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柴油——天然气双燃料发动机介绍耿志勇【摘要】本文通过对双燃料系统进行原理、系统优缺点介绍,经济性进行分析,认为双燃料发动机比柴油发动机有更大的推广潜力,使人们对双燃料重卡相对于柴油重卡有有比较深刻的认识.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】2页(P52-53)【关键词】双燃料;柴油;发动机【作者】耿志勇【作者单位】西安兰德新能源汽车技术开发有限公司,陕西西安710043【正文语种】中文【中图分类】U464.11CLC NO.:U464.11Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)02-52-02随着中国汽车工业的发展，中国石油进口对外依存度已经超过国内外公认的能源警戒安全线。
柴油作为战略性物资，商用车数量逐年上升，每年冬季柴油供应不上已经成为常态。
随着人们对环境要求越来越高，PM2.5已经被作为城市环境考量指数最重要的一个指标。
柴油车排放物包含的颗粒物就是造成PM2.5上升的一个重要推动要素。
而天然气燃烧后产生物主要是CO2和水，对环境没有任何危害。
双燃料发动机是用柴油点燃天然气和空气混合气的车用发动机，由控制系统控制燃油ECU和燃气ECU，来精确控制燃气、燃油喷射混合比例，达到合理燃烧。
该系统的工作原理是在柴油发动机车辆上加装一套天然气供给系和天然气电喷系统，从而使车辆可在纯柴油和柴油--天然气混燃两种状态运行。
混燃状态下，柴油只作为引燃和部件润滑剂作用，天然气主要提供所需动力。
该车可在柴油、柴油-天然气之间自由切换。
还可根据当地气源情况，选择CNG或者LNG作为车辆燃料。
1. 采用系统外挂式安装，对原柴油机无改动；2. 改装后动力性、驾驶性、发动机性能与原机相同；3. 天然气对柴油的综合替代率可达到70%以上，全负荷时可达85%以上；4. 在LNG加气站建设不完善的情况下，车辆可灵活选择纯柴油或柴油-天然气混燃两种状态运行；5. 由于天然气自身燃料特性：辛烷值高、抗爆震性好，因此发动机在混燃模式下将更加平顺，安全；同时发动机的噪音也将会显著降低；提高发动机的使用寿命。
二甲醚预混合燃烧启动机低压共轨燃油供给系统特性研究的开题报告标题：二甲醚预混合燃烧启动机低压共轨燃油供给系统特性研究研究背景：随着国家对环保的要求越来越高，车辆的排放问题成为了全球性的热点话题。
其中发动机的排放是影响车辆污染物排放的主要因素之一。
在新能源车推广面临诸多问题的情况下，对传统燃油车的研究与改进显得尤为重要。
其中，低油耗、低排放、高性能的发动机是当前各大汽车厂商努力追求的目标。
二甲醚（DME）由于其高能量密度、极低的污染物排放、容易制备等优点，一直被认为是未来燃料的重要选择之一。
在实际应用中，DME 的燃烧产物也能够通过各种技术进行净化处理，从而实现几乎零污染排放。
同时，DME相较于其他亚甲基酯类燃料，其燃煤被视为更安全和更稳定的，因此DME的应用前景非常广阔。
然而，从DME最终应用到发动机燃烧并转化为车辆行驶的过程中，依旧存在着一系列严峻的问题和挑战。
如何确保DME燃烧的高效和稳定性，如何保证燃油供给系统的稳定和安全，是众多研究者需要解决的核心问题。
研究目的：本研究的目的在于：通过对二甲醚预混合燃烧启动机低压共轨燃油供给系统的特性进行深入研究，探究其在DME燃烧中的应用潜力。
研究内容：1. 总结DME的物理和化学性质，并分析其燃烧过程的特点；2. 对低压共轨燃油供给系统的结构及特点进行分析；3. 研究DME在预混合燃烧启动机中的应用，分析其燃烧特性，并探究其对低压共轨燃油供给系统的要求；4. 利用实验室模拟实验平台，对低压共轨燃油供给系统的性能进行测试，分析其在DME燃烧过程中的作用；5. 结合实验数据分析，对低压共轨燃油供给系统进行优化设计，提高其在DME燃烧中的效率和稳定性。
研究意义：本研究可以为DME燃烧技术的发展提供重要的参考意义，为促进二甲醚的推广应用提供技术支持和理论依据。
同时，研究结果还可以为其他燃料的研究提供借鉴和参考，对汽车厂商推进低排放高效发动机的开发具有重要的意义。
燃烧机工作原理燃烧机是一种用于产生火焰和热能的设备，广泛应用于工业生产、暖气系统和发电厂等领域。
燃烧机的工作原理涉及燃料的供给、燃料与空气的混合、点火和燃烧过程等多个环节。
一、燃料供给燃烧机的燃料可以是液体燃料（如石油、天然气）或者固体燃料（如煤炭、木材）。
燃料供给系统通常由燃料储罐、输送管道和燃料泵组成。
燃料从储罐中通过管道输送到燃料泵，再经过调节阀调整燃料流量，最后进入燃烧器。
二、燃料与空气的混合燃烧需要燃料和空气的混合，以保证燃料能够充分燃烧并释放出足够的热能。
燃烧机通常采用空气压缩机将空气压缩后送入燃烧器。
燃料和空气在燃烧器内通过喷嘴或者喷雾器进行混合，形成可燃气体。
三、点火点火是燃烧机工作的关键步骤，它引起了燃料与空气的混合物的燃烧。
燃烧机通常采用电火花点火器或者火焰点火器来点燃混合物。
电火花点火器通过高压电流产生火花，点燃混合物；火焰点火器则通过火焰点燃混合物。
四、燃烧过程燃烧过程是燃烧机的核心部份，也是燃料释放热能的过程。
燃烧机内的燃料与空气混合物在点火后燃烧，产生高温的火焰。
燃烧产生的热能通过燃烧室壁面传导、对流和辐射等方式向周围环境传递。
燃烧机的燃烧过程可以分为三个阶段：起燃阶段、稳定燃烧阶段和燃烧结束阶段。
起燃阶段是点火后混合物开始燃烧的过程，需要一定的时间和条件。
稳定燃烧阶段是燃料和空气混合物持续燃烧的阶段，此时燃烧机能够提供稳定的火焰和热能。
燃烧结束阶段是燃料和空气混合物燃烧彻底或者几乎彻底结束的阶段。
五、控制系统燃烧机的控制系统用于监测和控制燃烧过程，以确保燃烧机的安全和高效运行。
控制系统通常包括温度传感器、压力传感器、流量传感器和控制器等设备。
这些设备可以实时监测燃烧机的工作状态，并根据设定的参数对燃料供给、空气供给和点火等进行调节。
总结：燃烧机的工作原理涉及燃料供给、燃料与空气的混合、点火和燃烧过程等多个环节。
通过燃料供给系统将燃料输送到燃烧器，然后与通过空气压缩机压缩后送入的空气进行混合。
YF-ED-J1501可按资料类型定义编号预混合点燃式压缩天然气发动机汽车的构成与总体布置实用版Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements.（示范文稿）二零XX年XX月XX日预混合点燃式压缩天然气发动机汽车的构成与总体布置实用版提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。
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目前预混合点燃式压缩天然气汽车大多数具备压缩天然气、汽油两用燃料系统，这主要是由于压缩天然气供应网络不健全和压缩天然气汽车续驶里程小的缘故。
尽管已经有只使用天然气为单一燃料的汽车在运行，考虑到大多数CNG汽车是两用燃料汽车，因此还是以这一类型汽车为例介绍其构成与工作。
一、预混合点燃式压缩天然气汽车的基本组成与功用CNG汽车采用定型汽油车改装，在保留原车供油系统的情况下，增加一套“CNG型车用压缩天然气装置”。
图4-1是国产天然气—汽油两用燃料汽车改装系统示意图。
改装部分由以下三个系统组成。
(1) 天然气储气系统主要由充气阀、高压截止阀、天然气气瓶、高压管线、高压接头、压力表、压力传感器及气量显示器等组成。
(2) 天然气供给系统主要由天然气高压电磁阀、三级组合式减压阀、混合器等组成。
(3) 油气燃料转换系统主要由三位油气转换开关、点火时间转换器、汽油电磁阀等组成。
充气阀实际上是一个单向截止阀，它可与天然气压缩气站售气机充气枪对接为CNG气瓶充气。
燃烧机工作原理燃烧机是一种常见的燃烧设备，广泛应用于工业领域，用于产生高温、高压的热能。
它的工作原理是将燃料和氧气混合后，在适当的条件下进行燃烧反应，释放出热能。
一、燃烧机的组成部分1. 燃料供给系统：用于将燃料输送到燃烧机中。
燃料可以是液体燃料（如石油、天然气、柴油等）、固体燃料（如煤炭、木材等）或气体燃料（如天然气、液化石油气等）。
2. 氧气供给系统：用于将空气中的氧气输送到燃烧机中，与燃料进行混合燃烧。
氧气可以通过风机、压缩机等设备进行供给。
3. 点火系统：用于点燃燃料和氧气的混合物，使其发生燃烧反应。
点火系统可以采用火花点火、高压电弧点火或火焰点火等方式。
4. 燃烧室：用于容纳燃料和氧气的混合物，并提供适当的燃烧条件。
燃烧室的形状和结构会对燃烧效果产生影响。
5. 排烟系统：用于将燃烧产生的烟气排出燃烧机，以保持燃烧室内的适宜环境。
二、燃烧机的工作过程1. 燃料供给：燃料经过燃料供给系统输送到燃烧机中，可以通过泵、管道等设备进行输送。
燃料的供给量可以通过调节阀门或泵的开关来控制。
2. 氧气供给：氧气通过氧气供给系统输送到燃烧机中，与燃料进行混合。
氧气的供给量可以通过调节风机或压缩机的转速来控制。
3. 点火：当燃料和氧气混合到一定比例后，点火系统开始工作，将点火能量传递给混合物，使其发生燃烧反应。
点火的方式可以根据具体的燃烧机类型和需求来选择。
4. 燃烧：点燃后的燃料和氧气混合物在燃烧室内进行燃烧反应，产生高温、高压的热能。
燃烧过程中，燃料中的碳、氢等元素与氧气结合，释放出热能和废气。
5. 废气排放：燃烧过程中产生的废气通过排烟系统排出燃烧机，以保持燃烧室内的适宜环境。
废气中含有燃料燃烧后的残留物、烟尘、二氧化碳、一氧化碳等成分，需要经过处理后才能排放到大气中。
三、燃烧机的应用领域燃烧机广泛应用于工业领域，为各种设备提供热能。
它可以用于发电厂的锅炉、工业炉窑、石化设备、冶金设备、纺织设备、食品加工设备等。
预混合点燃式压缩天然气发动机汽车的构成与总体布置随着环保意识的逐渐增强，汽车行业对更环保、更节能、更高效的动力源的需求也越来越强烈。
在众多新能源汽车技术中，预混合点燃式压缩天然气发动机技术备受关注。
因此，本文将对预混合点燃式压缩天然气发动机汽车的构成和总体布置进行介绍。
构成概述预混合点燃式压缩天然气发动机（下面简称天然气发动机）是一种通过将天然气和空气预先混合，然后在发动机内部进行压缩和点燃的发动机。
它将逐渐取代传统的汽油和柴油发动机，成为未来汽车行业的发展方向。
主要组成部分天然气发动机汽车的主要构成部分包括：发动机系统、燃料供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、电子控制系统、排放系统等。
发动机系统天然气发动机系统主要由气缸、活塞、活塞环、连杆、曲轴、凸轮轴、气门机构、缸盖、缸体等组成，它将天然气和空气混合后通过压缩点燃推动活塞运动，产生动力。
燃料供给系统燃料供给系统主要是将压缩好的天然气与空气按一定比例混合，然后送入气缸内。
这个系统主要由压力调节阀、喷油器、调速器、贮气瓶等部分组成。
点火系统点火系统是用来点燃气缸内的混合气的系统，它由点火线圈、火花塞、调整装置等组成。
冷却系统汽车发动机在工作过程中会产生很高的温度，因此需要使用冷却系统来降低发动机的温度。
冷却系统由散热器、水泵、水箱等组成。
润滑系统润滑系统是为了减少发动机部件之间的摩擦而设计的。
它由油泵、油箱、滤油器等组成。
电子控制系统电子控制系统是天然气发动机汽车的“大脑”，它实时监测车辆行驶状态，控制发动机的点火时间、燃料供给、气缸压力等参数，确保发动机的高效稳定工作。
排放系统排放系统用来减少汽车尾气中有害物质的排放。
它主要由三元催化器、氧传感器、进气管等部分构成。
总体布置天然气发动机汽车的总体布置要考虑到发动机的安装位置、贮气瓶的安装位置、控制系统的位置等因素。
目前，一般将贮气瓶安装在车辆尾部，舱内不能使用较低的储气单元。
此外，为了方便日常维护，电控箱一般会放在车辆护板后面。
天然气燃烧的燃烧室设计与优化天然气是一种清洁、高效的能源，广泛应用于家庭和工业领域。
而天然气的燃烧过程中，燃烧室的设计和优化是至关重要的，它直接影响着燃烧效率和排放物的产生。
本文将探讨天然气燃烧的燃烧室设计与优化方法。
一、燃烧室的基本原理燃烧室是将燃料与氧气混合并点燃的空间，通过燃料的燃烧产生热能。
在天然气燃烧室中，需要考虑燃料的混合、点火和燃烧过程的控制。
1. 燃料混合天然气是以甲烷为主要成分的混合气体，燃料混合的均匀程度直接影响着燃烧过程的效率。
因此，在设计燃烧室时，需要考虑如何实现燃料与氧气的充分混合。
2. 点火点火是燃料在燃烧室中开始燃烧的过程。
合适的点火机制可以提高燃料的燃烧效率。
常见的点火方式有电击点火、火花点火和预混合点火等。
3. 燃烧过程控制燃烧过程的控制包括燃烧室内温度的控制、燃料的供给控制、空气的供给控制等。
合理的燃烧过程控制可以提高燃烧的效率和稳定性。
二、燃烧室设计的关键因素1. 空气比和燃料比空气比和燃料比是燃烧室设计中的重要参数。
空气比指的是燃料和氧气之间的比例关系，燃料比指的是燃料和空气之间的比例关系。
合适的空气比和燃料比可以提高燃烧效率和减少氮氧化物的排放。
2. 燃料喷射方式燃料的喷射方式也是燃烧室设计中需要考虑的因素。
常见的喷射方式有分散喷射和预混合喷射。
不同的喷射方式对燃烧过程有不同的影响，需要选择合适的方式来优化燃烧效果。
3. 燃烧室结构燃烧室的结构也会影响燃烧效果。
合适的燃烧室结构可以提供充分的空间和时间供燃料和氧气混合燃烧，提高燃烧效率和稳定性。
三、燃烧室优化方法1. 数值模拟通过数值模拟可以模拟燃烧室内的流动、传热和化学反应等过程，优化燃烧室设计。
数值模拟可以提供详细的参数信息，帮助分析和优化燃烧室的性能。
2. 实验测试实验测试是优化燃烧室设计的重要手段。
通过实验测试可以获得燃烧室内的实际工作状态和性能数据，根据这些数据进行优化。
3. 综合优化燃烧室的设计和优化需要综合考虑空气比、燃料比、喷射方式和燃烧室结构等因素。
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预混合点燃式天然气发动机燃料供给与控制系统
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文件编号：KG-AO-1354-52 预混合点燃式天然气发动机燃料供
给与控制系统
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根据汽车发动机各种工况，提供合适的混合比和合适的混合气量是天然气发动机燃料供给与控制系统的根本任务。
控制天然气与空气的混合气流量有许多办法，例如时间控制，即天然气流道截面积不变，控制流通时间；控制截面积法，即流通时间不变，改变天然气流道截面积；还有压力控制，即改变压差从而改变天然气流量。
下面以典型示例分别加以介绍。
一、机械式混合器
图4-12所示为美国IMPCO混合器的示意图。
在进空气的管道1中接入一个燃料气管(虚线部分)，在混合室处燃料气管横置，两端有两个锥形阀，锥形阀装在膜片总成4中。
膜片上有小弹簧3。
燃料气由中心管进入，空气则沿着膜片阀所控制的环形气道进入。
当混合器不工作时，两边的膜片在弹簧3的作用下与混合器体5的混合室的侧面贴紧，并带动锥形阀堵住燃料气进气管口。
当发动机开始工作时，活塞吸气所造成的负压传到膜片处，并通过膜片座上的水平小孔将负压传到膜片弹簧的一侧，使得盖2空间内的压力降低。
这样，在空气管的压力(基本上和大气压相等)作用下将膜片往两侧推开，空气就按虚线箭头方向进入混合室中。
同时，膜片的移动带动锥形阀并打开燃料气管口，使燃料气也进入混合室，与空气进行混合，形成混合气。
负荷增大时，节流阀开度增大，混合室的真空度增加，则膜片的位移也增大，使空气流入混合室的截面与燃料气从锥形阀流出的截面都增大，以满足发动机负荷增大时对混合气量的要求。
混合器上配置膜片阀的数量，随发动机功率大小而异，在混合器上还装有一个低速调节螺钉。
发动机
在低负荷或空载运转时，可从螺钉孔处向混合器补充一部分空气，使混合气变得稀一些，以此来提高发动机的经济性。
通过拧入螺钉的深度来调节补充空气量的多少。
当负荷加大到一定程度，节流阀开口增大，空气管内的流量也因此加大，此时螺钉孔(进入)就不起多大作用了。
二、流通截面积控制式燃料系统
图4-13是日本4BE1柴油机改装成火花塞点火天然气单燃料发动机的燃料供给、点火、控制系统示意图。
该机去掉了柴油喷射系统，增加天然气供给系统、空燃比控制系统，并采用三元催化排放后处理器以降低排放，燃烧室容积增大，压缩比由17.5变成12.5，并使燃烧室产生强涡流以实现良好的燃烧。
其工作原理是依据排气管中氧气传感器的信号，通过控制单元去驱动流量调节阀改变天然气管的流通截面积，从而改变天然气的供给量，以保证发动机在各工况下都按理论混合比提供混合气。
由于这种
单一调节阀控制的天然气流量变化范围较大，当发动机怠速时，天然气流量较小，因而难以控制精确(会使发动机怠速不稳)，因此又增加了怠速调节装置。
图4-14是美国福特公司的天然气发动机改装系统。
它采用了组合式流量调节阀，即多个(一般4～6个)调节阀，实现了从小流量到最大流量同样精度的控制，避免了前述系统天然气小流量控制不精确的弱点。
三、闭合回路式燃料系统
图4-15表示由荷兰国家应用科学研究中心(TNO)研制的燃料系统简图。
基本燃料系统包括供给两个并联的Century调压阀的两个天然气调节器。
燃料管将燃料送到安装在节流阀板和歧管之间的铝隔板上的Century计量阀中。
这些天然气阀通过连杆联到主节流阀，并调整成供应稍微浓些的混合气。
按理论空燃比的控制是将空气“渗入”到靠近天然气计量阀的燃
料管中来实现的。
空气量用电子控制模块控制的步进电机来计量。
输入给控制模块的参数有发动机速度、进气歧管压力和位于涡轮增压器前的氧气传感器的信号。
这个空燃比控制器由加拿大Engine Control System制造，并与其供应的TX80型三元催化净化器配套。
TNO人员安装了该系统并调试了电子控制器，使它能在所有的发动机工况下提供按理论空燃比的混合气。
四、时间控制式燃料系统
图4-16是一个典型的时间控制式燃料系统。
它同样采用氧传压器做为反馈信号实行闭环控制，不同的是它控制的是流过固定流通截面的天然气流通时间，从而控制其流量。
此外，天然气的压力、温度受到严格的监控，任何变化都会通过传感器传给控制系统并做出相应修正。
该燃料系统还根据发动机转速及曲轴位置传感器信号自动控制点火正时，从而实现发动机最优化控制。
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