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摘 要
為了解決日益嚴重的環(huán)境污染和能源危機的問題，開發(fā)了一種以天然氣和柴油為燃料的電控雙燃料發(fā)動機。它是在電控柴油機的基礎(chǔ)上改裝而成的，采用柴油引燃天然氣的方式來工作。由于只需另外加裝一套天然氣供給系統(tǒng)，適當改變一下燃料供給策略，對原柴油機不必作什么改動，故改裝簡單、成本低。但改裝后天然氣替代率高，發(fā)動機排放性明顯改善。
本設(shè)計是在原YC6108電控柴油機的基礎(chǔ)上，設(shè)計安裝一套天然氣供給系統(tǒng)，并充分利用原柴油機上的電控系統(tǒng)，通過加裝相關(guān)傳感器，精確控制柴油引燃量和天然氣的供給量，來提高原發(fā)動機的經(jīng)濟性和排放性。具體來說，一方面分析了電控天然氣發(fā)動機燃料供給策略，對天然氣供給系統(tǒng)進行了整體設(shè)計；另一方面重點設(shè)計了天然氣供給系統(tǒng)的一些主要專用裝置，如：氣瓶、瓶口閥、手動關(guān)閉閥、充氣閥、燃氣壓力調(diào)節(jié)器、加溫器等，對其它所需部件按國家標準進行了選用；同時還根據(jù)公交車車架，對天然氣供給系統(tǒng)布置與安裝進行了分析與設(shè)計。
關(guān)鍵詞： 柴油機； 天然氣； 雙燃料發(fā)動機； 供氣系統(tǒng)
Abstract
In order to solve the increasingly serious energy crisis and environmental pollution problems, we develop a electronically controlled dual-fuel engine natural for natural gas and diesel fuel. It is Modified by a electronically controlled engine, and work by diesel igniting the natural gas. We only add a natural gas supply system on the diesel engine, and give some appropriate changes in the fuel supply strategy, but the diesel engines emissions significantly improved.
We develop this electronically controlled dual-fuel engine on the basis of the YC6108 Diesel Engine. We make full use of the electronic control system on the diesel engine and precisely control the diesel and natural gas supply to improve the engine of the economy and emissions. On the one hand, we analyze fuel supply strategy, and design the gas supply system; On the other hand, we focused on the design of the gas supply system for some major installations, such as: the cylinder, the cylinder valve, filling gas Valves, gas pressure regulator, heating regulator, etc. We also design the gas supply system layout and installation under the bus frame.
Key words： Diesel engine; Natural gas; Dual-fuel diesel engine; Gas supply system
目 錄
1 前言 1
2 原始設(shè)計數(shù)據(jù) 2
2．1 柴油機數(shù)據(jù) 2
2．2 公交車數(shù)據(jù) 3
3 系統(tǒng)整體設(shè)計 4
3．1 控制原理設(shè)計 4
3．2 各部件功用 4
3．2．1 氣瓶 4
3．2．2 壓力調(diào)節(jié)器 5
3．2．3 氣體流量閥 5
3．2．4 中央控制器 5
3．2．5 油門位置傳感器 5
3．2．6 柴油油量控制器 5
3．2．7 冷卻水溫度傳感器 6
3．2．8 控制面板 6
4 儲氣系統(tǒng)設(shè)計 7
4．1 氣瓶設(shè)計 7
4．1．1 材料選擇 7
4．1．2 儲氣壓力確定 7
4．1．3 結(jié)構(gòu)設(shè)計 8
4．1．4 尺寸設(shè)計 8
4．2 手動關(guān)閉閥設(shè)計 9
4．2．1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 9
4．2．1 閥桿設(shè)計 10
4．3 瓶口閥設(shè)計 13
4．3．1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 13
4．3．2 泄放直徑校核 14
4．4 充氣閥設(shè)計 15
4．5 其它部件選用 16
5 供給系統(tǒng)設(shè)計 17
5．1 燃氣壓力調(diào)節(jié)器設(shè)計 17
5．1．1 結(jié)構(gòu)設(shè)計 17
5．1．2 閥口設(shè)計 18
5．1．3 密封膜片設(shè)計 20
5．1．4 彈簧設(shè)計 21
5．3 加溫器設(shè)計 25
5．3 其它部件選用 26
6 總體布置 27
6．1 氣瓶布置 27
6．2 氣瓶架設(shè)計校核 30
7 結(jié)束語 32
參考文獻 33
致 謝 34
1
1 前言
隨著社會發(fā)展，汽車保有量的不斷增多，由汽車導致的環(huán)境污染和能源危機的問題日益嚴重。為汽車尋找清潔而且豐富的替代燃料，從而提高發(fā)動機的經(jīng)濟性和排放性，已成為相關(guān)研究技術(shù)人員迫切需要解決的問題。天然氣繼煤碳、石油之后，作為三大能源之一。在煤碳、石油大量開采和耗盡下，天然氣的儲量顯得比較豐富。同時它具有使用、儲存方便，熱效率高，燃燒清潔等優(yōu)點，對天然氣的開發(fā)和使用受到各國重視。
用天然氣替代常規(guī)的汽油或柴油作為汽車燃料具有很多優(yōu)點。最大的好處在于環(huán)保方面，不但排放性能優(yōu)，而且汽車噪音也低；同時把傳統(tǒng)汽車改裝成天然氣汽車只需要在原發(fā)動機上加裝一套天然氣供給系統(tǒng)，改裝方便、成本低；此外，天然氣汽車安全性高。天然氣是一種高燃點的輕量氣體，在通常的溫度和壓力下比汽油更安全。天然氣本身無毒、無腐蝕性和非致癌的，即使泄漏也不會對土地或水形成威脅。在我國天然氣儲量相當豐富。據(jù)統(tǒng)計我國天然氣總資源量約為５４萬億立方米，天然氣可采資源總量為14 ~ 22萬億立方米。天然氣資源總量列世界第五位、亞洲第一位。所以在我國發(fā)展天然氣汽車，開發(fā)天然氣發(fā)動機前景廣闊。
天然氣發(fā)動機發(fā)展大致經(jīng)歷了三個階段：第一代產(chǎn)品是機械式，第二代屬于簡單閉環(huán)控制，第三代是采用電控噴射CNG技術(shù)。具體來說，天然氣發(fā)動機經(jīng)歷了從最先汽油機改裝到柴油機改裝，最后到專門根據(jù)天然氣特性設(shè)計發(fā)動機階段。同時燃料也經(jīng)歷了從雙用燃料、雙燃料到單用燃料過程。在這發(fā)展過程中，產(chǎn)生了許多技術(shù)，如：增壓中冷技術(shù)、燃燒稀燃技術(shù)、天然氣缸內(nèi)噴射技術(shù)、天然氣發(fā)動機閉環(huán)電控技術(shù)、天然氣零部件開發(fā)可靠性技術(shù)、天然氣催化器應(yīng)用技術(shù)等。
就目前我國天然氣發(fā)動機發(fā)展上看，大多是在原汽油發(fā)動機的基礎(chǔ)上加裝一套天然氣供給系統(tǒng)，開發(fā)成汽油-天然氣雙用發(fā)動機?？刂菩问蕉酁闄C械式的，天然氣供給方式多為混合器預混合式。我們知道汽油—天然氣雙用發(fā)動機天然氣替代率低，同時機械式控制不精確的自身缺陷，混合器預混合式天然氣-空氣混合不均等原因，實際發(fā)動機排放性改善并不大。
鑒于以上情況和對城市環(huán)境造成很大污染的公交車大多很用柴油機，在柴油機的基礎(chǔ)上開發(fā)一款電控天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機。電控天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機是在原電控柴油機的基礎(chǔ)上，設(shè)計安裝一套天然氣供給系統(tǒng)，用少量柴油引燃天然氣來工作。充分利用柴油機上的電控系統(tǒng)，來精確控制柴油引燃量和天然氣的供給量。達到提高天然氣替代率，提高原發(fā)動機的經(jīng)濟性和排放性的目的。