李凱的論文翻譯

1、小型工業(yè)機(jī)車上天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)小型工業(yè)機(jī)車上天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)的對(duì)比和柴油機(jī)的對(duì)比摘要摘要本文論述了將VMMoti公司生產(chǎn)的排量為2.8L的四缸渦輪增壓柴油機(jī)改造為以壓縮天然氣為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程。改造的主要目標(biāo)是保證發(fā)動(dòng)機(jī)最佳動(dòng)力性能，將工程成本降至最低。試驗(yàn)和一維循環(huán)模擬促進(jìn)了這種新型發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展。第一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)模型已經(jīng)建成并在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)臺(tái)架上進(jìn)行了精密的測(cè)試。發(fā)動(dòng)機(jī)的仿真模擬作為一種優(yōu)化工具得到應(yīng)用，而以上的測(cè)試數(shù)據(jù)證實(shí)了發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模擬

2、的可靠性，并指明發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步發(fā)展的方向。引言引言一些工業(yè)機(jī)車（如道路清掃車、叉車等）是由配備了機(jī)械燃油噴射系統(tǒng)的小排量的渦輪增壓直噴柴油機(jī)提供動(dòng)力的。這些柴油機(jī)在減小自身總體積，保持較低燃油消耗率的情況下，轉(zhuǎn)速在25003000（轉(zhuǎn)分鐘）時(shí)一般能提供最大為4070kw的制動(dòng)功率。然而，現(xiàn)在的技術(shù)很難使這種類型的柴油機(jī)達(dá)到未來(lái)尾氣排放的要求，將要用到的高壓燃油噴射系統(tǒng)、冷卻EGR技術(shù)、催化劑、微粒捕捉器等又會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)成本增加。因此，

3、天然氣作為柴油替代品的研究成了令人矚目方向，這種替代品可以限制發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)的柴油機(jī)相比，壓縮天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)是污染物的低排放。由于混合氣中合理的碳?xì)浔壤爸饕紵a(chǎn)物（CO2和H2O）的后處理，排放物中幾乎沒(méi)有微粒，含有少量NOx。CO2的排放也得到降低。所以，如果不考慮未燃HC中甲烷的存在，潛在的溫室氣體可以降低到25%。然而，測(cè)得甲烷的全球儲(chǔ)量要比石油豐富的多。將一臺(tái)柴油機(jī)改造成天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)所必需的條件可以總結(jié)如下

4、：?配備與柴油機(jī)不同的燃油計(jì)量系統(tǒng)；?增加點(diǎn)火系統(tǒng)；?增加一個(gè)三元催化轉(zhuǎn)換器和一個(gè)空燃比控制系統(tǒng)（有ECU和氧傳感器的閉環(huán)電路）；?降低壓縮比。最新的文獻(xiàn)資料指出有必要為天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)一種新型的燃燒室。無(wú)需對(duì)氣缸蓋（一般較平）做改動(dòng)，只在活塞頂上設(shè)置一個(gè)淺盤式凹坑并增加氣流擠壓高度可以使對(duì)燃燒室的改動(dòng)達(dá)到最小并且能獲得理想的壓縮比。這種方案的缺點(diǎn)是燃燒室不夠緊湊，即體面比比較大。另外，如果不對(duì)進(jìn)氣口進(jìn)行改造，像稀薄燃燒等一些先進(jìn)的燃燒

5、技術(shù)將不能在這種發(fā)動(dòng)機(jī)上得到應(yīng)用?；钊闹亓恳话銜?huì)減輕，因此曲軸不再平衡，所以要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)底部部件的設(shè)計(jì)進(jìn)行修改。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速提高，例如從3000（轉(zhuǎn)分鐘）提高到4500（轉(zhuǎn)分鐘）時(shí)，這種修改有著特別重要的意義。在此次對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的改造中，氣門機(jī)構(gòu)的配件也需要改進(jìn)。如今，增壓柴油機(jī)得到普遍的應(yīng)用，因此，我們可以選擇使用自然吸氣式柴油機(jī)或者渦輪增壓式柴油機(jī)。在一份最新的報(bào)告中Umierski和Hchtebrok證實(shí)了排量為1.9L的四缸渦輪增

6、壓直噴式高速柴油機(jī)在保留原來(lái)的可變噴嘴增壓器的基礎(chǔ)上可以改造成壓縮天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。改造后的發(fā)動(dòng)機(jī)可以達(dá)到與高速直噴發(fā)動(dòng)機(jī)同樣大的轉(zhuǎn)矩和燃油消耗率，卻有著較低的NOx和CO2的排放。這得益于采用了快速燃燒技術(shù)：改進(jìn)燃燒室和進(jìn)氣口形狀以加強(qiáng)氣流擾動(dòng)，再加上高壓縮比（14.5）和高的進(jìn)氣壓力，使得燃燒較稀的混合氣（相對(duì)空燃比為1.351.65）成為可能。本文作者已經(jīng)在VM實(shí)驗(yàn)室對(duì)一臺(tái)排量為2.8L的渦輪增壓的四缸直噴柴油機(jī)做過(guò)一些實(shí)驗(yàn)。此類型柴

7、油機(jī)的特性將在下面的章節(jié)中進(jìn)行介紹。使用原來(lái)的渦輪增壓器，保持進(jìn)氣口幾何形狀不變，為柴油機(jī)加入壓縮天然氣，無(wú)論如何調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力和點(diǎn)火提前角，發(fā)動(dòng)機(jī)均出現(xiàn)點(diǎn)火失敗等問(wèn)題，當(dāng)相對(duì)空燃比低于1.3時(shí)還會(huì)出現(xiàn)敲缸現(xiàn)象。文獻(xiàn)【8】中的幾種結(jié)論的矛盾基本上源于以下兩個(gè)問(wèn)題：氣缸孔太大；進(jìn)氣口形狀對(duì)于稀薄燃燒沒(méi)有得到優(yōu)化。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)只能以合適的化學(xué)計(jì)量比的混合物為燃料，并使增壓大幅降低。在這樣的條件下，相比傳統(tǒng)柴油機(jī)，排氣件是研發(fā)新一代發(fā)動(dòng)機(jī)[13

8、]—[17]的標(biāo)準(zhǔn)成型工具。由GammaTechnologies(WestmontIL)編寫的軟件GTPower[18]已經(jīng)得到應(yīng)用。顯然，在模擬的結(jié)果用于設(shè)計(jì)之前數(shù)值模型的可靠性要經(jīng)過(guò)評(píng)估。轉(zhuǎn)矩（D）轉(zhuǎn)矩（CNG）燃油消耗率（D）燃油消耗率（CNG）功率（D）功率（CNG）發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速[rpm]圖示1：柴油機(jī)（用D表示）和壓縮天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)（用CNG表示）的實(shí)驗(yàn)對(duì)比理論值試驗(yàn)值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速[rpm]發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速[rpm]制動(dòng)燃油消耗率[kgk