩泵做往复运动，通过燃气压缩泵将液态天然气压缩到30MPa ，被压缩的液态天然气经过换热变为高压气态天然进入缓冲罐，经过调压器（GCM ）后，进入天然气气轨，
最后进入喷射阀，
如图3所示。

其中GCM 连接柴油高压油通过柴油轨压对燃气压力进行调节（见图1）。

的火花点火天然气发动机相比响应性有很大的提高。

保性：因柴油量很少，
其排放污染物中PM 降低最明显，和柴油机相比，可以降低70%。

CO 降低60%，NO X 约45%。

3缸内高压直喷技术推广应用
图1
图3燃气供给、液压控制示意图
换向阀
旁通阀
HSP
油罐
发动机
AGT
GSP
IGM
GCM
TSOV GDT
隔热层。

天然气燃气轮机及其应用技术随着人类社会的快速发展，对能源需求的增加已成为当今世界最为紧迫的问题之一。

天然气能源的抽取、传输和利用技术日趋成熟，其净化与利用已经成为全球石化行业发展的热门领域。

天然气燃气轮机作为一种高效能源的转换技术，它具有广阔的应用前景，不仅能够供电，同时可以直接利用余热来制冷或供热，因此被广泛运用于航空、轮船、电厂、冶金、化工等工业领域。

一、天然气燃气轮机的基本原理天然气燃气轮机利用天然气等气体或液体能源产生燃烧，在高速旋转的轴上驱动发电机发电。

其基本原理是，将净化过后的天然气输入轮机燃烧室，点燃燃气后将产生的热力转化为高速气流，带动叶轮高速旋转。

叶轮的速度越高，产生的能量就越大，最后通过发电机将机械能转化为电能输出。

二、天然气燃气轮机的应用领域天然气燃气轮机广泛应用于不同的领域，提供能源和高效低耗的电力。

其中最突出的是在发电方面的应用。

相较于传统的煤电厂等火力发电厂，燃气轮机发电具有能耗低、环保等特点。

其次是，航空领域，利用燃气轮机驱动飞机能够获得更好的性能、效率和经济效益。

还有化工、冶金等工艺领域，也有很多企业采用燃气轮机来供电。

在运用中，由于燃气轮机具有高效率、快速启动、运转可靠、操作简便等诸多优点，对转向轴、液压泵、柴油机等的替代性需求越来越大。

三、天然气燃气轮机的未来展望目前天然气燃气轮机的市场仍处于增长发展的早期阶段。

随着人们对环保能源的需求增长，与之相应的，天然气燃气轮机的应用价值也会持续提升。

在未来，其市场份额还会进一步提升，尤其是在因为天然气价格的下降而引起的全球天然气转化行业的热潮中，天然气燃气轮机将会获得更为明显的优势地位，并逐渐取代传统的燃煤工业和燃油功率装置。

综上所述，天然气燃气轮机作为高效、环保、低耗能源的一种先进技术，已广泛应用于能源、航空、轮船、电厂、冶金、化工等领域。

同时，随着天然气转化技术的不断提升，天然气燃气轮机的市场前景将会越来越好，未来展望可谓光明。