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理工大学毕业论文文献综述力帆620CNG汽车发动机动力分析及改良设计前言汽车的普及给人们带来舒适和便利的同时，也带来了环境污染和能源短缺。为此，世界各国广泛开展汽车替代燃料的研发工作，出现了电动汽车、天然气汽车、醇类燃料汽车、氢燃料汽车、太阳能汽车和混合动力汽车等。其中，电动车、混合动力车、燃料电池、氢动力等节能环保汽车还处于起步期，高昂的购置成本难以被公众接受；而天然气汽车以其低排放（相对清洁）和低成本优势，在世界范围内得到快速普及和推广成为21世纪汽车工业发展的一个重要方向，也是当前乃至未来几年清洁环保汽车最现实的选择。一、天然气发动机的优缺点及研究现状：1、压缩天然气的特点：①天然气是辛烷值较高的气态燃料，一般可达120以上，抗爆能力强，发动机运转平稳，噪声低。②对机动车润滑油的稀释作用小，燃烧性能好，气缸积碳少，不需经常更换润滑油和火花塞，可延长发动机的使用寿命③冬季起动性好。④车辆的加速性能比汽油车稍差。⑤加气车辆行驶半径小，一次加气的行驶里程低于汽油车，但如汽油和天然气同时加满，则一次充装行驶的半径加大。2、压缩天然气研究：汽油车可在原供油系统保留不变的情况下，加装一套车用燃气装置，实现燃气、燃油两种功能，使得汽车对燃料适应性大大增强，同时油气转换只需一个切换开关，任何时候都可以迅速转换，操作非常简单。目前，汽车排放的尾气已成为我国各城市的大气主要污染源，而天然气是目前广泛被人们认定为最佳的使用燃料，压缩天然气在燃烧过程中，污染极小，排放的废气中不含铅，基本不含硫化物，与汽油车相比，一氧化碳减少97%，碳氢化合物减少72%,氮氧化物减少39%。因此环保效益十分显著。与汽油相比，压缩天然气本身就是相对安全的燃料。在美国天然气汽车发生的多起碰撞事故中，天然气系统均未引起过爆炸或着火。双燃料发动机改造技术是在原有发动机基础上增设了天然气燃料供应系统，发动机本身结构参数未作改动，仍按汽、柴油等液体燃料设计。由于发动机结构参数的制约，致使天然气发动机的动力性能有所下降，下降幅度为10%-20%，其原因主要在于单位时间内输入发动机的燃料热量较汽柴油少，通过适当增大发动机压缩比，可使其动力性能得以提高，但尾气排放物也有所增加，因此双燃料发动机的燃烧工况优化调整十分重要。有经验表明，如调整合理得当，其动力性能下降幅度可控制在5%左右，该幅度对于在城市内行驶的车辆来说是可以接受的，但作为双燃料汽车如何调整发动机使其达到对两种燃料都能适应的最理工大学毕业论文文献综述佳工况，尚需进一步研究。3、天然气发动机现状：天然气汽车是目前世界上公认的高节能、低污染、经济、安全的新型代用燃料汽车，燃气汽车由于在环保和节能方面的优势，倍受世界各国政府的高度重视，并得到了强有力的推进。目前，燃气汽车由西欧到北美、澳洲、东欧、亚洲、南美，从而在世界范围形成发展高潮。燃气汽车保有量的增加及使用率的提高极大的增加了燃气汽车的能源替代效益。据不完全统计，2004年度19个重点推广应用城市(地区)累计消耗LPG34.8万t，CNG9.4亿m3，替代燃油达116万t，燃油替代效益逐步显现。中国天然气在能源消费的比例预计在2010年达到5.3％，远远低于世界25％的平均水平，国内各大公司在加快开发天然气资源，并建设以西气东输、陕京线、川气东送为代表的长输天然气管网，完善了国内天然气管网的布局，使用天然气的城市越来越多，加快了今后几年国内天然气的消费，预计到2020年全国天然气消费将达到3850亿m3，而到2030年将会达到6000亿m3。4、天然气汽车存在的问题：①供气体系建设困难②动力性较低③汽车储气瓶占用空间较大④汽车用户的初始投入费用较大⑤柴油汽车相比，天然气汽车的制造成本较高，其中整车成本高15％～25％，发动机成本高30％一55％。⑥天然气发动机工作温度较高，对零部件的可靠性要求较高。二、天然气发动机原理及动力性：CNG是压缩天然气英语单词的缩写；车用压缩天然气的工作压力在20Mpa以内．在25Mpa压缩状态下的天然气体积接近标准状态下的1/250。甲烷沸点是-162度，沸点就是液体变成气体所需的温度。因而在高于-164度的温度条件下，无论加大压力。甲烷都不会液化，为了在大气温度条件下多储气或减少储气容器尺寸，只能进行压缩。当前车用储气瓶的压力一般都为20Mpa，因而机械设计的壁厚较大，导致气瓶质量较大，如水容积为50L的3300CrMo的金属气瓶，每只重约60公斤。需要强调理工大学毕业论文文献综述说明的是，气瓶压力虽高，但由于严格按高压容器设计、制造和检验，并进行了火烧试验、爆炸(冲击载荷)试验和枪击(集中冲击载荷枪实弹)试验等三项试验，因而是绝对安全可靠的。CNG汽车和汽油汽车的碰撞试验表明，碰撞中汽油汽车油箱着火燃烧。而CNG汽车则安然无恙。甲烷的辛烷值高达130。抗爆震性很好，甲烷分子量小，H/C高达4，燃烧性很好，因而，用CNG作燃料的汽车发动机震动小、噪音小，排气中有害物质含量很少，汽车引擎寿命则自然延长。所以，CNG是一种优质汽车燃料。当发动机启动后．天然气便从储气瓶流入燃料软管中。在发动机附近，天然气将进入压力调节器从而实现降压。然后，天然气将进入多点气体燃料喷射系统，该系统会将其引入气缸中。传感器和计算机将对燃料和空气的混合气体进行调节。以便火塞点燃天然气时，燃烧更有效。1、天然气汽车发动机及电器部分的技术要求：①提高点火能量②最佳点火提前角③影响点火提前角的因素(1)发动机转速对点火提前角的影响，发动机转速越高点火角越大。(2)进气支管绝对压力(负荷)对点火提前角的影响，在同一转速下，发动机负荷增大(节气门开度增大)吸人气缸内的混合气增多。压缩行程终了时的压力和温度增高，残存废气量相对减少。使燃烧速度加快因此最佳点火提前角随负荷增加而减少。（3）影响点火提前角的其它因素，发动机燃烧室形状。燃烧室内温度、空燃比、燃气品质、大气压力、冷却水温度、海拔高度等。(4)辛烷值对点火提前角的影响。④提高充气效率由于天然气的燃烧温度比汽油高300多度．会造成发动机水温高、排气温度高、进气温度高．进气温度高后造成空气密度小空燃比浓，发动机功率下降。燃烧温度高热膨胀大，这就要求发动机的气门间隙要比原来用汽油时的大，气门间隙调整为原车标准的上限．每半年检查一次：发动机各缸缸压是否达到原车标准的85％以上．且压力差不得超过平均缸压的5％：发动机真空吸力是否达到标准小于一0.0567MPa或大于430毫米汞拄；空滤器每十天做一次保养，定期更换一次：定期清理发动机水道和水箱的水垢，增大发动机的扇热面积；定期对节气门进行清洗．保证进气支管不漏气：机油应做到定期检查，机油过多造成功率下降，发动机温度过高，加速性能慢，气耗高，缺机油会造成发动机磨损大，机油应选用CNG专用机油。尽管截止到2003年底．已有8万多辆天然气汽车在运行。但是绝大多数都是在原汽油车的基础上改造而成的。许多车的天然气供给系统也采用电子控制闭环系统，使汽车的燃料经济性、排放特性大为提高，但是，还是存在一个问题，即动力性下降，从而造成汽车在大、满负荷T况下动力不足。为满足汽车动力性的要求，大负荷工况下，以节气门位置信号为控制信号，大负荷工况下断气纯烧油，作为改善措施，即住小负荷理工大学毕业论文文献综述工况下，燃料的供给还是按原来的模式；在负荷达到某没定值时，由节气门位置信号控制，使燃气供给系统停止工作，同时自动切换到燃油系统，发动机转成燃用汽油。具体控制系统如图l所示。发动机工作在燃气挡，小负荷工况时，节气门开度小，信号电压小，三极管导通，继电器通电，常开触点闭合，发动机燃用天然气。当节气门开度大到某一设定值，节气门位置传感器产生的电压经过运算处理后，使三极管截止，继电器断电，常开触点断开，ECU和仿真器断电不工作。燃气电磁阀关闭，同时，汽油泵通电运转供油，发动机燃用汽油，其中ECU为供气装置的中央处理器，而模拟器在燃用汽油时，接通喷油器控制电路，保持汽油喷射系统的正常工作，使用燃气时切断汽油喷嘴的控制电路，间时向汽油ECU输入汽油喷射模拟信号，保持汽油ECU的正常工作。三、总结：CNG发动机，需要对原有的燃烧系统及其机构进行改进设计，同时为了进一步改善其经济性和排放性，还需要相应的采取一些特殊措施。比如压缩比的重新确定、燃烧室结构的再优化、气门和气门座圈的重新设计、点火能量的改变、改善燃料供给系统和点火系统、配气相位的改变、采用增压技术等。参考文献[1]周淑慧等。中国沿海地区天然气汽车发展模式选择。国际石油经济2010，18（4）[2]周怡沛等。中国CNG汽车市场，发展现状、趋势与策略。国际石油经济2009，17（10）[3]崔建国等。压缩天然气汽车改装中的几个问题。中国石油化工[4]郭宗华等。压缩天然气汽车的特点。煤气与热力2004年2月第24卷第2期[5]封年。天然气汽车应用技术。科技传播2014（12）[6]杨山顺等。天然气汽车现状和发展趋势简析。城市燃气2011（08）[7]彭红涛。天然气汽车发展中存在的问题及对策研究。煤气与热力2006（3）[8]陈基杰等。天然气汽车的现状及发展趋势。城市公共事业2003，17（6）[9]温军英。天然气汽车的发展与应用。煤气与热力2005（5）[10]林在犁等。世界能源状况及车用天然气发动机技术发展。柴油机2005（4）[11]魏继军等。浅谈天然气汽车的改装和原理。科技向导2012年第21期[12]崔树亭。浅谈汽车发动机的构造原理及维护保养。科技向导2012年第16期理工大学毕业论文文献综述[13]欧翔飞等。国内压缩天然气汽车产业发展分析。天然气工业第27卷第4期[14]邵恩坡。发展天然气汽车存在的问题及对策。节能技术2005年11月[15]陈国璋。CNG汽车节油新技术的应用。油田地面工程第10卷第6期[16]张树平等。CNG汽车改装技术和效益分析。甘肃科技2009年12月[17]马其华等。CNG、汽油两用汽车发动机动力性分析及改善研究。拖拉机与农用运输车2009年12月