天然气发动机

摘要： 为了提高大缸径船用多点喷射稀薄燃烧天然气发动机在中低负荷下的缸内火焰传播速度及燃烧效率,进而优化发动机燃烧和排放,以喷气策略为切入点,采用台架试验与仿真两种方法,分别研究喷气方向与位置、喷气压力以及喷气时刻对发动机燃烧及排放的影响。结果表明:喷气方向与进气气流垂直可以增强扰动作用,喷气位置距气门远可以增加燃气射流在进气道中行进的距离,进而增加进气混合的均匀性,使浓混合气分布靠近火花塞,燃烧及排放明显改善;喷气压力采用较高的736.63 kPa时可以增加喷射动能,提高缸内湍流强度、进气混合均匀性同时适应缸内大尺度掺混,使燃烧和排放更优;随着喷气时刻的推迟,在点火时,缸内混合气形成明显的分层现象,混合气浓度自上而下逐渐降低,火花塞附近浓混合气利于火核发展,火焰传播速度加快,燃气燃烧效率提高。该文结果为实现大缸径船用天然气发动机高效清洁燃烧提供了理论依据。

摘要： 根据国六天然气发动机的技术路线和燃气系统零部件技术状态,分析燃气系统零部件如何优化提升满足天然气发动机技术发展的需求。本文主要通过对燃气管、稳压器、燃气滤清器和燃气喷射阀四个燃气系统零部件进行优化分析,使燃气系统可以满足国六天然气发动机技术发展的需求。

摘要： 基于发动机实际工况的EGR冷却器性能评估,探究水流量和EGR冷却器进水温度对EGR冷却器性能指标和可靠性指标的影响;探究不同结构EGR冷却器的性能差别。

摘要： 低碳发展和能源转型是当今全球关注的焦点。在推动业务增长的同时,承担自身的环境责任是众多企业的目标。为此,企业亟需新的能源解决方案,在保证运营效率的同时实现可持续发展。作为柴油和天然气发动机、工业用燃气轮机以及电传动内燃机车领域的全球制造企业,卡特彼勒一直在能源的高效和清洁利用领域积极探索。半个多世纪以来,卡特彼勒以创新和整合为核心,凭借垂直整合能力。

摘要： 重型车辆的整车排放测试是国Ⅵ排放法规的重要测试项目之一。以满足国Ⅵ排放法规的重型天然气发动机为研究对象,分别进行发动机台架WHTC循环和整车实际道路排放PEMS测试,并将发动机运行工况、排放测试结果进行对比分析。研究发现,两种排放测试方法发动机运行工况有一定的相似性,但是WHTC循环测试时发动机排温上升较快且过量空气系数波动较小,三元催化器的催化转化效率较高。两种测试方法下污染物排放均满足国Ⅵ排放限值,但是由于发动机运行工况及外界条件的变化,两者之间的排放存在着一定的差异,发动机台架WHTC循环排放值较低,NO_(x)的比排放值相差16.41%,CO排放相差20.2%,THC排放相差15.8%。发动机在进行开发标定时需要兼顾两种工况,对排放留出更宽裕度。

摘要： 针对某型天然气发动机活塞断裂故障,运用化学成分分析、断面宏观和微观观察、能谱和金相分析等方法进行原因分析。结果表明活塞裂纹源处有缩孔、缩松等铸造缺陷。缩孔、缩松处O元素的重量百分比为30%以上,而且Mg元素偏析较为严重。铸造缺陷导致活塞在长期工作载荷下产生裂纹,最终引发活塞断裂故障。根据故障原因提出改进措施,并通过试验验证改进措施的有效性。

摘要： 为提高某天然气发动机制动性能,保证行车安全,在对不同发动机辅助制动形式进行分析及研究的基础上,确定采用缸内压缩释放制动的辅助制动形式;对装有缸内压缩释放制动的天然气发动机进行试验,测试气门升程、凸轮轴挺杆接触应力及发动机制动功率等参数,并对比同排量柴油机和天然气发动机的制动功率;进行整车道路试验,测试搭载缸内压缩释放制动系统天然气发动机的车辆制动性能。结果表明:天然气发动机装有缸内压缩释放制动系统可以有效增加制动功率,使车辆在下坡过程中车速降低、可控;天然气发动机制动功率比同排量柴油机小9.3%;采用脚踏板制动-缸内压缩释放制动形式,脚踏板使用频率较单脚踏板制动减少68%,较脚踏板制动-排气蝶阀制动减少58%;压缩释放制动系统能够有效延长车辆下坡行驶时间,制动更安全。

摘要： 对天然气重卡在冬季寒区运行时普遍存在起动困难的问题进行分析,确定起动困难的主要原因为发动机气缸内残留水蒸气过多,冷凝结冰导致火花塞无法点火。设计天然气发动机停机怠速自动排气控制策略,实现天然气发动机停机自动排气。实车测试结果表明:相同条件下,同一车辆再次起动成功率明显优于改善前,天然气发动机停机怠速自动排气控制策略切实可行,可为解决同类型故障提供参考。

摘要： 为了提高国六天然气发动机空燃比控制精度,以天然气发动机混合器模块硬件结构为基础,设计天然气发动机混合器模块的模型,应用节流公式建立节气门和渐缩喷管模型、理想空气方程建立混合管段模型,并应用欧拉修正方法解决发动机瞬态运行过程中复杂非线性系统无法收敛问题;采集试验台架信号数据作为输入进行仿真与测试。结果表明混合器模型准确、有效,采用欧拉修正方法后,进气流量计算精度得到极大提高,未出现计算发散现象。

摘要： 为解决天然气发动机作为船舶主机时动态特性差以及低负荷性能差等问题,本文在电机快速响应优势上提出基于逻辑门限算法的动态协调切换控制策略。针对天然气发动机低负荷和电池最佳工作区间进行分析得到工作模式的切换条件,建立适合于船舶并联气电混合动力的切换控制策略;由于2种动力源的动态响应不同,加入动态协调算法来提升切换控制策略的性能。结果表明:动态协调算法可使天然气发动机稳定时间维持在3 s内,通过天然气发动机转速变化率和转速稳定时间验证了所提策略的可靠性和有效性。

摘要： 本文通过三维仿真的方法,在原机6mm、8mm两种管径的单孔喷管基础上,通过改变喷孔中心线与进气来流方向的夹角,研究燃气喷射方向对带有双进气道天然气发动机在进气道内和缸内混合气形成及燃烧特性的影响规律.结果表明:与两种原机单孔喷管相比,当采用6mm侧壁打孔喷管时,适当地减小喷孔中心线与进气来流方向的夹角,能够实现缸内混合气浓度的合理分布,加快缸内混合气的燃烧速率;当采用8mm侧壁打孔喷管时,适当地增大喷孔中心线与进气来流方向的夹角,能加强进气歧管内燃气的混合质量,提高发动机的燃烧性能.

摘要： 利用统计分析和小波变换方法对稀燃天然气发动机燃烧循环波动特征进行分析.试验是在800r/min和25％负荷下进行的,过量空气系数保持1.6不变,研究歧管燃气喷射正时(GIT)对发动机燃烧循环波动的影响规律,气体喷射正时在进气上止点后1°CA ATDC～120°CA ATDC范围变化.结果显示:采用较早的气体喷射(GIT=1和30°CA ATDC)时,IMEP时间序列主要呈现出能量较高的低频间歇性波动特征,随着GIT的增加,多循环燃烧过程向高频间歇波动转换,同时混杂着弱的低频震荡.

摘要： 在预燃室式天然气发动机中,预燃室喷孔的几何结构对于发动机燃烧和性能具有重要影响.为探索胜动12V190型天然气发动机预燃室喷孔的最优结构设计,本文通过三维数值模拟计算,分析了5个不同的预燃室喷孔直径和6种不同的预燃室喷孔长径比设计下的缸内燃烧过程,对比了各方案下所得的缸内压力、温度场、热效率和NOx排放.计算结果表明,预燃室喷孔直径过小易导致火焰淬熄,而过大的喷孔直径将导致火焰湍流射流强度减弱,针对本文研究的机型,较优的喷孔直径为2.5mm;在该喷孔直径下,较小的喷孔长径比有利于缸内燃烧更快地进行,使发动机获得更高的热效率.

摘要： 本文针对现阶段天然气发动机多点喷射技术中缺乏气阀喷气规律数据库以及相关测试技术导致控制系统的开发难以实现精确控制与柔性控制的难题,本文对燃气喷射阀喷气规律的测量方法进行研究,并搭建燃气喷射阀喷气规律测试的试验台,对影响气阀喷射规律的因素:喷射压力,喷气脉宽,驱动电流激励时间,驱动电流维持时间进行研究,对比相同工况下气阀的一致性,实现气阀的甄选.实验结果表明:激励时间和维持时间的大小虽然可以直接影响燃气喷射持续期,但是对于燃气喷射阀的稳态流量影响较小;改变驱动电流脉宽的情况下燃气喷射速率曲线呈现两种形状,当气阀处于较短的喷射脉宽工况下气阀开启不完全,导致喷气速率曲线缺少稳定流速阶段状态呈现三角形.对于中长脉宽工况下气阀完全开启喷气过程具有稳定流动阶段,速率曲线呈现梯形;实验发现高喷射压力对气阀的开启有一定的抑制作用,会使气阀的喷气持续期减小.

摘要： 润滑油自燃是造成天然气发动机异常燃烧的重要原因之一.润滑油蒸发是自燃的关键子过程,掌握其蒸发特性对于研究天然气发动机异常燃烧机理具有重要的意义.本文建立了一种混合多组分模型,考虑气相多组分扩散对气相传质的影响,修正Stefan流速度,严格保证组分传输守恒,模拟结果与实验吻合较好.结合天然气发动机缸内工况,用该模型计算润滑油液滴蒸发,发现加热段随甲烷浓度的增加而增长,而蒸发率与甲烷的关系受压力影响,并且蒸发特性与分子量有关.

摘要： 中缅原油管道的输油泵由CAT天然气发动机直接驱动,作为CAT冷却系统核心设备的空冷器主要由电机、皮带、风扇、翅片等组成,而各元件尤其是轴承磨损是空冷器设备故障导致泵机组停机的常见问题,但设备系统本身仅有开关量,不能实时监控系统运行状态.为了保障管道平稳安全运行,通过设计以检测轴承X-Y-Z轴振动为主、空冷器运行环境噪音为辅的系统,对空冷器轴承等元件的运行工况进行实时诊断分析.经现场实际安装应用,该监测系统能够为技术人员和调度人员提供可靠的运行数据,减少CAT机组因为空冷器故障而发生的异常停机,保障输油管道的安全平稳运行.

摘要： 天然气发动机在固定式发电机、道路和非道路车辆以及船舶领域得到越来越广泛的应用.针对一款大功率V型16缸天然气发动机排温高的问题,通过DOE计算优化配气正时,着重研究了米勒循环对排温的影响,与常规奥托循环相比,在保证相同功率的前提下,采用米勒循环能够降低涡前排温最高55°C,燃气耗下降12.4％,有效降低了发动机排温热风险,提高了燃气发动机的热效率.

摘要： 本文的研究结果是基于点燃式当量燃烧并引入外部EGR的燃气发动机,本文通过设计不同活塞型线改变燃烧室挤流比,一定条件下,挤流比越大,发动机燃烧速度越快,气耗率越低,CH4排放越低,NOx排放越高;通过设计不同进气道型式来改变进气道的涡流比和流量系数,在一定条件下涡流比越大发动机火焰传播期越短,燃烧越快,发动机经济性越好;通过设计不同配气相位分析米勒循环对发动机燃烧的影响,米勒强度越大发动机燃烧速度越慢,发动机燃气消耗率越差,NOx排放越低;点火能量提升燃烧速度略有提升,燃气消耗率下降,NOx排放略有增加,CH4排放略有降低;EGR率的增加降低了发动机的燃烧速度,但一定条件下EGR率的提高可以提升发动机热效率,EGR率可以有效抑制NOx的产生,但CH4排放会升高.

摘要： 采用可视化实验的方法,对预混合气参数对点火室射流点火特性的影响进行了研究.研究结果表明,加浓点火室内的预混合气可增大点火能量,加快点火响应,扩展稀燃极限;增加主燃室初始压力可使主燃室着火时刻提前,主燃室最大压力升高,有利于拓展稀燃极限;提高初始温度会导致主燃室内着火时刻延迟,最高压力降低,压升率减小,温度过高时甚至无法引燃预混合气.

摘要： 采用可视化实验的方法,对预混合气参数对点火室射流点火特性的影响进行了研究.研究结果表明,加浓点火室内的预混合气可增大点火能量,加快点火响应,扩展稀燃极限;增加主燃室初始压力可使主燃室着火时刻提前,主燃室最大压力升高,有利于拓展稀燃极限;提高初始温度会导致主燃室内着火时刻延迟,最高压力降低,压升率减小,温度过高时甚至无法引燃预混合气.

摘要： 本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种天然气发动机系统和天然气发动机系统的控制方法。本发明旨在解决通入气缸内的实际燃气量与气缸内空气所需燃气量存在较大误差的技术问题。为此目的，本发明提供了一种天然气发动机系统，天然气发动机系统包括气缸和进气管，进气管的一端与气缸连通，进气管的另一端分别与空气管路和燃气管路连通，且进气管上位于燃气管的上游位置设置有节流装置，天然气发动机系统还包括与节流装置电连接的控制器，控制器根据节流装置处流通的空气量控制燃气管路通入进气管内的燃气量。本发明根据节流装置处流通的空气量控制燃气管路通入进气管内的燃气量，以此减少燃气在进气管内的损失导致燃气量出现较大误差的现象。

摘要： 本发明提供了一种天然气发动机燃烧方法及使用该方法的增压天然气发动机，燃用天然气或者其它以甲烷为主要成分的气体燃料。所述发动机包括缸体、缸盖、活塞、曲柄连杆机构，进气系统、排气系统、燃气系统、点火系统、发动机控制器等。所述进气系统和排气系统上设有废气涡轮增压器，所述废气涡轮增压器由涡轮机和压缩机组成。所述燃气系统包括燃气喷射器，所述燃气喷射器安装在气缸盖上或者进气歧管上，燃气通过所述燃气喷射器喷入进气道。本发明所提供的增压天然气发动机，能够用较低的制造成本大幅度提高天然气发动机的动力性能和热效率。

摘要： 本发明属于天然气发动机技术领域，公开一种天然气发动机进气系统、天然气发动机及车辆，进气系统包括进气室、燃气喷射导管以及发动机汽缸盖，进气室包括进气总管、分配管以及导引室，进气总管内的混合气体通过分配腔进入导引室内，进而分配至各个缸盖进气腔室中，以进入对应的发动机汽缸，燃气喷射导管的喷射端伸至缸盖进气腔室的中后端，更靠近发动机汽缸，能够防止多点喷射时导致的燃气窜缸问题，提升发动机的瞬态响应性。混合气体进入进气室之后会先在进气总管内流动，期间压缩空气和EGR废气会进一步混合均匀，保证各缸的进气均匀性，使燃料达到理想当量比。

摘要： 本发明属于天然气发动机技术领域，公开了一种天然气发动机的燃烧系统、天然气发动机及车辆，天然气发动机的燃烧系统包括缸套、缸盖、活塞、火花塞、进气门、排气门和多个导流块，多个导流块设置于主燃室内，绕活塞的轴线均布设置，导流块上设置有导流面，从进气门进入的涡流气体经导流面导流后以滚流的形式流向预燃室，天然气发动机包括上述天然气发动机的燃烧系统，车辆包括上述天然气发动机。本发明中，通过设置主燃室，并在主燃室内设置多个导流块，能够有效防止失火。

摘要： 本发明公开了一种天然气发动机预喷量的控制方法、装置及天然气发动机，属于天然气发动机技术领域，其中，天然气发动机预喷量的控制方法包括获取排气管内部尾气的排气流量、进气总管的压力、气轨压力和天然气发动机的转速；基于排气流量，确定燃气的总流量；基于进气总管的压力和转速确定所需要的预喷比；根据预喷比和燃气的总流量确定预喷量；根据预喷量和气轨压力确定预喷时间；根据预喷时间确定喷射持续角，并控制天然气发动机以喷射持续角进行喷射。预喷量随着转速、进气总管的压力、气轨压力和排气流量等参数的变化进行调整，从而确保预喷量能够准确地实现控制，保证发动机工作在优选的状态区间内。

摘要： 本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种天然气发动机系统和天然气发动机系统的控制方法。本发明旨在解决通入气缸内的实际燃气量与气缸内空气所需燃气量存在较大误差的技术问题。为此目的，本发明提供了一种天然气发动机系统，天然气发动机系统包括气缸和进气管，进气管的一端与气缸连通，进气管的另一端分别与空气管路和燃气管路连通，且进气管上位于燃气管的上游位置设置有节流装置，天然气发动机系统还包括与节流装置电连接的控制器，控制器根据节流装置处流通的空气量控制燃气管路通入进气管内的燃气量。本发明根据节流装置处流通的空气量控制燃气管路通入进气管内的燃气量，以此减少燃气在进气管内的损失导致燃气量出现较大误差的现象。

摘要： 本实用新型涉及天然气发动机领域，公开了一种天然气发动机进气系统及天然气发动机，为每个进气道配设一个进气歧管，实现各缸进气歧管相对独立，通过进气总管为每个进气歧管提供空气，并为每个进气歧管配设一个燃气喷射导管，将燃气喷射导管的一端伸入对应的进气歧管内并至少延伸至该进气歧管的中部下游，用于将天然气喷射至对应的进气道内。一方面能将喷射在进气道的燃气限制在对应气缸的进气歧管内，有效避免进气道的残留燃气进入其它气缸，有利于精确控制每一缸的空燃比，提高各缸的进气一致性，减小各缸之间的燃烧差异，降低循环变动；另一方面空气和天然气在各缸的进气道内率先进行预混，提高了进气的混合均匀性，提高天然气发动机的性能。

摘要： 本实用新型公开了一种天然气发动机用进气歧管水蒸气喷射系统，包括水蒸气喷射控制器、以及通过导管依次连接的水箱、过滤器、水泵、热交换器和水蒸气喷嘴，所述热交换器同时连接天然气发动机的排气歧管进行换热，所述的水蒸气喷嘴连接天然气发动机的进气歧管，所述导管上设置有水蒸气温度/压力传感器，所述的水蒸气喷射控制器通过电路分别连接水泵、水蒸气温度/压力传感器、天然气发动机内的参数传感器组。本实用新型还公开了一种天然气发动机。本实用新型利用水蒸气的高比热特性降低天然气发动机缸内的燃烧温度，实现天然气发动机NOx排放量、热负荷以及爆震趋势的降低。

摘要： 本实用新型涉及发动机控制技术领域，公开了一种天然气发动机防喘振系统、天然气发动机及车辆，该天然气发动机防喘振系统的空气滤清器、增压器、中冷器、节气门和混合器通过管道依次连接，混合器上设有天然气入口，防喘振阀的进气口通过管道与中冷器和节气门之间的管道连接，压力缓冲器的进气口与防喘振阀的出气口连通，压力缓冲器的出气口与空气滤清器和增压器之间的管道连接，压力缓冲器的容积大于连接压力缓冲器的进气口和防喘振阀的排气口之间的管道的容积。该天然气发动机防喘振系统能够缓解回流到增压器内的空气在增压器的入口处产生压力波动，同时增长了空气回流到增压器内的使用时长。

摘要： 本实用新型提供了一种天然气发动机火花塞衬套，包括衬套本体，衬套本体的底部设置有支撑面，还包括可沿衬套本体的轴向变形的环形密封垫片，环形密封垫片卡设在衬套本体底部，支撑面通过环形密封垫片与气缸盖安装孔底部密封配合。本实用新型将衬套本体与环形密封垫片预装配在一起形成整体结构，装配时环形密封垫片不会脱落，而且装配过程中，环形密封垫片会受力发生变形，保证环形密封垫片与衬套本体及气缸盖安装孔底部的密封，故本实用新型提供的天然气发动机火花塞衬套能够在提高密封效果的同时便于装配，进而提高了工作效率。本实用新型还提供了一种具有上述天然气发动机火花塞衬套的天然气发动机点火系统。