小型lpg单一燃料发动机的试验研究

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1、小型LPG单一燃料发动机的试验研究发展，已形成了一个颇具规模的工业体系。1998年，全国汽车行业的总生产规模达1628万辆，在世界各国汽车产量中排名第十。汽车保有量为13193万辆，摩托车保有量达4000万辆，国产汽车在国内市场的占有率达90％以上。1998年汽车工业总产值为2528亿元，全行业拥有固定资产1500亿元。尽管我国的汽车工业从无到有，建立起了一个颇具规模的工业体系，但仍存在一些主要问题。无论是在技术、工艺水平上。还是在成本、生产规模上，都与世界先进水平存在较大差距，要在短时间内实现

2、汽车产业的飞跃难度很大，丽且要付出很大的代价。但是清洁汽车目前世界各国尚处在开发、研制阶段，生产规模也很小，所以相对而言，在这个领域我国与世界先进水平差距不大。只要能在清洁汽车的关键技术上实现突破，并迅速将其产业化，我国就有可能在这个产业领域内占据领先地位，确立清洁汽车在国际市场上的竞争优势。这样我国就有可能跨过传统燃油汽车的发展阶段，直接进入汽车产业的较高级形态，实现我国汽车产业的跨越式发展。真正成为支柱产业，带动冶金、机械、化工、电子、电力、轻工等相关产业，形成一个以汽车产业为核心的产业综合

3、体，带动整个国民经济的发展。在此背景下本文开展了基F小缸径柴油机的液化石油气(LPG)单一燃料发动机的设计和全面的试验研究这项十分紧迫而有意义的课题工作17j。1．2天然气发动机概述天然气发动机是指以天然气作为驱动燃料的汽车。其英文表述为NGV。一、天然气发动机的种类按天然气的化学成分和形态，可以分为以下三种：1)压缩天然气(CrqG)发动机，它是将天然气(主要成分为甲烷)压缩至20Mpa于储气瓶中，经减压器减压后供给发动机燃烧。2)液化天然气(LNG)发动机，它是将天然气液化后，储存于高压气瓶

4、中。它的燃料装置的体积比CNGV小，续驶路程长，但技术要求高。3)液化石油气(LP6)发动机，液化石油气的主要成分是丙烷与丁烷，其储存压力为2．2Mpa。按使用燃气的空燃比范围的不同，天然气发动机可分为以下两种：a．使用当量混合气的发动机，带三元催化后处理装置。还可选用废气再循环装置和涡轮增压装置。总的来看，使用当量混合气带三元处理装置的发动机具有以下特点：11当对空燃比严格限制时，可以得到非常低的排放，但允许空燃比的变化范围很窄。2)由于爆震的限制，这类发动机的平均有效压力比较低，对于自然吸气

5、的发动机约为8bar，当采用涡轮增压并采用废弃再循环装置时，可达10～1lbar。小型LPG单一燃料发动机的试验研究3)热效率低，如压缩比为12，使用甲烷数为80的天然气时，其热效率约为34％---36％。4)为了避免催化剂中毒，有些气体燃料不能采用(如垃圾填埋厂沼气等)。5)排气温度高。6)催化剂和空燃比传感器容易老化，而且一旦老化失效，将使有害排放物浓度急剧增加。b．稀燃发动机，带氧化催化后处理装置，基本特征有：1)在宽广的空燃比范围内，NOx排放量令人满意。2)可以采用高增压的方式得到高的

6、平均有效压力(12bar～14bar)。3)热效率较高，当压缩比为12，使用甲烷数为80的天然气时，热效率可达37％～41％。4)对气体性质的适应能力强，若不使用氧化催化装置，则气体种类不受限制。5)对燃烧过程的稳定性要求高。6)氧化催化装置中对甲烷的转换率低。7)缸径超过190ram时，为降低NOx的排放，需采用预燃室式燃烧系统。按点火方式不同，天然气发动机大致可以分为：1)火花塞点火的天然气发动机2)柴油引燃的天然气发动机天然气发动机还可以按下列方式分类：1)按供气方式可分为缸外(进气管)预

7、混合供气及缸内直接喷气。缸外预混合供气还可分为混合气供气和喷气阀供气两种方式。2)按控制方式可分为机械式、电子式(开环、闭环)控制等。3)按增压与否分为增压与非增压方式。二、天然气在发动机上的应用形式与特点天然气可用于OTTO循环发动机，也可用于DIESEL循环发动机。两者的点火方式有所不同，前者采用电火花点燃方式，而后者采用压缩自然的柴汕引燃方式。人们习惯上又把气体燃料发动机划分为三种类型：单一燃料、双燃料和两用燃料。顾名思义，单一燃料发动机是专门燃用某种气体燃料的发动机，它采用OTTO循环工

8、作方式，以柴油机为基础设计的单一燃料发动机大多用燃气供给系统取代原有的燃油喷射系统，在气缸盖原喷油器的位置改装火花塞，而发发动机的其它基本结构基本保持不变。以汽油机为基础改装的单一燃料发动机结构上变动更少，与前者相比则更容易实现；双燃料发动机则采用压燃方式，以少量柴油引燃气体燃料与空气的混合气，既可以双燃料工作，l乜可以纯柴油工作；而两用燃料发动机是由汽油机加装燃气供给系统而成，同一台发动机既可燃用汽油又可燃用气体燃料。本文主要的研究对象是以柴油机为基础开发的单一燃料发动机。小型LPG单一燃料发