李凱的論文翻譯

1、小型工業(yè)機車上天然氣發(fā)動機小型工業(yè)機車上天然氣發(fā)動機和柴油機的對比和柴油機的對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改造為以壓縮天然氣為燃料的發(fā)動機的過程。改造的主要目標(biāo)是保證發(fā)動機最佳動力性能，將工程成本降至最低。試驗和一維循環(huán)模擬促進了這種新型發(fā)動機的發(fā)展。第一個發(fā)動機模型已經(jīng)建成并在動態(tài)試驗臺架上進行了精密的測試。發(fā)動機的仿真模擬作為一種優(yōu)化工具得到應(yīng)用，而以上的測試數(shù)據(jù)證實了發(fā)動機仿真模擬

2、的可靠性，并指明發(fā)動機進一步發(fā)展的方向。引言引言一些工業(yè)機車（如道路清掃車、叉車等）是由配備了機械燃油噴射系統(tǒng)的小排量的渦輪增壓直噴柴油機提供動力的。這些柴油機在減小自身總體積，保持較低燃油消耗率的情況下，轉(zhuǎn)速在25003000（轉(zhuǎn)分鐘）時一般能提供最大為4070kw的制動功率。然而，現(xiàn)在的技術(shù)很難使這種類型的柴油機達到未來尾氣排放的要求，將要用到的高壓燃油噴射系統(tǒng)、冷卻EGR技術(shù)、催化劑、微粒捕捉器等又會使發(fā)動機的生產(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)動機的生產(chǎn)成本。與傳統(tǒng)的柴油機相比，壓縮天然氣發(fā)動機的最大優(yōu)勢是污染物的低排放。由于混合氣中合理的碳氫比例及主要燃燒產(chǎn)物（CO2和H2O）的后處理，排放物中幾乎沒有微粒，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，測得甲烷的全球儲量要比石油豐富的多。將一臺柴油機改造成天然氣發(fā)動機所必需的條件可以總結(jié)如下

4、：?配備與柴油機不同的燃油計量系統(tǒng)；?增加點火系統(tǒng)；?增加一個三元催化轉(zhuǎn)換器和一個空燃比控制系統(tǒng)（有ECU和氧傳感器的閉環(huán)電路）；?降低壓縮比。最新的文獻資料指出有必要為天然氣發(fā)動機設(shè)計一種新型的燃燒室。無需對氣缸蓋（一般較平）做改動，只在活塞頂上設(shè)置一個淺盤式凹坑并增加氣流擠壓高度可以使對燃燒室的改動達到最小并且能獲得理想的壓縮比。這種方案的缺點是燃燒室不夠緊湊，即體面比比較大。另外，如果不對進氣口進行改造，像稀薄燃燒等一些先進的燃燒

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

6、壓直噴式高速柴油機在保留原來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)動機。改造后的發(fā)動機可以達到與高速直噴發(fā)動機同樣大的轉(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)：改進燃燒室和進氣口形狀以加強氣流擾動，再加上高壓縮比（14.5）和高的進氣壓力，使得燃燒較稀的混合氣（相對空燃比為1.351.65）成為可能。本文作者已經(jīng)在VM實驗室對一臺排量為2.8L的渦輪增壓的四缸直噴柴油機做過一些實驗。此類型柴

7、油機的特性將在下面的章節(jié)中進行介紹。使用原來的渦輪增壓器，保持進氣口幾何形狀不變，為柴油機加入壓縮天然氣，無論如何調(diào)節(jié)進氣壓力和點火提前角，發(fā)動機均出現(xiàn)點火失敗等問題，當(dāng)相對空燃比低于1.3時還會出現(xiàn)敲缸現(xiàn)象。文獻【8】中的幾種結(jié)論的矛盾基本上源于以下兩個問題：氣缸孔太大；進氣口形狀對于稀薄燃燒沒有得到優(yōu)化。因此，發(fā)動機只能以合適的化學(xué)計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，排氣件是研發(fā)新一代發(fā)動機[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)計之前數(shù)值模型的可靠性要經(jīng)過評估。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)動機轉(zhuǎn)速[rpm]圖示1：柴油機（用D表示）和壓縮天然氣發(fā)動機（用CNG表示）的實驗對比理論值試驗值發(fā)動機轉(zhuǎn)速[rpm]發(fā)動機轉(zhuǎn)速[rpm]制動燃油消耗率[kgk