双燃料发动机
双燃料发动机的技术分析
双燃料发动机的技术分双燃料发动机的技术分析的技术摘要：简要介绍了气体燃料发动机的主要特点是缓解能源危机和降低摘要有害物排放，按使用燃料的特点可分为单一燃料、两用燃料和双燃料发动机，双燃料发动机是气体燃料使用的主要方式。综述了国内外双燃料发动机技术的研究进展和现状。目前国内外天然气-柴油双燃料发动机的研究开发状况及其技术特点，双燃料发动机已成为目前柴油机燃用清洁气体燃料以使发动机燃油经济性、排放和噪声得到改善的技术方案之一。通过对天然气品质、天然气对柴油的替代率、热效率及排放等问题的分析和探讨，提出了双燃料发动机进一步发展的方向和建议。天然气-柴油双燃料发动机由于其良好的排放性、动力性、经济性，而成为目前研究的热点。综述了天然气-柴油双燃料发动机在国内外的研究与开发现状，重点介绍了天然气柴油双燃料发动机天然气供给形式及特点，LPG-柴油双燃料发动机的技术解析。分析了天然气-柴油双燃料发动机目前研究所存在的关键技术问题和发展前景。当前一种顺序喷射、稀燃、全电控天然气-柴油双燃料发动机已经被开发出来，电控喷气技术、微喷技术、稀薄燃烧技术乃是天然气-柴油双燃料发动机关键技术问题。综述了甲醇-柴油燃料的发展概况，介绍了甲醇-柴油的乳化和节能环保机理，以及近年来燃料配方的研究进展，其中微乳化甲醇-柴油与普通柴油相比，具有燃烧性能好、能耗低、污染少等优点。并对甲醇-柴油的发展趋势进行了展望。关键词: 关键词1 LPG-diesel dual fuel engine optimization Abstract: This article by reducing the compression ratio for a solution to the LPG diesel dual fuel engine knock at high load conditions a serious problem, focuses on the analysis of the dual fuel engine at different compression ratio of maximum combustion pressure.Force, the maximum rate of pressure rise, pressure and combustion heat release rate of cyclic variation, and as a basis for optimization of a dual fuel .Feed the engine compression ratio. In addition, in the optimal compression ratio of fuel ignition under a full load of different smoke emission .Discharge test. The results showed that: reduce the compression ratio, dual-fuel engine maximum combustion pressure and maximum pressure .Greatly reduce the power rate increase, while smaller changes in the pressure cycle, but the ignition delay period, the combustion duration is .Will increase. Optimized, that when the compression ratio of 14.5, ZHll05W LPG as fuel for a diesel engine .Dual fuel oil after the heavy load conditions without serious detonation, the pressure change in relatively small circulation, and the economy is good, Thermal efficiency to be significant. Another dual-fuel engine full load smoke emissions than diesel decreased significantly, and the doped .Burned than the higher, more significantly reduce the smoke. However, too much blending ratio also resulted in decreased dynamic. optimized compression ratio smoke Key words: dual fuel engine 2 引言我国的大气污染状况日趋严重，其中最重要的污染源之一是汽车尾气，降低汽车尾气排放刻不容缓。在目前的技术条件及资源、经济条件下，改善汽车尾气排放最现实有效的方法是对其进行燃气技术改造。对于用途广泛的柴油汽车，采用双燃料技术是收效最快、费用最低的方法。在发动机技术发达国家，由于柴油微引燃技术的出现，使得双燃料汽车的排放指标可以达到火花点火、电控喷射、三元催化、闭环反馈单燃料燃气汽车所能达到的排放水平，而同时保持其在动力性、经济性、可靠性、灵活性方面的优势，是一种理想的高效低污染发动机技术。虽然目前我国的天然气加气站还没有得到普及，但双燃料发动机具有恢复原柴油机工作的特点，其动力性、经济性、排放性等具有潜在的优势，因而，双燃料发动机的研究也成为国内研究的重点与热点。为了解决由发动机排放造成的环境污染问题和日益严峻的能源问题，世界各国在制定各种严格的车辆排放法规来规范汽车的生产和使用的同
时，开始大力发展代用燃料汽车。由于天然气在资源、成本、环保等方面具有优势，天然气汽车迅速发展起来，汽车改装、天然气储存及加气站的全套技术也日趋成熟。近年来，我国天然气汽车研究和开发也迅速兴起。然而由于天然气着火温度较高，发动机在压缩过程中缸内气体温度达不到其自燃点，因此必须依靠电火花点火，或者先喷入少量柴油，柴油自燃再引燃天然气。按照点火方式的不同，天然气发动机可分为火花塞点火的天然气发动机和柴油引燃的天然气发动机。柴油引燃的天然气发动机是以天然气作为主燃料，以少量柴油来引燃；而天然气/柴油双燃料发动机是在原柴油机基础上改装的既可以燃用天然气（以少量柴油引燃）又可以用柴油作为单一燃料的一种发动机（以下简称双燃料发动机)。目前，双燃料发动机因其具有使用燃料灵活、碳烟排放少、发动机改动小、改动成本低等特点而具有良好的推广前景。3 第 1 章绪论大量的试验研究结果表明，柴油机可以实现双燃料工作，技术改造可行，功率能达到原柴油机的水平，但还存在一些需要进一步完善和改进的方面。将柴油机改为双燃料发动机应该达到以下目标：1. 发动机改动小；2. 与原机相比，动力性保持不变或略有提高，排放指标应有大幅度的改善；3. 具有良好的安全性和可靠性。目前，大多数双燃料发动机的引燃油量由原来的机械式喷油泵控制，只增加一套供气系统，而不必对柴油机做很大的改动就可实现双燃料运行。怠速工况一般在柴油单燃料状态运行，中小负荷工况天然气替代柴油的比例较小，而在高负荷工况天然气在所消耗的燃料总量中可达到较大比例。乌克兰科学院天然气研究所和基辅汽车公路研究所研制的双燃料汽车采用由柴油机改装成的双燃料发动机。天然气与柴油采用联动控制机构。试验表明天然气替代了45%的柴油。新西兰T.F.S.公司及荷兰TNO 公司开发的双燃料发动机引燃油量的调节采用电控油泵齿条方法,而KAMAZ 采用机械控制加电磁铁限位。国内一般是对齿条作有级限位。为了提高双燃料发动机天然气替代柴油的比例!有的柴油机在原有的输油管路与喷油器之间增加一小型高压油泵（点火油泵）控制点火用的少量柴油，可大大提高控制精度，点火油量可减少至柴油运行时全负荷喷油量的1%。点火油泵和主喷油泵的进油口连接在同一输油管路上，两油泵的出油口分别与喷油器的两个进油口相连，喷油器两个进油口内部均设有单向阀，防止由主喷油泵和点火油泵供入喷油器的高压燃油倒流。双燃料运行状态下，气体燃料的导入量决定了发动机的功率大小，而工作于纯柴油运行方式时，发动机的功率大小由主喷油泵的喷油量决定。美国Clean Air Partner 公司与加拿大阿尔伯达州卡尔加里市代用燃料系统(AFS)公司联营,共同开发出多点喷射的双燃料控制系统,并应用在10.3 卡特彼勒3176B 重型发动机上。在发动机压缩比不变的情况下，两种燃料均采用电子控制， 4 燃用的天然气可达燃料总量的60%~90%，发动机根据需要能转换为100%燃用柴油。美国BKM 公司研制了具有先进水平的微引燃双燃料系统,用接近1%的引燃柴油为天然气发动机提供所需要的点火能量。这一系统的核心是采用电控液压泵喷嘴控制点火油量及天然气多点电子控制顺序喷射装置和专用的计算机软件。这一系统为降低小负荷时的未燃HC 排放及提高天然气替代柴油的百分率,采用了断缸、增压空气旁路、废气再循环及优化引燃油的喷射正时等措施，从而在所有工况范围内使天然气在所消耗的燃料总量中超过了95%。DDC6V-92TV 增压双燃料发动机采用柴油天然气电子泵喷嘴。天然气喷射压力在14MPa 以上。电子泵喷嘴对燃料的调节和控制更为精确。5 第 2 章双燃料发动机技术研究现状近年来的研究热点是双燃料发动机的燃烧特性及排放特性、燃烧模型、稀燃技术、增压中冷技术、油气电子调节与控制、控制排放的缸内燃烧技术、机外催化技术和废气再循环技术等。Shui 等人提出了双燃料发动机爆震的简化反应机理，Tetsuya 和Said 等人对天然气一柴油双燃料发动机的爆震极限和爆震机理进行了研究；Mohamed 对柴油机和双燃料发动机的燃烧噪声进行了对比研究，在相同运行参数下双燃料发动机的燃烧噪声低于原机；David 等人研究了天然气一柴油双燃料发动机催化转化技术；Takuji、Yusaf 和Naris 等人通过试验研究了天然气一柴油双燃料发
动机的性能和排放特性，探讨了不同运行参数对双燃料发动机性能的影响，Naris 等人。列还对增压式双燃料发动机的燃烧特性进行了试验研究；Mohanan 和Sudhird。等人探讨了气体燃料入口温度、引燃油量替代率、喷油提前角等参数对LPG- 柴油双燃料发动机燃烧及排放特性的影响，Papagiannakis 等人。对直喷式双燃料发动机的燃烧和污染物形成机理进行了试验和理论研究；AbdAlia、Gamal 和Tomita 等人通过试验和利用数学模型研究了废气再循环双燃料发动机中各工况废气再循环率对动力性及排放性能的影响，Tomita 还提出了将废气再循环和增大喷油提前角相结合的方法；Stan91．maier 等人利用HCCI 技术，降低了双燃料发动机中低负荷工况的排放并改善了经济性，Bengtsson 等人利用燃烧反应区的离子电流反馈信号对采用HCCI 技术的双燃料发动机的燃烧控制进行了研究。国内在双燃料发动机技术领域也进行了大量的研究。吉林大学通过试验分析了柴油和天然气的复合燃烧特性和规律，指出了天然气-柴油双燃料燃烧的主要特征和存在的主要问题。清华大学通过试验着重研究了引燃柴油供给系统参数对柴油-天然气双燃料发动机燃烧特性的影响。天津大学利用开发的双燃料发动机燃烧放热规律计算软件分析了双燃料发动机的燃烧特陛，并发现控制双燃料发动机着火始点是控制缸内最大爆发压力和NOx 排放的关键；通过增置天然气多点顺序喷射系统和比例电磁铁及电控系统，将斯太尔WD615．64 增压非中冷柴油机改装为双燃料发动机，NOx 和颗粒排放6 能达到欧Ⅱ标准。在自然吸气、混合器混合直列式 6 缸天然气一柴油双燃料发动机的研究中证实采用进气节流和废气再循环等措施可有效降低HC 和CO 的排放。在与大连柴油机厂合作中，采用混合器混合和机械控制柴油量及进气管压力调节控制天然气量的方法将废气涡轮增压直喷式柴油机改装为CA6113BN-01 柴汪VCNG 双燃料发动机，天然气替代率在50％左右，此后，又进一步利用空一空中冷方案研究了中冷后进气温度对增压双燃料发动机燃烧特性的影响。长安大学将一台 4 缸增压直喷式索菲姆柴油机改装为LPG-柴油双燃料发动机，引燃柴油由原柴油机的供给系统提供，气体燃料由电子控制的混合器吸人，通过试验对比了原机和双燃料发动机的动力和排放性能，并进行了汽车道路试验，还利用高分辨率数码相机对柴油与LPG-柴油混合喷雾特性进行了对比研究。西安交通大学将斯太尔WD615．型增压直喷式柴油机改装为天然气-柴油64 双燃料发动机，通过试验得出适当提高进气温度和合适的进气节流可降低CO 和HC 排放，低负荷工况采用停缸技术可改善双燃料发动机的排放Ⅲ。北京交通大学研发了双燃料发动机天然气电控喷射系统，并在试验中与原机和混合器双燃料发动机的排放性能进行了对比。北京工业大学将车用X6130 柴油机改装为天然气／柴油双燃料发动机，替代率可超过70％，同时输出的转矩和功率并没有降低|。武汉理工大学将D6114 型增压柴油机改装成单点电控的柴油／CNG 双燃料发动机，动力性与原机相当，常用工况天然气替代率为50％左右。浙江大学将490Q 型柴油机改装成柴油-LPG 双燃料发动机，试验对比了原机和双燃料发动机的动力性、经济性、排放和噪声等性能指标，针对双燃料发动机由纯柴油工况向双燃料工况切换过程时出现了转速大幅波动现象，改进了油气切换过程的控制模型，实现了油气切换的平稳过渡。江苏大学将LR6105 型柴油机改装为电控多点顺序喷射LPG-柴油双燃料发动机。现正在开展生物制气一柴油双燃料发动机的研究。北京理工大学将北京内燃机厂生产的F6L912Q 型风冷柴油机改装为电子控制多点顺序喷射双燃料发动机，排放指标除HC 外均可达到欧Ⅱ标准。7 今后研究方向由上可知，为使双燃料发动机技术更加完善，尚需作进一步的研究，解决一些实际问题：1．目前，国产双燃料供气装置缺少配套产品，性能优良的双燃料供气装置的引进、开发和研制是我国今后面临的一项重要任务。同时应保证天然气具有优良的品质（如CH 含量应保证在95%,N2、2、2S 等废气成分比例应严格控制）CO H 。2．进行双燃料发动机燃烧规律和燃烧特性的研究，侧重稀薄燃烧技术的应用研究，特别是中、小负荷工况的燃烧恶化问题。3．针对13 工况排放试验中
某些排放物和某些工况排放量略高的问题，特别是HC 排放量高的问题，研究双燃料发动机有关排放物的形成规律及其控制，包括缸内燃烧技术及机外催化技术。对于HC、CO 采取缸内充分燃烧，同时选择新型有效的催化剂实施机外处理的技术方案。为降低HC、CO 排放，同时也限制全负荷工况的NOx 排放，可试用废气再循环(EGR)技术。4．采用电控技术，特别是电控喷气和喷油技术，将是彻底解决双燃料发动机动力性、替代率、热效率和排放问题的较佳方案。双燃料发动机采用电控技术后，驾驶员操作与原柴油机一样方便，过程不会复杂化。电控单元采集油门踏板位置、转速及其他信号，根据这些信号自动调节所需天然气量和引燃柴油量，使每一工况的天然气替代率均达到最佳值，有效地控制燃烧，从而使发动机的每一工况的性能均达到最佳。国外采用电控喷气技术的双燃料发动机动排放量已达到较低的数量指标，并完全在“欧洲1 号标准”排放限值以下，也有的仅是HC 还略高于原柴油机燃烧工况。8 气体燃料柴油双燃料发动机技术研究综述燃料-柴油双燃料第 3 章气体燃料柴油双燃料发动机技术研究综述 3.1 气体燃料发动机定义以可燃气体为燃料的内燃机统称为气体燃料发动机。天然气、石油气、煤气、甲烷、氢气、沼气和生物制气等多种气体均可作为气体燃料发动机的燃料。1860 年lenior 制成世界上最早的以煤气为燃料的气体燃料发动机，表明人们在使用液体燃料之前，就通过实践证明了各种成分的可燃气体同样可以作为发动机的燃料。1908 年，我国上海均和安机器厂制造出了我国首台以煤气为燃料的内燃机。20 世纪30 年代，在意大利、俄罗斯、荷兰等天然气储存和产量较大的国家中开始发展压缩天然气(CNG，Compressed Natural Gas)和液化石油气(LPG，Liquefied Petroleum Gas)汽车及发动机。进入20 世纪80 年代后，气体燃料发动机的研究与开发异常活跃，气体燃料发动机的应用技术、燃烧机理和燃烧过程优化成为研究的热点。巨大的市场前景还吸引了GM、Deutz、Benz、Honda、Detorit，Toyota，Caterpillar、Cummins 等众多知名的发动机和汽车制造厂商都参与到此领域的研究。3.2 气体燃料发动机的特点使用气体燃料除了能替代石油燃料缓解能源危机，降低石油燃料对环境造成的污染外还具有以下特点：（1）由于气体燃料的使用，使得气缸内积碳减少，减小发动机磨损，从而延长了发动机的寿命；（2）与使用液体燃料不同，不需要精密的喷油设备或雾化装置；（3）能与空气很好的混合，各缸问分配较均匀，并能进行较充分的燃烧，有利于组织稀混合气的燃烧；（4）形成混合气时，气体燃料占有一定的体积，减小了进入气缸的新鲜空气量，对发动机的动力性有不利的影响；（5）由于气体燃料的成分、气量及压力不稳定。需对混合气的调节控制系统进行精心的设计。9 3.3 气体燃料发动机的分类气体燃料发动机按其使用燃料的特点分为：（1）单一气体燃料发动机专门针对一种气体燃料的特性而设计制造的专用发动机，可以最大限度的发挥气体燃料的优势，多用于气源供应充足的固定场所，如油田电站，气源供应稳定的城市公交车辆，中大型生物制气发电站等。（2）两用燃料发动机同时兼顾液体燃料与气体燃料的特点，即可单独使用液体燃料也可单独使用气体燃料。两用燃料发动机可以方便的由现有的火花点火汽油发动机改造而实现，例如汽油-LPG 或汽油-CNG 等，这对于气体燃料供气系统未形成网络的地区使用两用燃料发动机尤为重要。（3）双燃料发动机可以同时使用气体燃料与液体燃料，例如柴油-CNG，柴油-LPG 和柴油-生物制气等。这种发动机以少量的柴油引燃进入气缸的气体燃料。气体燃料发动机按其混合物的着火方式可分为两类：a.点燃式单一气体燃料发动机和两用燃料发动机，由点火系统的火花塞点燃。在将柴油机改装为单一气体燃料发动机时，需要增加点火系统，并同时降低压缩比，避免气体燃烧时产生爆燃现象。b.压燃式可燃气与空气进入气缸后在压缩阶段均匀混合，混合气依靠喷入气缸的少量柴油自燃放出的热量引燃。双燃料发动机根据工况按比例调节引燃油量和进气量，也可单独使用柴油。与点燃式发动机相比，压燃式双燃料发动机具有以下优点：第一，保持了柴油机的高压缩比，热效率高，燃料经济性好；第二，引燃柴油所释放的能量大大高于火花点火的能量，
有利于保证气体燃料着火稳定，避免失火，双燃料发动机的循环变动也较点燃式发动机小；第三，引燃柴油可形成多个点火源，加快气体燃料的火焰传播速度，提高动力性能够在较宽的空燃比范围内工作，可实现较稀薄的燃烧；第四，柴油机结构的改动小，各部件与原机型之间具有良好的互换性，从而降低了制造和配套成本，使用和维修比较方便；10 第五，可双燃料运行，也可在气体燃料成本较高或短缺时纯柴油工作。3.4 天然气-柴油双燃料发动机研发现状及发展3.4.1 天然气品质问题天然气品质（气质）对双燃料发动机的动力性有很大的影响。柴油机进行双燃料发动机技术改造后，在其标定功率达到原柴油机指标的前提下，对于含有95%甲烷的天然气，多数运转工况下的天然气替代柴油比率可达到90%以上，最低也达80%。对于气质好的天然气，其替代率在80%"以上时，扭矩储备系数比原柴油机有较大幅度提高，可较大幅度提高低速高负荷时的动力性能。对于气质条件较差的天然气，无法保证较高的替代率，从而使标定工况和低速高负荷时的动力性下降。
3.4.2 天然气的替代率问题天然气对柴油的替代率是衡量双燃料发动机性能的一个重要指标。只有提高替代率，才能充分发挥天然气燃料的显著优点。但替代率的提高受到燃烧性能、工作稳定性、排放等一系列问题的制约。原因是天然气-空气的混合气浓度过稀，必须加大引燃柴油量比例。随着负荷的增加，混合气中天然气量越来越多，即混合气浓度增大，使燃烧更快捷和充分，用相对较少的引燃柴油即可达到稳定燃烧，替代率也随之增大。但混合气的浓度不能太大，适当浓度的混合气只需少量的引燃柴油点燃就可达到稳定燃烧，而过稀或过浓的混合气都需要更多的柴油引燃。因此合理的替代率应该是：在怠速时仅以柴油作为燃料，中小负荷时替代率较小，而在高负荷时替代率可达到较大值。因此，协调控制天然气量、空气量和柴油量，使每一工况下的天然气对柴油的替代率都达到最佳，从而实现双燃料发动机最佳的燃烧性能是今后必须解决的重要问题。 3.5 LPG-柴油双燃料发动机优化研究 3.5.1 柴油机燃用液化石油气问题的提出汽车是现代社会必不可少的交通运输工具，也是人类文明的重要标志之一，而能源与环保始终是汽车工业发展过程中的重要问题。1973 年中东战争触发了许多国家早己潜在的石油危机，人们逐渐意识到石油资源终将减少直至枯竭;据资料介绍，截止1994 年1 月 1 日，世界石油探明储量为9991.2 亿桶(约1440 亿11 吨)，如果按现在全世界石油的日需求量6500 万桶再加上增长的150 万桶计算，预计2035 年之前地球上的石油资源将会消耗殆尽。因此，开发代用燃料已经成为解决石油危机的主要途径。传统的汽车发动机以汽油、柴油作为燃料，必然也受到了石油危机的困扰，找寻汽油、柴油以外的汽车燃料已经成为重要的研究方向。与此同时，随着世界汽车工业的迅猛发展，当今世界汽车保有量达到 6 亿多辆。按现在的速度计算，预计到2030 年，世界汽车保有量将增至10 亿辆，汽车引起的污染问题将日益严重。随着汽车柴油机化的发展趋势，柴油汽车所占比例不断增加，柴油机排放问题日益受到人们的关注。与汽油机相比，柴油机排放中的CO、HC 及NOx 含量较少，但碳烟排放要明显高于汽油机。碳烟颗粒具有很强的吸附力，对人体的呼吸器官危害极大，可以导致慢性肺病并有致癌作用。因此，降低柴油机碳烟排放已经成为汽车工业急待解决的问题。目前为止，柴油机燃用液化石油气是缓解石油资源紧缺，降低柴油机碳烟排放较为有效的方法之一。3.5.2 液化石油气的特点液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,简称LPG)是油气田开采和炼油厂加工过程中的一种副产品，亦可以煤为原料制取。LPG 主要是含有三个或四个碳原子的烃类如丙烷(C3H3)、丙烯(C3H6)、丁烷(C4H10)、丁烯(C4H8)等。石油气在常温常压下以气态形态存在，且临界温度高而临界压力较低，适当加压或在不太低的温度下，即可成为便于储存和运输的液体。汽油、柴油、天然气、石油气的理化特性列于表1-1 中。分子式液相密度kg／l 沸点（℃）自燃点（℃）可燃范围体积比，％低热值(MJ／kg) 汽油C5~C11 的烃类0.71~0.74 30~220 260 1.3~7.6 43.9 柴油C11~C19 的烃类0.83 180~370 200~300 1.5~8.2 42.5 天然气CH4 0.42 -161.5 700 5~15 49.8 石油气
C3~C4 的烃类0.54 -0.5 400~450 1.7~9.7 45.3 12 理论空燃比【质量比】混合气热值（MJ ／m?）辛烷值RON 十六烷值14.8 14.5 16.75 15.46 3.84 90 0~10 3.79 ― 40~55 3.39 120 ― 3.66 100~110 ― 表1-1 LPG 具有以下几方面的显著特点: 1.资源丰富LPG 是石油提炼及油气生产中的副产品，以往这些副产品是作为废物点燃后排放到大气中的。如今除做家用燃料外，还可满足车用燃料的需要。在我国，LPG 作为代石油车用燃料具有更重要的意义:改革开放以来，我国国民经济持续稳定的增长，对石油的需求量不断增加，而我国石油工业的增长近期只能维持在2%左右，满足不了日益增长的需求;从1993 年起，我国已由石油出口国变为石油进口国，因此使用LPG 作为车用燃料对于缓解我国石油资源紧缺的状况具有重要意义。我国在新疆、四川、陕西、内蒙及陕北相继发现大的气田，储量均达到几十亿至几百亿立方米，保证了LPG 的来源。2.燃料经济性好LPG 雾化汽化性能好，进入气缸内不存在任何雾状颗粒，是完全的气态。完全汽化有利于燃料分子与氧气分子的充分接触，使燃烧速率及燃烧完全度提高; 同时液化石油气的低热值为45.3MJlkg，比柴油的低热值42.5M 放g 要高，这意味着即使按相同的热效率，做同样的功，所需的LPG 也比柴油的耗量少。3.延长发动机使用寿命由于LPG 与空气混合充分，燃烧完全，燃烧室内积碳极少，保养时清理积碳作业量较少。进气通道和气缸内无燃料及燃烧产物冷凝物，因而气缸壁和活塞表面的油膜不会被冲刷，机油盘内机油不会被稀释，从而可以减少气缸和活塞组零件的磨损，提高其寿命。同时可延长机油使用期限，减少机油耗量。4.有害污染物排放少与汽油机相比，柴油机排放中的CO、HC 及Nox 含量较少，但碳烟排放量13 明显高于汽油机.柴油机掺烧LPG 后，CO、HC 及Nox 排放均有一定降低，同时双燃料发动机烟度有显著的降低。LPG 中不含铅，故铅化物的排放为零。因此LPG 在工业发达国家被视为“清洁燃料”而倍受人们的青睐。 5.具有良好的安全性LPG 的自燃温度在400~450℃，比汽油、柴油的自燃温度要高得多。当汽车发生碰撞、翻车事故时，LPG 在容器中激烈震荡，磨擦后温度升高到自燃点起火爆炸的可能性较柴油少得多;同时LPG 遇明火的爆炸极限较柴油的爆炸极限高，因此LPG 相对柴油更不易着火、爆炸。同时LPG 储气瓶制造要求严格，只要按照我国和国际标准化组织的有关规定制造生产的储气瓶均可保证良好的安全性。 6.较天然气使用方便、成本低目前全世界广泛应用的代用燃料是LPG 和天然气(NaturalGas)。LPG 与压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)相比具有储运性能好的优点。石油气在常温15℃下，只需0.SMPa 的压力即可液化，而CNG 的贮存压力一般在20~30MPa 之间，LNG 则需在-161℃的超低温下以液态的形式储存于绝热性良好的容器中。因此LPG 的储运要比CNG 及LNG 容易得多，同时成本也相应降低;此外，LPG 充气后续驶里程远。另外，由于LPG 混合气热值与柴油相差不大，故动力性损失不明显，而动力性损失则是天然气发动机急待解决的问题。所以目前LPG 能在世界范围内广泛应用于汽车上。 3.5.3 国内外液化石油气研究及应用现状美国是一个汽车大国，全世界 4.4 亿辆轿车中大约有1/3 在美国。目前，美国50%的石油依靠进口，到2010 年将超过75%;为了解决能源紧缺和环保问题，从90 年代开始，美国政府制订了一系列政策法规，大力发展天然气、液化石油气汽车，其中最具影响力的是1992 年颁布的《能源政策法》《能源政策法》规。定，联邦政府、州政府以及燃料提供者的车队必须为天然气、液化石油气等代用燃料汽车的使用做出表率，分阶段实施代用燃料计划。与此同时，联邦政府和州政府还特别颁布了一系列政策和措施，鼓励使用天然气和液化石油气作为车用燃14 料，其中包括免征代用燃料销售税，代用燃料价格优惠，购代用燃料汽车退税、抵免税等。这一系列配套政策已初见成效，美国现有CNG 汽车4.9 万辆，加气站1100 座:LPG 汽车170 万辆，已占轿车总数的 1.3%，建成1250 座液化石油气站，年耗量可达97 万吨。荷兰国家虽小，但使用液化石油气作为车用清洁燃料己有40 多年的历史，其液化石油气的加工能力也相当高。目前，荷兰己具有世界上最成熟的液化石油气汽车市场，其液化石油气
轿车数量已占轿车总数的8%。亚洲的代用燃料汽车主要是液化石油气汽车，它是世界上最大的液化石油气汽车市场，与欧美液化石油气汽车以私人轿车为主的情况不同的是亚洲主要是以出租车为主。日本是一个比较典型的例子，众所周知，日本是一个矿物燃料严重不足的工业发达国家。日本于1959 年开始研究LPG 汽车，1964 年日产株式会社生产出第一辆LPG 汽车。目前日本已拥有30 万辆液化石油气汽车，其中20 万辆是出租车。我国代用燃料汽车起步较晚，近年来一些地区尤其是天然气、液化石油气产区，已先后改装10000 多辆天然气或液化石油气汽车。据不完全统计，截止1998 年底，已有液化石油汽车7000 多辆，加气站33 座。我国代用燃料汽车虽然有一定的数量，但按比例还不到全国汽车保有量的千分之一，无论从绝对值还是相对值来看都很小。国外对LPG 的使用研究已相当成熟，美国、德国、日本等发达国家首先完成了LPG 燃料的单缸机和多缸机的台架试验，并进行了道路试验。据资料介绍，日本采用高压油管内混入LPG 的方法在柴油机上做了一些燃烧特性研究，得到如下结论:燃用混入LPG 的柴油时，尽管发动机的噪声有所增大，但是烟度及热消耗率均有改善;随着LPG 混入量的增大，烟度、CO 排放以及热消耗率均得到改善，但发动机噪声有增大倾向。目前，国内许多高等院校、科研院所在消化吸收国外LPG 发动机技术的同时，积极开展了多项技术研究，做了许多有益的尝试，获得了一些初步研究成果。浙江大学在柴油机发电机组上使用液化石油气，将柴油机改装成LP 压柴油双燃料发动机，得出如下结论:发电机组负荷小于50%时，双燃料发电机组的燃料消耗率大于柴油发电机组的燃料消耗率，而负荷大于50%时则相反;双燃料发动机15 的排温低于纯柴油排温;双燃料发动机负荷增大到80%后，发动机运转出现爆震现象，继续增大负荷，发动机工作粗暴，将压缩比降至14，仍未能消除爆震现象。另外，福建农业大学也使用LPG 在涡流室柴油机上作双燃料运行试验研究，得出与浙江大学基本相同的结论。其中如何使LPG-柴油双燃料发动机在高负荷下消除爆震现象，实现长期稳定运转，是今后探索和解决的问题。16 液体燃料第 4 章液体燃料-柴油双燃料发动机的发展4.1 甲醇-柴油研究及发展趋势随着国民经济的快速发展，对能源的需要日趋增大。柴油作为大功率内燃机的主要燃料，常有供不应求局面出现。虽然国际原油价格近期暂时回落，但从长远来看，原油资源总有枯竭。而且柴油机尾气中颗粒物、氮氧化合物和碳氢化合物的含量很高，污染环境，严重损害人体健康，因此研究开发清洁可再生能源是国家立项研究的重要课题。醇类燃料作为重要的可再生燃料是近年来人们研究的最大热点，其中甲醇燃料由于可由煤、天然气直接转化得到尤受人们重视。甲醇与汽油和柴油的比较接近，具有燃烧性能良好、热效率高、比能耗低、排放的颗粒物和氮氧化物(NOX)含量低、来源广泛，价格低廉等优点。美国环保局认为：“采用甲醇燃料是实现清洁环境的最有效的方法”。我国具有丰富的煤炭资源，山西省于2002 年10 月确定太原、阳泉、临汾、榆次等4 个城市为甲醇-柴油产业试点城市，老军营加油站、漪汾街加油站和新华街加油站进行车用甲醇-柴油的试点销售。甲醇在柴油机上的应用主要方法有乳化液法、混合燃料法、熏蒸法、双燃料喷射系统法。乳化燃料的历史较长，20 世纪60 年代开始对柴油-水乳化燃料进行广泛研究，但是由于甲醇和柴油极性上的巨大差异，要实现甲醇与柴油的溶解，形成稳定均匀的混合燃料，必须在原有的甲醇-柴油体系中加入一定比例的表面活性剂、助溶剂，使两者能够充分混溶，并保持稳定。该混合燃料不仅价格低廉，解决了柴油短缺的问题，而且燃烧后废气的排放也大幅度减少，可以作为一种清洁能源，替代现有的柴油直接用于民用和工业生产，具有十分广阔的应用前景。4.2 甲醇-柴油的乳化及节能、环保机理4.2.1 甲醇-柴油的乳化机理甲醇与柴油是两种不相溶的液体，他们之间要以均匀的混合物存在，只有制成均匀的乳化液。乳化液是一种多相体系，在高速剪切力的作用下，甲醇以珠状均匀地分散在柴油中，形成油包水型的乳化液，但这种状态是一种热力学不稳定17 体系，因此，为了得到较稳定的乳化液，必须在体系中加入表面活性剂，以改变两种液
体的界面张力形成稳定的乳液结构。4.2.2甲醇-柴油的节能、环保机理 1.节能机理乳化油作为燃料，在节能方面目前公认的机理为微爆理论。①微爆作用，对于油包水型的微乳液，由于甲醇的沸点低于燃油沸点(130 ℃以上)，当油表面燃烧时,内部甲醇受热并汽化,体积急剧膨胀,产生的巨大压力使油滴爆破，油滴进一步微粒化，形成“二次雾化”，油和空气的接触面积大幅度增加，提高了燃烧效率，达到节能的效果。②加速燃烧反应，甲醇在汽化过程中，分子中的OH 基团活性大大增强，一氧化碳尽可能完全燃烧。相当于“水煤气反应”，从而加速燃油裂解所形成焦炭的燃烧，抑制了烟尘的生成。 2. 环保机理一般柴油机中产生碳氢化合物的主要原因是混合不均匀，及燃烧不良所致一氧化碳是一种不完全燃烧产物，生成柴油机碳烟，概括地说是由烃类燃料在高温缺氧条件下裂解生成的。乳化柴油能发生“二次雾化”，其雾化质量是任何柴油机喷嘴都难以达到的，它使柴油分子与高温空气的混合更均匀，燃烧环境的改善能显著减少烟尘排放。氮氧化合物是柴油机的主要污染物，其生成过程在温度大于1600℃的条件下，进一步氧化生成。可见温度、氧浓度在生成过程中起着重要作用，一般认为，当温度高于1600℃时，氮氧化合物的生成才比较明显。与纯柴油相比，乳化柴油能更充分的燃烧，使得烟气中未反应的氧气大大降低，也减少了氮氧化合物的生成机会。4.3 传统甲醇-柴油燃料和存在的问题4.3.1传统甲醇-柴油的研究情况传统的甲醇-柴油燃料，以柴油为主要原料，在表面活性剂和助溶剂的作用下，加入一定比例的甲醇，得到均质的白色或黄色乳状液, 此项技术，在国外起步较早，至今已取得较大进展。近几年来，由于我国能源问题的凸显，甲醇-柴油的研究发展迅速，现已开发出许多种甲醇-柴油配方，有多项科研成果和发明专利产生，并正在向实用化和市场化的方向前进，例如楚宜民等研制的甲醇-柴油混合燃料，在柴油机结构不变的情况下，把甲醇、柴油、OP 乳化剂、其他助18 剂按体积比15:80:2.5:2.5 混合,混合燃料平均节油率达9.5 %，在中、高负荷下节油率平均达12.4 %。在中、高负荷范围内燃用混合燃料的烟度均低于燃用柴油时，下降达25.6%，NOx 的排放值显著降低。还有，通常会加入一定量的助溶剂，比如中碳醇、基础油等，合适的助表面活性剂可以调节微乳液的HLB 值、分子排列参数、表面活性剂单分子膜的粘弹性，进一步降低界面张力，从而可大大提高表面活性剂的增溶能力，加入甲醇的比例最高可达到50% 以上，形成的乳化液稳定时间更长，低温下不会出现分层。并研究了复合乳化剂的HLB 值、乳化温度、极性添加物、混合方式、乳化时间、甲醇纯度等对乳状液稳定性的影响。如与其它乳化技术比较，超声波乳化可使液滴分散细而分布窄，分散效果好，增加乳液的稳定性。再经实验得出复合表面活性剂的值在2.8～3.3时，所制得的甲醇-柴油乳状液稳定性最好。4.3.2 传统甲醇-柴油存在的问题目前，甲醇-柴油在开发、生产和应用仍存在一些有待攻克的技术问题，如：甲醇加入柴油后的混融和分层问题，甲醇燃烧不充分产生甲醛的问题，如何使甲醇大比例加入的问题，甲醇-柴油的动力下降和速度冲击问题，应用中甲醇-柴油对油路及气缸金属部分的腐蚀问题、以及对橡塑件的腐蚀和溶胀问题等。另外，甲醇-柴油中，虽然甲醇非常廉价易得，但表面活性剂和助溶剂用量较大，而且价格昂贵，这就造成甲醇-柴油的成本较高，降低了甲醇-柴油的实用价值。所以寻求价格低廉、乳化效率高的表面活性剂，仍然是函待解决的问题。4.4 微乳化甲醇-柴油的优势及研究进展 4.4.1微乳燃油的形成机理及优势微乳液是由油、甲醇或水、表面活性剂、助表面活性剂组成，其粒径约为10～100 nm。微乳状液之所以能形成，一般认为在表面活性剂的作用下体系产生了负界面张力，从而使液滴的分散过程自发地进行。质点的热运动使质点易于聚结，一旦质点变大，则又形成临时的负界面张力，从而又必须使质点分散，以扩大界面面积，使负界面张力消除，而体系达到平衡。因此，微乳状液是稳定体系，分散质点不会聚结、分层。与乳化燃油相比, 微乳燃油有如下优点: (1)粘度适中，微乳燃油的粘度与末掺水燃油粘度相差不大。而乳化燃油为了延长稳定储存的时间，有时要加入增粘剂，达到稳定目的，这样不利于燃油雾化，
影响内燃机19 点火效率。(2)长期稳定，微乳液是一种热力学稳定体系，能自发形成，粒径小，可达到长期稳定。(3)制备简单，由于微乳液可自发形成，因此无需强力搅拌，而乳状液通常对乳化装置较为严格。(4)微乳燃油燃烧效率高，有害废气排放量明显低于乳化燃油。微乳油节油率为5%～15%，排气温度降低20%～60%,烟度降低40%～77%，氮氧化合物和一氧化碳排放量约为一般汽油的25%，在节能、环保和经济效益上都有较可观效果。4.4.2微乳化甲醇-柴油的研究进展20世纪80年代有科学家就预言，微乳液燃油具有成为内燃机燃料的潜在可能，并有人开始研究微乳柴油。20世纪到90年代，国内外开始出现对微乳化燃油的研究文章和专利发表。2000年之后，随着石油产品需求量猛增，微乳化燃油技术逐渐地成为能源领域研究的重点之一，使微乳燃油技术成为燃油发展史上的一个飞跃，在节能和环保上起到突出贡献。2005年，Marelli 将柴油、甲醇/水、蔬菜油和亲酯性乳化剂失水山梨醇乙氧基单油酸（HLB = 4-6）、亲水性复配乳化剂（HLB = 12），在40℃-50℃混合，得到一种可用于柴油机的微乳化甲醇柴油[18]。Nakajima 等人用甘油三酸酯、甘油单酸酯作表面活性剂制备柴油微乳液。Hazbun 用甲醇(或水)/叔丁醇，部分或完全中和的阴离子表面活性剂(如Emersol315)制备了Philips D22 柴油微乳液，在-10～70℃稳定。GuanEnze 以油酸、三乙醇胺、乙醇、氨及催化剂制备柴油微乳液。Kunz Gerold 用乙氧基化的脂肪酸(C1-18 )/醇醚(C4-24)类的非离子表面活性剂制W/O 型柴油微乳液，其中醇量≤50% (质量分数)，柴油量≤50%(质量分数)。国内，2003年，李宇翔等人发明了一种环保节能甲醇-柴油的配制方法。这种方法是以柴油45%～75%、甲醇12%～25%、碳十二2%～8%、硝酸乙酯3%～12%，蓖麻油5%～20%的质量配比组成，在常温常压下操作配制，没有三废污染，成本低、工艺简单。这种环保节能甲醇-柴油即可单独使用，也可与柴油混合使用，型号可达0#-35#[19]。2008 年，北京华阳禾生能源技术发展有限公司,将柴油、浓度99％以上的甲醇、活性剂和200溶剂油或260#溶剂油，其按质量百分配比为柴油30%～60％、甲醇10%～30％、表面活性剂15%～45％、200#溶剂油0～15％、260#溶剂油0～15％。该甲醇-柴油所用柴油百分比不超过60％，所占比重低，且能和甲醇完全互溶，溶解速度快；无需改变车辆任何结构和零部件，可以直接供柴油机使用，且其热20 值高、油耗低，尾气排放中碳氧化合物少；该甲醇-柴油的配制工艺简单，生产成本低、可以有效的节约不可再生石油资源[20]。陈林和蓝鸿泽创新性地采用浓茶水为助溶剂，按质量比例甲醇1%～35%、柴油61%～80%、甲基叔丁基醚2%～5%、植物油酸1%～5%、浓茶水1%～2%、正己烷0.2%～0.5%、异丙醇0.3%～0.5%、叔丁醇0.25%～0.6%；在常温常压下将其搅拌混合均匀即可。它长期储存不分层，互溶性好；经在柴油机动车辆上试用表明：它与使用相同标号的纯国标柴油对比，100公里耗油量节约5％～10％(重量)；排放尾气无黑烟，一氧化碳、氮氧化合物、碳氢化合物等有害物的含量大幅度下降；燃料对油路中的金属件、橡塑件不存在腐蚀和溶胀问题。它的配制简单，产品热值高、成本低，既能节省耗油量和有害物质的排放，又能克服现有的甲醇-柴油在使用时遇到的腐蚀性、溶胀性和动力性差等弊端[21]。大量研究结果表明，微乳化甲醇-柴油是一种很有发展前途的替代燃料,不仅节约能源,降低成本，而且可大大减少环境污染。但截至目前，市场前景及性能价格比均较好的微乳燃油还未能使用和推广，微乳化甲醇-柴油的稳定性与表面活性剂和助剂的类型及加入量、乳化工艺、贮存温度和燃烧添加剂等都还需要进行更加深入的研究。4.5 展望未来甲醇-柴油混合燃料的发展趋势可能会集中于以下几个方向。(1) 结合表面活性剂的作用机理，考虑其亲水基和亲油基的结构，合成出新型的高效乳化剂，能够使甲醇与柴油任意比例混溶，制备不同配比的、稳定的、色泽接近柴油近乎透明的微乳化柴油。(2) 在理论方面，微乳状液的形成机理中，负界面张力的说法虽然能解释微乳化柴油的稳定性，但却缺乏理论与实践的基础，需要进一步通过实验加以证明,。(3) 从应用的角度来看，甲醇-柴油推广困难，主要是因为价格偏高，不
仅有表面活性剂、助溶剂、还有燃烧改进剂、冷气动剂、抗爆震剂、腐蚀抑制剂、防氧化剂等理化性能改进剂。而大多数问题都是由于甲醇的化学活泼性引起的，因此，通过将甲醇改性后，再制成燃料，将会成为今后甲醇-柴油的发展方向之一。(4) 从市场的角度看，甲醇-柴油需要寻找到正确的市场定位，不仅可以用21 于工业锅炉、内燃机燃油，对于热量、设备要求不高的产业，如餐饮业等，也适用于采用甲醇比例大、发热量较低的甲醇-柴油，研制能够满足生产、生活各方面需要的一系列的甲醇-柴油，也将是该市场成熟的标志之一。(5) 近年来，由于生物柴油的可再生性、优良的环保特性、点火性能好、燃烧更充分和可任意比例与柴油混合使用，以及效益优势[22]等原因, 生物柴油产业发展迅速，可将生物柴油、或者柴油和生物柴油混合后与甲醇乳化，进一步开发出新的清洁替代能源。
22 结论天然气汽车在国内外发展很快，改装技术日趋成熟。天然气汽车的应用范围越来越广，并已带来明显的经济效益和社会效益。而双燃料发动机因其具有使用燃料灵活、碳烟排放少、发动机改动小、改动成本低等特点而具有良好的推广前景，已成为改善发动机燃油经济性、排放和噪声的一种有效的技术方案。我国若将目前的柴油机改为双燃料发动机，可以有效地改善碳烟排放对环境的污染，适应我国目前经济和社会发展状况和需要。23 致谢本文是在尊敬的王飞老师的悉心指导下完成的。在本科学习期间，王老师言传身教，以其渊博的理论知识，严谨的治学态度，一丝不苟的科研作风，给我深深的启迪和教诲。在此谨向我的指导老师致以衷心的感谢。在试验组织与实施过程中，得到了王俊昌教授的大力协助，试验工作得以顺利进展，与他们的无私帮助是分不开的;试验同时得到了刁苏顺、亢凤林、李军民、姬丽娜老师的大力支持与帮助，在论文完成之际，特向他们表示深深的谢意。另外也衷心感谢学友睢军令、宋腾飞、丁国华、王亚楠、刘阳阳的热情帮助。感谢我的家人，感谢他们对我的鼓励，感谢他们对我学业的支持。24 参考文献1 魏像仪内燃机燃烧学大连理工出版社，1992 2.马春霆·柴油机的燃烧·国防工业出版社，1983 3.阂光泽等·柴油机试验·中国农业机械出版社，1984 4.蒋德明·内燃机原理·中国农业机械出版社，1988 5.武汉工学院，河北工学院·汽车拖拉机内燃机原理·中国农业机械出版社6.边耀璋·汽车节能基础理论及其应用·人民交通出版社，1990 7.陈康仪·汽车化油器原理·人民交通出版社，1982 8.周勇麟·汽车污染物控制与检测·1989 9.赵荣林·直喷式柴油机掺烧甲醇蒸气的试验研究·西安公路交通大学硕士学位论文10.廖发良·柴油机掺烧甲醇蒸气的试验研究·西安公路交通大学硕士学位论文11.樊晶明·车用液化石油气的燃烧特性研究·西安公路交通大学硕士学位论文12.卓斌·天然气发动机燃烧特征与功率恢复·车用发动机，1999(2) 13..KanGarrett.ProsPeetsforgaseousalternativefuelsimprovedforLPG
andLNG.AutomotiveEngineer1991.2.3 14..HolgerMenrad，RainerWegener，andHaraldLoeek.AnLPG-OPtimized Engine-VehieleDesign.SAEPaper852071 15.GregoryJ.WileoxandRiehardL.Bethtold.EAEngineering Seieneeand Teehnologyine·AssessmentofLPGTransPortationandmarketing InfrastruCture 25
CFM56-5B 发动机燃油控制系统概述
CFM56-5B 发动机燃油控制系统概述 摘要：燃油系统是发动机系统的重要组成部分。本文阐述了CFM56-5B发动机燃 油系统结构和工作原理，分析了部件作用，为发动机燃油系统故障的排除提供了 理论基础。 关键词：燃油系统、液压控制组件、HMU、推力不一致 一、引言 2015年1月25日，某架航班起飞时设置推力50%时，ENG1稳定在50%滞后，相比ENG2滞后5秒。在发动机全权数字化系统中，液压机械组件（HMU）作为 整个发动机系统的重要执行机构，对发动机的燃烧、控制起了决定性的作用。燃 油计量部分作为控制的核心，配合发动机控制组件（ECU）完成推力控制。本文 通过对燃油计量系统的分析，解开控制和执行的关系。便于航空维护中对发动机 工作状态的理解和把握。 来自飞机燃油通过供油管路进入发动机燃油系统。通过油泵后增压进入主燃 油/滑油热交换器对滑油进行冷却。之后经过油滤进入发动机高压燃油泵。高压燃油泵出口燃油分成两路，主燃油路经过液压机械组件（HMU）计量系统用于燃烧；次燃油路作为液压源经过伺服燃油加热器加热后进入燃油作动部件，为发动机控 制提供动力。从HMU出来未使用的燃油通过IDG滑油冷却器后再次进入主燃油/ 滑油热交换器或通过燃油回油活门（FRV）混合低压泵出来的冷燃油返回飞机油箱。 当发动机启动主电门置于ON位，低压燃油关断活门继电器11QG断电，活 门开位电路接通，低压活门打开。 综上所述，燃油系统不仅为发动机的工作提供燃料也为控制发动机提供液压源，同时还对发动机其他系统进行冷却。发动机燃油泵组件有两级自润滑燃油泵、主油滤和冲洗油滤组件组成。下面对发动机燃油系统部件分别进行阐述。 二、液压机械组件（HMU） 液压机械组件依据发动机控制组件（ECU）的控制信号对发动机的工作状态 进行控制。HMU实现如下功能：a、内部压力的精确计算；b、控制燃烧室的供油； c、N2超速保护； d、为发动机其他部件提供经过调节的稳定作动液压源。为实现这些功能HMU分为两个不同的子系统：燃油计量系统（包括计量活门、压差活门、压力关断活门、旁通活门和超速管理系统）；伺服管理系统（包括压力调节 系统、伺服流量调节系统、电磁阀和力矩马达）。 ＨＭＵ燃油系统简要介绍： 经过高压燃油泵后，用于燃烧（Ps）和用于伺服控制(Psf)的两路燃油分别供 给HMU。伺服燃油通过冲洗油滤、伺服燃油加热器进入压力调节模块。压力调节模块将压力调节为Pc（高压）、和Pcb（中压）。压力调节模块将燃油调节为恒 定的伺服压力。 Pc=Pb+300psi Pcr=Pb+150psi 调定后有5个压力燃油可用。四路用于各种部件位置。从高到低依次如下： Ps=Psf>Pc>Pcr>Pb Pb为低压燃油泵出口压力。 高压泵出口排放的最大压力为1250psig。 当Pcr压力超过调定压力20Psi，Pcr压力释放活门将超压的燃油释放到Pb。
我国内河柴油_LNG双燃料动力船舶的现状分析与建议
第11卷 第7期 中 国 水 运 Vol.11 No.7 2011年 7月 China Water Transport July 2011 收稿日期：2011-04-21 作者简介：王世荣（1966-），男，中国船级社武汉分社，高级讲师，学士，主研究方向为船舶新能源应用。 我国内河柴油-LNG 双燃料动力船舶的现状分析与建议 王世荣 （中国船级社 武汉分社，湖北 武汉 430022） 摘 要：随着对调整能源结构、节能减排政策的实施，内河船舶采用LNG 作为燃料正在成为研究热点。本文介绍了LNG 的特性及内河营运船舶改装原理，对内河船舶应用LNG 的现状进行分析，提出了国家需制定相关政策、标准和规范，推动LNG 在内河船舶应用规模化等建议。 关键词：LNG；内河船舶；改装；现状；建议 中图分类号：U695.2 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）07-0004-03 一、前言 据国际海事组织专家组的研究报告，2007年航运业CO2排放11亿吨；国际油轮独立船东协会发布的研究结果也显示，航运业每年消耗20亿桶燃油，排放超过12亿吨CO2，约占全球总排放量的6%。有预测认为，到2020年全球航运业将需要4亿吨燃油，温室气体的排放量将在目前基础上增加75%。因此，建设绿色水运，节能减排是航运业面临的重大课题。2010年7月5日，由交通运输部主办的港航共建绿色水运技术交流会在上海召开，CCS 总裁李科浚在题为“关于建设我国绿色水运的几点认识”的主旨演讲中，鲜明地提出了建设我国目标型绿色水运的体系框架和措施建议，引起了业界和相关部门的高度关注[1]。 作为一种清洁能源，压缩天然气（CNG）已经广泛应用于城市燃气、汽车和工业用气等领域，而液化天然气（LNG）是CNG 的换代产品，越来越受到政府和企业的重视，并逐渐开始应用到船舶领域。2010年10月29日在上海举办的液化天然气研讨会上，DNV 副总裁兼大中国区主席姚伯乐（Joerg Beiler）先生对LNG 作了具体的表述：LNG 作为船用燃料的环境效益非常显著，它几乎可以100%减排硫氧化物、没有颗粒、减少85-90%氮氧化物和15-20%CO 2的排放。而且，LNG 的应用也可带来可观的经济效益，它比石油便宜，世界上天然气的储量丰富，同时，LNG 作为船舶动力已经成为现实，目前全球已经有20艘由LNG 作为燃料的船舶在营运，这些船都入DNV 船级，DNV 于2001年率先开发出LNG 动力船规范，相信在不久的将来短途航运（包括内河航运和近海航运）将迟早会转换成以LNG 为燃料[2]。而我国在开发利用天然气方面起步较晚，在内河船舶上采用柴油-LNG 双燃料动力更是刚刚开始。 二、LNG 的特性及内河营运船舶改装原理 1．LNG 的特性 LNG 是CNG 的换代产品，是经过两次净化处理后再经超低温（约-163℃）加工形成液态，纯度接近100%，它无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量CNG 体积1/625，重量仅为同体积水的45%，热值为52MMBUT/T，同CNG 相比具有系统低压运行更安全、更环保等优点。 在船舶上使用LNG 与传统的燃烧燃油相比，LNG 更具有安全、环保、经济性等方面的明显优势。①安全性。着火点和爆炸极限高于柴油（柴油着火点260℃,爆炸极限0.5-4.1%，天然气着火点650℃,爆炸极限4.6-14.57%，）。柴油泄漏扩散是蒸发扩散，天然气泄漏扩散是直接扩散，且在运行中加入特殊嗅剂，泄漏时可被及时发现，不会聚集于舱室底部，降低了安全隐患。②环保性。LNG 主要成分是甲烷，无色、无味、无毒，燃烧时CO 2排放量远小于其它燃料。因进行过两次净化处理，纯度接近100%，不含硫氧化物、氮氧化物，燃烧产物干净；另一方面LNG 不会对水体产生污染。因其属低温液体，泄漏时自然气化快，LNG 密度为0.45比空气小，发生泄漏后会自动向上溢开扩散到大气中。 2．内河营运船舶改装原理 将内河营运船舶改造成能以LNG 为燃料，是在保留原有燃油系统的基础上加装LNG 供给系统，将单一的柴油发动机转化为双燃料发动机，发动机可同时在柴油和天然气两种燃料状态下工作；该系统是一种外挂式系统，在发动机上的安装除了需在进气管装入混合器外，不需对发动机主要部件作任何改动；系统的安装对发动机在纯柴油状态下的运行没有任何影响，当需要停用本系统时发动机可以不做任何改动的情况下运行在纯柴油状态下。 整个改造概括来讲可分为三大部分，一是供气系统，一般位于主甲板上或非围蔽处所，二是中央控制系统，三是安全控制系统，如图1所示。 图1 内河营运船舶改装示意图 双燃料发动机控制系统采用的是电控喷射系统，进入双燃料发动机中的微量柴油变成用于点火，点燃压缩状态下天然气的引然燃料和部件的润滑剂，天然气作为主要燃料。纯柴油模式时，天然气气源切断，发动机工作模式与原柴油机
汽车发动机原理试题库及答案
一、发动机的性能 一、解释术语 1、指示热效率：是发动机实际循环指示功与消耗燃料的热量的比值. 2、压缩比：气功容积与燃烧室容积之比 3、燃油消耗率：发动机每发出1KW有效功率,在1h内所消耗的燃油质量 4、平均有效压力：单位气缸工作容积所做的有效功 5、有效燃料消耗率：是发动机发出单位有效功率时的耗油量 6、升功率：在标定工况下，发动机每升气缸工作容积说发出的有效功率 线 ） ） ） ） ） 2、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（ C ） A、燃料具有的热量为基础 B、燃料放出的热量为基础 C、气体对活塞的做功为基础 D、曲轴输出的功率为基础 2、表示循环热效率的参数有（ C ）。 A、有效热效率 B、混合热效率 C、指示热效率 D、实际热效率 3、发动机理论循环的假定中，假设燃烧是（ B ）。 A、定容过程 B、加热过程 C、定压过程 D、绝热过程
4、实际发动机的压缩过程是一个（ D ）。 A、绝热过程 B、吸热过程 C、放热过程 D、多变过程 5、通常认为，高速柴油机的理论循环为（ C ）加热循环。 A、定容 B、定压 C、混合 D、多变 6、实际发动机的膨胀过程是一个（ D ）。 A、绝热过程 B、吸热过程 C、放热过程 D、多变过程 7、通常认为，低速柴油机的理论循环为（ B ）加热循环。 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 6、实际发动机的压缩过程是一个多变过程，原因是在压缩过程中，工质（ B ）。 A、不吸热不放热 B、先吸热后放热 C、先放热后吸热 D、又吸热又放热 2、发动机的整机性能用有效指标表示，因为有效指标以（ D ）。 A、燃料放出的热量为基础 B、气体膨胀的功为基础 C、活塞输出的功率为基础 D、曲轴输出的功率为基础 2、发动机工作循环的完善程度用指示指标表示，因为指示指标以（ C ）。 A、燃料具有的热量为基础 B、燃料放出的热量为基础
发动机管理系统习题2
第一章习题 一、填空题 1.电控燃油喷射系统用英文表示为____________，怠速控制系统用英文表示为___________。 2.目前，应用在发动机上的子控制系统主要包括电控燃油喷射系统、____________和其他辅助控制系统。 3.在电控燃油喷射系统中，除喷油量控制外，还包括喷油正时控制、______________和_____________控制。 4.电控点火系统最基本的功能是________________。此外，该系统还具有_____________控制和______________控制功能。 5.排放控制的项目主要包括废气再循环控制、活性炭罐电磁阀控制、氧传感器和___________、____________控制等。 6.传感器的功用是____________________________________________。 7.凸轮轴位置传感器作为_____________控制和_______________控制的主控制信号。 8.爆燃传感器是作为_____________控制的修正信号。 9.电子控制单元主要是根据__________确定基本的喷油量。 10.执行元件受________控制，其作用是__________________。 11.电控系统由、、三大部分组成。 12.电控系统有、两种基本类型。 13.应用在发动机上的电子控制技术有：电控燃油喷射系统、、、、、进气控制系统、增压控制系统、巡航控制系统、警告提示、自诊断与报警系统、失效保护系统、应急备用系统。 14._________________是采集并向ECU输送信息的装置。 15.__________________是发动机控制系统核心。 16.汽车电控系统的执行元件主要有、、、、____________________元件。 17.STA信号主要作用是______________________________________。 18.STA信号和起动机的电源连在一起，由__________________控制。 19.动力转向开关信号表示_____________________________________的信息。 20.空挡起动开关信号的作用是____________________________________________。 二、判断题 1.现代汽车广泛采用集中控制系统，它是将多种控制功能集中到一个控制单元上。（） 2.在电控燃油喷射系统中，喷油量控制是最基本也是最重要的控制内容。（） 3.电子控制系统中的信号输入装置是各种传感器。（） 4.闭环控制系统的控制方式比开环控制系统要简单。（） 5.开环控制的控制结果是否达到预期的目标对其控制的过程没有影响。（） 6.空气流量计可应用在L型和D型电控燃油喷射系统中。（） 7.空气流量计与进气管绝对压力传感器相比，检测的进气量精度更高一些。（） 8.曲轴位置传感器只作为喷油正时控制的主控制信号。（） 9.发动机集中控制系统中，一个传感器信号输入ECU 可以作为几个子控制系统的控制信号。（） 10.点火控制系统还具有通电时间控制和爆燃控制功能。（） 11.ECU收不到点火控制器返回的点火确认信号时，失效保护系统会停止燃油喷射。（）
柴油机使用维护说明书(最全版)
JC6108DFB-DGDZY型防爆柴油机 使用说明书 太原市博世通机电液工程有限公司
警示！ 1 当防爆柴油机排气温最高至70℃时，必须停机； 2 当防爆柴油机表面温度最高至150℃时，必须停机； 3 当防爆柴油机冷却水温度最高至98℃时，必须停机； 4 当防爆柴油机润滑油压力低于时，必须停机； 5 当防爆柴油机补水箱水位至下水位标记时，必须及时向补水箱加水，否则必须停机； 6 防爆柴油机自动保护停机后，在查明原因并排除故障前不允许再次启动柴油机运行； 7 防爆柴油机使用前，必须将冷却水箱、补水箱、废气处理箱加满水，燃油箱加满油以及油底壳内加足够的润滑油； 8 应及时检查防爆柴油机冷却水箱、补水箱和废气处理箱是否水量充足； 9 防爆柴油机配套的防爆电器、各种零、部件不允许在使用现场拆卸维修； 10 使用时，用户必须配装甲烷检测报警仪。报警仪报警时必须停机。
目录 JC6108DFB-DGDZY型防爆柴油机 (1) 警示！ (2) 前言及简介 (3) 1 使用条件： (4) 2 JC6108DFB—DGDZY型防爆柴油机型号含义和主要技术参数 (5) 3 防爆柴油机结构和工作原理简述 (6) 4 防爆柴油机使用与操作规程 (19) 5 防爆柴油机的技术保养 (26) 6 防爆柴油机的封存，保管和启封 (28) 7 故障分析表 (28) 8 维修主要数据表 (33) 9 附表 (33)
前言及简介 本说明书主要是针对JC6108DFB—DGDZY型防爆柴油机而编写。该产品是矿用防爆型动力设备。可在煤矿井下或其他有甲烷和煤尘等爆炸性混合物的场所使用。 在JC6108DFB—DGDZY型防爆柴油机（以下简称柴油机）使用前，请仔细阅读了解说明书 内容，仔细阅读并按照说明书规定的内容正确使用和保养柴油机，能使你的机器整机寿命大 大提高，并会给你的使用带来极大的快捷和方便，可避免您人身受到伤害和财产受到损失, 使您免除许多麻烦。您选择的柴油机经检测符合MT900-2006《矿用防爆柴油机通用技术条件》， 符合国家有关标准安全规定。 特别提醒： 1、如不遵守使用说明书规定，防爆柴油机一旦出现任何问题，厂方不负任何责任。 2、更换添加冷却液时应按要求停机，待冷却液充分降温后，再添加冷却液，以免高温液 体溅出烫伤。 3、水、电、气线路连接必须正确、牢固，发电机运转时，严禁拆卸各用电器和连接线路 以免发生意外。 4、防爆柴油机润滑必须按说明书选用L-ECD级柴机油，以保证机器工作可靠。 如您对防爆柴油机产品质量或维修服务有好的建议和要求，请于我公司联系！
低速双燃料发动机技术数据
Engine room and performance data for 9S50ME-C8.5-GI (methane) with low load exhaust gas bypass tuning Light running margin (LRM) is 7%. Recommended value is 4-10%. The LRM should be evaluated for each ship project depending on: In-service increase of vessel resistance, ship manoeuvring requirements and requirements related to a possible barred speed range (short passing time). Further reading: https://www.sodocs.net/doc/8e8264779.html,/Papers/Basic_Principles_Of_Ship_Propulsion p.20-29
Specified main engine and other parameters Turbocharger specifications Fuel consumption and gas figures SGC: Specific Gas Consumption (LCV: 50,000 kJ/kg) The consumption of the engine, when running on fuel oil, is equal to that of the fuel oil engine with high load tuning.
柴油发电机组HGM6510控制机组操作说明书汇总
众智HGM6510控制器控制柴油发电机组操作说明书 一.概述 HGM6510发电机组并联控制器适用于多达20台同容量或不同容量的发电机组的手动/自动并联系统，可实现发电机组的自动开机／停机、数据测量、报警保护及“三遥”功能。控制器采用大屏幕液晶(LCD)显示，可选择中英文操作界面，操作简单，运行可靠。控制器具有控制GOV和AVR的功能，可以自动同步及负荷均分，和装有HGM6510控制器的发电机组进行并联。HGM6510控制器准确监测发电机组的各种工作状态，当发电机组工作异常时自动从母排解列，然后关闭发电机组，同时将故障状态显示在LCD上。HGM6510控制器基于32位微处理器设计，带有SAE J1939接口，可和具有J1939接口的多种电喷发动机 ECU(ENGINE CONTROL UNIT)进行通信，发动机的转速、水温、油温、油压等参量可通过J1939接口直接读出并在控制器LCD上显示，用户不再另装传感器，减少了复杂的接线，同时发动机电参量的精度也有保证。 二. 性能和特点： ?以32 位微处理器为核心，大屏幕LCD 带背光、可选中英文显示，轻触按钮操作； ?检测功能齐全，几乎可以检测所有发电机组相关的电参量及非电参量，监测的项目有：发电电量项目有: 三相相电压 Ua， Ub， Uc 单位：V 三相线电压 Uab，Ubc，Uca 单位：V 三相电流 Ia、Ib、Ic 单位：A 频率F1 单位：Hz 分相有功功率PA，PB，PC 单位： kW 合相总有功功率P 总单位： kW 分相无功功率RA，RB，RC 单位： kvar
合相总无功功率P 总单位： kvar 分相视在功率SA, SB, SC 单位： kVA 合相视在总功率S 总单位： KVA 分相功率因数PF1， PF2, PF3 平均功率因数 P 平均 累计有功电能单位：kWh 累计无功电能单位：kVarh 累计视在电能单位：kVAh 三相电压相序、相角检测 母线电量项目有: 三相相电压 Ua， Ub， Uc 单位:V 三相线电压 Uab，Ubc，Uca 单位:V 频率F1 单位:Hz 三相电压相序、相角检测 同步参数项目有: 发电与母排电压差检测 发电与母排相角差检测 发电与母排频率差检测 发电异常的条件为: 电压过高 电压过低 频率过高 频率过低
双燃料发动机技术浅析
双燃料发动机技术浅析 发表时间：2018-08-09T15:52:39.380Z 来源：《科技中国》2018年7期作者：王健[导读] 摘要：对柴油／天然气双燃料发动机的基本燃烧过程及工作特点：换气短路损失，高压缩比，小负荷工作等作了介绍，并对双燃料发动机的两种典型结构预燃室双燃料发动机、直喷式双燃料发动机以及双燃料发动机未来主要的发展趋势作了阐述。 摘要：对柴油／天然气双燃料发动机的基本燃烧过程及工作特点：换气短路损失，高压缩比，小负荷工作等作了介绍，并对双燃料发动机的两种典型结构预燃室双燃料发动机、直喷式双燃料发动机以及双燃料发动机未来主要的发展趋势作了阐述。 关键词：发动机；天然气；柴油 引言 随着石油资源的逐渐紧缺，寻找发动机替代能源成为各国政府和相关研究机构共同关注的问题。天然气(NG)的主要成份是CH。，它是一种清洁燃料。和石油资源相比，中国拥有比较丰富的天然气资源，从能源供应结构出发，中国政府首先鼓励和支持天然气汽车的发展。双燃料发动机(一般指柴油／天然气发动机)，以天然气为主要燃料，可以克服柴油机NO 和PM高排放的缺点，使发动机在整个工作过程中几乎可以无烟运行，并且与中国现阶段的天然气供应状况相适应，因此具有良好的发展前景。 1 双燃料发动机技术 由于天然气在常温下为气体，因此作为车用燃料时必须压缩(CNG)或液化(I NG)。表1是天然气的燃料特性与其它车用燃料特性的对比。从天然气的特性可以看出，天然气具有比较高的单位质量热量，比较高的辛烷值(RON)，正是因为这种特殊性质，天然气既可以作为压燃式发动机燃料，在柴油／天然气双燃料发动机中使用，也可以作为单一燃料点燃式发动机的燃料 J。 1．1燃烧特性 双燃料发动机的主要燃料天然气，在进入缸内时存在不同程度的均相混合过程，缸内的可燃混合气是在上止点附近通过喷射少量柴油引燃，与柴油机点火方式类似，高压喷射进入缸内的引燃柴油雾化并依靠高温的压缩空气加热着火，着火的引燃柴油再将混合气点燃。双燃料发动机工作时同时燃烧柴油和天然气，天然气是主要做功燃料，柴油仅用于引燃天然气。由于2种燃料的不同物理性质，使得双燃料发动机燃烧过程类似于柴油机，其主要燃烧特点是： a．天然气十六烷值很低，可燃性能差，因此发动机的最高燃烧压力和温度较低，表现为发动机工作柔和，NO 排放比柴油机低。图1为双燃料发动机的着火延迟与燃料当量比的关系 j，CH 的着火延迟比柴油大许多，这导致燃烧拖后，热效率降低；另外，发动机随负荷的增大，着火延迟期缩短，最佳点火喷油时刻推后，而天然气的着火延迟期在小负荷时随负荷增加而增大，在中大负荷时随负荷增加而减小。 b．天然气的RON为130，具有较高的抗爆震性能，但由于应用于双燃料发动机时发动机的压缩比没有改变，发动机存在爆震倾向，因此改装后的双燃料发动机的喷油提前角应适当推迟。 C．虽然天然气的可燃极限范围较宽，但在发动机上由于燃烧时间有限，在小负荷时双燃料发动机存在一定程度的不完全燃烧或失火现象，使小负荷时发动机的经济性降低，HC 和CO排放增加。 1．2基本工作特点 双燃料发动机同时使用天然气和柴油，因此具有两种不同的燃料供给系统，一般天然气通过进气管混合后以混合气方式在扫气过程进入燃烧室，而柴油则通过高压油嘴喷射进入燃烧室。 a．换气短路损失。现在使用的双燃料发动机都是在现有的柴油机基础上直接改装的，天然气／空气的混合气多数是在缸外混合后进人缸内，在扫气过程中不可避免导致部分天然气没有燃烧直接排出燃烧室，造成HC和CO排放增加。 b．高压缩比。常规的柴油发动机为了得到较高的功率和好的冷起动性能，压缩比在13-19：1 范围内。改装为双燃料发动机时，发动机的压缩比一般不必改变，这是因为双燃料发动机的混合气是靠柴油点燃的，在缸内分布广阔的柴油能够使混合气快速燃烧；另一方面，天然气的RON为130，具有良好的抗爆震性能。 C．小负荷工作。小负荷工作特性是双燃料发动机一个重要的特性，这主要是因为其在小负荷时混合气浓度过稀，燃烧过程进行缓慢，不完全，降低了发动机的经济性和动力性，同时发动机的排放也增加。 2 典型的双燃料发动机 双燃料发动机的非甲烷HC排放比汽油机低9o％，而甲烷排放则高出9倍，CO排放约为汽油机的20％-80％，而NO 排放差异较大，这主要与发动机引燃柴油的喷射量和混合气的燃烧过程有关。 2．1预燃室双燃料发动机 采用预燃室能够提高发动机的抗爆震性能，有利于增加发动机的平均有效压力。如Cooper 公司的Cleanburn双燃料LSVB系列双燃料发动机，其标定功率为6 102．9 kW，Cleanburn系统减小了引燃柴油量，使烟度几乎不存在，标定点的NO 排放比原机减少了92％，为1．21 g ／kW·h 。 2．2直喷式双燃料发动机 采用预混合方式提供天然气，不可避免地要降低发动机充气效率，存在一定程度的换气损失，发动机有爆震倾向，这导致发动机的功率减低，油耗增大，采用天然气缸内直接喷射可以消除这些不利因素，提高发动机的性能。目前存在的主要问题还是直喷式系统的成本过高，系统的可靠性还有待进一步检验。
燃料电池发动机二次开发控制系统的设计与实现
燃料电池发动机二次开发控制系统的设计与实现 引言 质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell；PEMFC)是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的发电装置，具有能量高、噪 音小、无污染、零排放和能量转换效率高等特点，适合做电动汽车的动力能源。 各国政府、企业和科研机构都致力于研究质子交换膜燃料电池电动汽车，而燃 料电池发动机作为其核心目前处于突破前期，正在成为新的研发热点。然而， 许多研究都仅仅着重于改善燃料电池堆的性能，对控制系统的研究则相对较少。 传统的控制系统是根据特定的发动机特点而设计的，其固定的控制策略、线路 接口以及运行参数在很大程度上限制了控制功能的扩展，无法满足用户对控制 系统的使用与开发需求，而系统软件在维护中也因不断被修改而退化。鉴于此， 本文提出并设计了一种新型的燃料电池发动机控制系统，在满足所有控制目标 的同时还具备二次开发升级、多种控制策略可选等功能，大大提高了控制系统 的灵活性和适应性，并取得了良好的控制效果。 系统结构 燃料电池发动机二次开发控制系统的系统结构按其功能可分以下几部分： 上位机配置终端、可软配置控制器、燃料电池电堆、氢气供给系统、空气供给 系统、增湿系统、冷却水管理系统、安全报警系统以及通讯监控系统，如燃料 电池发动机二次开发控制系统的一个特点是可以在线升级。已有统计资料表明 控制系统的完善性和适应性维护工作量占其生存期工作量的70%左右。被动地 去维护和修改在生命期中发生需求变化的控制系统进而重新烧写甚至设计控制 器，其花费较为昂贵。燃料电池发动机控制系统是一个内部结构可以重新配置、 控制参数可以不断调节以满足硬件环境的控制系统，按其升级的功能可分为控
JX4D30柴油机使用维修说明书修改
JX4D30柴油机使用说明书
江铃汽车股份有限公司 敬告用户 1. 为了您的生命及财产安全，请注意安全操作。如不遵守安全操作规定，可能会导致人身或者机具事故，甚至发生危险。 2. 由于操作者不懂操作要领、不会调整和保养造成重大机车损坏事故的情况屡见不鲜，所以操作者应经过技术培训，掌握使用、保养、调整等技能后再操作柴油机； 3. 技术先进、高质量的柴油机，也需要操作者正确使用和精心维护保养、才能使之发挥更大的效能。 4. 请严格遵守用油规定，燃油推荐采用中国IV阶段标准0号柴油（夏季），-10号柴油（冬季）。采用美孚API CI-4 15W-40机油。 5. 必须使用同一品牌的汽车长效防冻液，否则易引起冷却系统水路堵塞。 6.“气净、油净、水净”对柴油机性能、寿命极为重要，工作中须特别注意按技术要求保养空气滤清器、机油滤清器和柴油滤清器。 7. 进行维修或拆装工作时应注意安全，防止机件运转时碰伤、拆装机件中砸伤或使用工具不当造成身体伤害等事故发生。 8. 要保证柴油机始终处于清洁完整状态。拆卸机件前和装配机件前都应将机件清洗或擦拭干净，以保证机件清洁、保证装配质量。较复杂的调整、维修应在室内进行，防止环境对柴油机内部污染。 9. 车用增压柴油机严禁采用“加速-熄火-脱档滑行”的操作方式。因为柴油机停止工作，增压器会因高温得不到润滑冷却而损坏。 10. 对擅自改动柴油机结构而引起的一切后果，制造商概不负责。未经制造商授权而进行的自行拆动电控供油系统、EGR及后处理系统会影响柴油机性能及排放，由此造成的违反相应排放法规的结果，制造商对此不承担责任。 11. 更换零件必须使用符合质量要求的正品零件。 12. 运输装卸或维护拆装柴油机总成时，务必使用合适的吊装工具，利用吊钩吊装，确保安全。
低速双燃料发动机技术分析
低速双燃料发动机技术分析 随着全球油价持续走高以及越来越严格的排放限制，船东越来越重视船舶的 经济性和清洁环保。虽然市场上也能看到燃料电池、氢燃料动力、混合动力等技术，但目前最为成熟和具有经济性的替代能源无疑仍然是天然气。《国际气体 动力船舶规则》（IGF Code）的日趋成熟，使天然气燃料动力船越来越受关注，不仅在渡轮、拖轮等短程小船中得到应用，在国际航行的天然气运输船、集装箱船、油船、大型矿砂船等领域也得以推广。天然气作为船舶燃料起初主要用于沿海 渡轮等小型船舶，这一方面是由于燃料舱尺寸限制了双燃料发动机在远洋船的使用，另一方面也是因为远洋船所用的电力推进效率低于低速柴油机，不具备经济性。随着油价和天然气价格差扩大及排放限制，MANDiesel & Turbo已推出ME-GI 系列低速双燃料发动机，Wartsila公司也推出Flex-DF低速发动机，两大垄断厂商的重磅产品的推出，将会在低速柴油机主宰的远洋船舶市场上取得明显的竞争优势，改变当前双燃料发动机的市场格局，使气体动力船走向远洋成为可能。本文介绍了气体燃料动力系统发展的趋势，以第三方视角，对比高低压低速双燃料发动机的特点和优劣，分析其经济性和应用前景，供船东选型参考。 低速双燃料发动机前景 1、天然气燃料的安全性和经济性安全性和经济性是决定清洁能源技术能否广为应用的最关键的两个方面。首先，气体燃料的使用已经有几十年的经验， 人们不断摸索完善燃气在船上安全应用的方案，各大船级社制定了自己的规范。 IMO也在MSC285（86临时导则的基础上修订了IGC Code并将很快推出IGF Code, 双燃料动力装置的安全性已得到认可。另一方面，风险分析和模拟技术的使用，使燃气动力系统得到了适当的简化，单一气体发动机也得以使用。但对于大型远洋船舶，风险分析表明动力系统的可靠性非常重要，在一定时期内，双燃料系统 仍将是不可替代的。其次，在经济性方面，燃气和燃油的价格差是影响气体燃料动力装置经济性的关键因素。由于我国天然气价格和燃料油价格相差不大，普 通船舶使用液化天然气代替燃料油目前还不具备经济性。但美国天然气价格不到我国的 1/3，因此美国船东已开始建造气体燃料的大型船舶。2006年至2014 年能源价格走势表明，燃油价格上升快于天然气，可随着天然气的应用增加，这种趋势是否会持续并不确定。随着硫氧化物排放控制提高到0.1%的标准，通常 只有MGC才能达到。即使天然气价格上涨，但和昂贵的低硫燃油相比仍有优势。影响天然气推广应用的另一个重要因素是排放控制区的多少。 图1燃料价格走势
预混合点燃式天然气发动机燃料供给与控制系统
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 预混合点燃式天然气发动机燃料供给与控制系统 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
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 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 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。
第九章典型发动机集中控制系统(20200921102019)
第九章典型发动机集中控制系统 第一节丰田TCCS系统 TCCS是丰田计算机控制系统的英文缩写。控制内容主要包括发动机控制、电子控制自动变速器（ECT）、制动防抱死系统（ABS）、电控悬架（TEMS）、牵引控制（TRC）、空调（A /C）、巡航控制（CCS）和安全气囊（SRS）等方面内容。而发动机控制系统又包括电子控制汽油喷射（EFI ）、电子控制点火提前（ESA、、怠速控制（ISC）、废气再循环控制（EGR）、蒸发污染控制（ECS）、谐波进气增压系统控制（ACIS ）、故障诊断（DIAGN ）、失效保护与后备功能和怠速混合气浓度调节（'CO排放控制）等内容。不同的车型，其控制内容及方式略有差异。下面着重介绍凌志LS400轿车1UZ-FE型发动机控制系统的组成及工作情况，图9-1为控制系统电路。 ________ \ 一、汽y 1 ?汽油供给系统的特点 目前生产的1UZ-FE发动机取消了冷起动喷油器和温度一时间开关，而采用全电脑控制的冷起动。在冷态下起动时，ECU会发出增加喷油的指令，从而使冷起动的空燃比控制得更为精确，排气净化功能更好。 汽油泵实行ECU控制，分为高、低速的两级控制，转速可变，既减少了汽油泵的磨损和省电，又能满足发动机不同工况下所需的供油量。 2 ?系统描述： 图9-2为1UZ —FE型发动机汽油供给系统的结构，它主要由汽油泵、汽油过滤器、汽油压力调节器、油压脉动减振器、喷油器、冷起动喷油器和温度一时间开关（1992年前车型）、供油总管和汽油箱等组成。 汽油泵安装于汽油箱内，通电后将汽油加压到左右，汽油压力调节器则将汽油压力调节到比进气歧管的压力高284 kPa的恒定压力，再通过供油总管分配到各喷油器，喷油器的电磁阀根据ECU的指令打开，汽油持续地由喷油器喷出，在进气歧管内与空气混合后再进入气缸。多余的汽油通过回油管回流到汽油箱。油压脉动减振器的作用是消除喷油时产生的汽油压力波动，使空燃比控制得更精确。 \ 图9-2 1UZ-FE汽油供给系统 1-汽油泵2-油压脉动减振阀3-冷起动喷油器4-右总输油管 5-汽油压力调节器9-喷油器7-左总输油管8-汽油供给过滤器 二、进气系统 1 ?系统描述 1UZ —FE型发动机进气系统主要由空气过滤器、空气流量计、节气门体、进气室、各种连接管和真空软管等组成。此外还有计量节气门开度的节气门位置传感器和用于发动机怠速控制的怠速控制阀（ISC阀）。 2 ?进气系统的主要组件： （1）空气流量计（本书第二章）。
JX4D30柴油机使用维修说明书修改
一、JX4D30柴油机简介 JX4D30柴油机 使用说明书
江铃汽车股份有限公司 敬告用户 1. 为了您的生命及财产安全，请注意安全操作。如不遵守安全操作规定，可能会导致人身或者机具事故，甚至发生危险。 2. 由于操作者不懂操作要领、不会调整和保养造成重大机车损坏事故的情况屡见不鲜，所以操作者应经过技术培训，掌握使用、保养、调整等技能后再操作柴油机； 3. 技术先进、高质量的柴油机，也需要操作者正确使用和精心维护保养、才能使之发挥更大的效能。 4. 请严格遵守用油规定，燃油推荐采用中国IV阶段标准0号柴油（夏季），-10号柴油（冬季）。采用美孚API CI-4 15W-40机油。 5. 必须使用同一品牌的汽车长效防冻液，否则易引起冷却系统水路堵塞。 6.“气净、油净、水净”对柴油机性能、寿命极为重要，工作中须特别注意按技术要求保养空气滤清器、机油滤清器和柴油滤清器。 7. 进行维修或拆装工作时应注意安全，防止机件运转时碰伤、拆装机件中砸伤或使用工具不当造成身体伤害等事故发生。 8. 要保证柴油机始终处于清洁完整状态。拆卸机件前和装配机件前都应将机件清洗或擦拭干净，以保证机件清洁、保证装配质量。较复杂的调整、维修应在室内进行，防止环境对柴油机内部污染。
停止工作，增压器会因高温得不到润滑冷却而损坏。 10. 对擅自改动柴油机结构而引起的一切后果，制造商概不负责。未经制造商授权而进行的自行拆动电控供油系统、EGR及后处理系统会影响柴油机性能及排放，由此造成的违反相应排放法规的结果，制造商对此不承担责任。 11. 更换零件必须使用符合质量要求的正品零件。 12. 运输装卸或维护拆装柴油机总成时，务必使用合适的吊装工具，利用吊钩吊装，确保安全。 目录 敬告用户--------------------------------------------------------2 目录 一、JX4D30柴油机简介 ----------------------------------------------------4 二、发动机主要参数及使用技术规格 ----------------------------------------------------7 2.1发动机主要参数及技术规格
预混合点燃式天然气发动机燃料供给与控制系统
编号：SY-AQ-01690 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 预混合点燃式天然气发动机燃料供给与控制系统 Fuel supply and control system of premixed Spark Ignition CNG Engine
预混合点燃式天然气发动机燃料供 给与控制系统 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 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
压缩天然气和柴油双燃料发动机的性能和废气排放特性(精)
压缩天然气和柴油双燃料发动机 的性能和废气排放特性 【澳大利亚】 Yusaf T F Buttsworth D 【马来西亚】 Mushtak Talib Ali Al-Atabi 摘要在马来西亚的露天集市和乡村地区，单缸柴油机被广泛用于小功率发电。本文简要介绍了旨在如下目的的研究：(1)弄清采用双燃料系统的固定式单 缸柴油机使用压缩天然气(CNG)时的废气排放(NO X 、CO和CO 2 )特点；(2)对双燃料 发动机与柴油机的排放和性能作一比较。使用压缩天然气被认为是可以减少发动机有毒排放物的一种可行的方法。这项研究的结果表明，通过采用双燃料系统， 在发动机全负荷运行时，废气排放中NO X 、CO和CO 2 的浓度平均分别减少54％、 59％和31％；在整个测试转速范围内，平均输出功率比柴油机高出10％。 叙词：压缩天然气柴油双燃料发动机废气排放性能特性 1 前言 60年来的研究表明，天然气可用作汽车和发电站的燃料[1]。这些研究主要是在世界各地对城市区域空气质量引入了严格的法规并在此法规推动下进行的。 柴油机排出的废气中主要有害成分是NO X 、CO、CO 2 和未充分燃烧的碳氢化合 物。NO X 主要在燃烧过程中产生。在燃烧过程中，氧气和氮气反应生成NO、NO 2 和少量的其他氮氧化合物。空气中的氮分子和燃料中含有的化合态氮(称作燃料 氮)都能与氧反应生成氮氧化物(NO X )。NO X 及碳氢化合物的混合物在太阳光中的 紫外线照射下会生成臭氧。臭氧是人们通常所说的烟雾的主要成分。另外，NO 2 本身被认为是一种主要污染物[2]。大气中氮氧化物浓度高了就会产生烟雾和酸雨，刺激人的呼吸道和肺部，引起肺炎和支气管炎。空气中氮氧化物浓度过高会使织物的强度降低，使纤维褪色，还会侵蚀金属表面。 CO是最普通的危害健康的气体。CO的毒性在于它能和血液中的血红蛋白结合生成鲜红的、化学性质稳定的一氧化碳合血红蛋白(COHb)。这样的血红蛋白就 不再具有输送氧气的能力。水中自由态CO 2 浓度高了会影响水生动物的呼吸和气
氢能在燃烧发动机上利用的研究综述
氢能在燃烧发动机上利用的研究综述 黄佐华 王金华 黄印玉 张勇 刘亮欣 刘兵 蒋德明 西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室 摘要：氢气是未来燃烧发动机最有前途的燃料，氢能在燃烧发动机上的规模利用将取决于氢能的规模化制备。燃氢发动机升功率下降，燃烧控制比较困难，目前燃料成本仍然较高，距离规模化使用还有一定的距离。天然气掺氢燃烧发动机将是氢能在燃烧发动机上应用最有前途和最具可行性的方式。天然气掺氢发动机虽开展了一些研究工作，但距离发动机推广使用还有很多研究工作要做，特别是天然气-氢气-空气混合气燃烧基础研究方面和发动机燃烧与控制的基础性研究方面。 主题词：氢能；燃烧发动机；利用 Utilization of Hydrogen in Combustion Engine-A Review Huang Zuo-hua, Wang Jin-hua, Huang Yin-yu, Zhang Yong, Liu Liang-xin, Liu Bing, Jiang De-ming State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an, 710049, China Abstract: Hydrogen is regarded as the most promising fuel for combustion engine while the large scale application of such engine will depend on the large scale production of hydrogen. Pure hydrogen engine will bring power loss of engine and has difficulty in engine controlling besides high cost of the fuel, and those make it still to have a long time before being widely utilized. Addition of hydrogen into natural gas is the most promising and feasible approach for hydrogen utilization in combustion engine, although some preliminary work had been done in natural gas/hydrogen combustion engine, there still has more work needed to be conducted especially in the aspects of fundamental study such as combustion characteristics of natural gas-hydrogen-air mixture as well as the combustion and controlling of the engine. Keywords: Hydrogen; Combustion engine; Utilization 前言 化石燃料的短缺已成为世界各国面临的主要问题，化石燃料的储藏量有限，预计到本世纪中叶地球上的化石燃料将被消耗完，届时石油替代燃料如天然气、氢气和生物质燃料等将成为燃烧发动机的主要燃料。今后地球上的能源增长将主要依靠清洁能源和可再生能源。据联合国预测，到2050年全球60%的电力和40%的能源消费将由可再生能源提供。化石燃料的燃烧会产生有害排放物，如NOx, CO, HC, Smoke, PM 以及温室气体CO 2，燃烧发动机解决这一问题的一个有效途径是采用清洁燃料。氢能是一种清洁燃料，可以利用生物质热解制氢和太阳能光解水制氢，随着规模化制氢技术的成熟和大规模氢气的制备，氢能在发动机上的黄佐华，男，，教授，主要研究方向是内燃机燃烧和清洁燃料发动机1963- https://www.sodocs.net/doc/8e8264779.html,