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天然气汽车——天然气掺氢发动机

发布时间: 2014-03-31     来源:

 

第一部分:概述
第二部分:技术原理
第三部分:部分参考文献
 
概述
a)  燃气汽车燃气汽车主要有压缩天然气汽车(.简称LPG汽车或LPGV)和压缩天然气汽车(简称CNG汽车或CNGV)。顾名思义,LPG汽车是以液化石油气为燃料,CNG汽车是以压缩天然气为燃料。燃气汽车的CO排放量比汽油车减少90%以上,碳氢化合物排放减少70%以上,氮氧化合物排放减少35%以上,是目前较为实用的低排放汽车
b) 按燃料使用状态的分类
  按照燃料使用状况的不同,天然气汽车可分为:
  专用燃料天然气汽车。发动机只使用天然气作为燃料。
  两用燃料天然气汽车。既可以使用天然气也可以使用汽油作为燃料。
双燃料天然气汽车。可以同时使用液体燃料和天然气
c) 天然气汽车主要部件:减压器,混合器或喷规;开环防真器1套或燃气电脑一只;转换开关总成 1套;动力调节阀或天然气过滤器1只;高压钢管φ6×10.8KG;导气管1只;排气管1米;稳固件包1包;低压管φ191米;低压管φ16 0.3米;卡箍φ16-27 4只;卡箍φ22-φ32 1只;卡箍φ34 1只;充气阀1。气瓶及气瓶支架一组。
 
技术原理
a) 天然气掺氢配合废气再循环发动机
研究结果表明:引入废气再循环(EGR)会使发动机功率降低,但掺氢可以提高大值工况下的发动机功率.有效燃油消耗率随乒的增大呈现先减小后增大的趋势,在5%时达到最低,有效燃油消耗率随 (H2)的增大而降低.天然气掺氢后NOx排放增加,引入EGR使NOx排放得到降低,此降低效果在大掺氢比情况下更为显著.在西较大时,天然气掺氢具有较好的效果.HCCO排放随的增大而增加,随 (H2)的增大而降低。当10%、 (H2)20%时,发动机可获得较好的综合性能。
b) 不同掺氢比对温室气体减排的影响
1NOx排放   过量空气系数小于12左右时,随着过量空气系数的增加,NO。排放量增加,这是因为NO。是在高温富氧的条件下生成的,而过浓的混合气不能提供给生成NO。所需的足够的氧气.当过量空气系数大于I2时,随着过量空气系数的不断增加,NO。排放量逐渐降低,这是因为稀燃导致缸内温度降低抑制了NO。的生成.在足够稀的情况下,NO。排放量可降低至很低的水平.对于掺氢比为25%的HCNG燃料在l 400 rmin10%节气门开度的工况下,NO。排放量在过量空气系数为20时比为14时降低约955%.在过量空气系数大于12的范围内,当过量空气系数一定时,随着掺氢比的增加,NO。排放量增加,这主要是由于燃氢造成燃烧温度增加.如图
 
各种种掺氢比下NOx排放量随过量空气系数的变化
(2)HC排放    过量空气系数小于12左右时,随着过量空气系数的增加,HC排放量降低,这是由于在较浓混合气的条件下,氧气量不够充足不能保证完全燃烧,使得未燃HC排放量增加.而过量空气系数大于12左右时,由于混合气浓度较低,随着稀燃程度的增加,燃烧温度降低,燃烧不稳定,造成失火,HC排放量升高.对于掺氢比为25%的HCNG燃料在1 400 rmin10%节气门开度的工况下,HC排放量在过量空气系数为20时比为14时升高约456%.在过量空气系数12附近,HC排放降到最低值,随着掺氢比的增加,HC排放最低值所对应的过量空气系数随之增加.此时混合气不致过稀,排温较高,有利于对由淬熄效应产生的未燃HC进一步氧化。
 
2    各种掺氢比下HC排放量随过量空气系数的变化
c)火花点火式发动机排放性能
掺氢比一定时, A的变化如图3所示。从中看出:发动机在燃用不同掺氢比的CNG/H2燃料时,CO2排放量在A=1.0时达到最大值;若A<1.0A>1.0时达到最大值;;若A<1.0,混合气体燃料中的碳原子由于缺氧而难以完全氧化,从而形成并排放出大量的CO,此时CO2排放量小于A=1.0是的排放量;若A>1.0,随着A的增加,可燃混合气中含碳量减少,CO2排放逐渐减少。在A过大时,由于发动机循环不断变化,所以发生不完全燃烧甚至出现循环失火,致使HC排放量较高,CO2排放量急剧减少。
 
不同掺氢比下C02排放量与A的关系
 
参考文献
[1] 姜雪胡二江巩静,天然气掺氢配合废气再循环发动机的性能及排放研究,西安交通大学学报20095月第43卷第5
[2] 刘海全马凡华殷勇,天然气掺氢发动机的研究现状和发展趋势,车用发动机20068月第4(总第164)
[3] 许健张欣刘建华,天然气掺氢发动机性能与排放试验,北京交通大学学报2009833卷第4
[4] 刘兵,黄佐华,曾科等,天然气掺氢火花点火式发动机排放性能研究,西安交通大学学报20082月第42卷第2