國產(chǎn)491汽油機(jī)改制成天然氣發(fā)動機(jī)的分析

張勇　楊宏聲

摘 要：隨著我國燃?xì)馄嚰夹g(shù)不斷發(fā)展，將汽油機(jī)改為天然氣發(fā)動機(jī)的需求越來越大。文章對發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計、天然氣和汽油的區(qū)別、項目意義等作了分析，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：汽油機(jī)；技術(shù)改造；天然氣發(fā)動機(jī)；性能

1 工作原理

該系統(tǒng)如圖1所示，在電動機(jī)和天然氣發(fā)動機(jī)之間裝有聯(lián)軸器。當(dāng)聯(lián)軸器閉合后，由天然氣發(fā)動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)進(jìn)行制冷。

天然氣制冷有許多方面的好處：（1）污染物排放量最低。對于單位制冷量，天然氣空調(diào)所產(chǎn)生的污染物是汽油發(fā)動機(jī)設(shè)備的一半左右。天然氣發(fā)動機(jī)空調(diào)的二氧化碳減少60%，尾氣中幾乎不含有氮氧化合物。（2）而且還可解決天然氣在夏季過剩的問題。（3）效率高，天然氣發(fā)動機(jī)總效率可達(dá)到80%。

2 發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）減壓器將高壓氣體減壓到大約高于進(jìn)氣歧管壓力100KPa的壓力。然后CNG經(jīng)過低壓氣體濾清器并進(jìn)入氣軌。燃?xì)庠偻ㄟ^氣軌分配到噴嘴。根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷，噴嘴在發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣門處噴入所需的燃?xì)饬?。?）BJ491天然氣發(fā)動機(jī)是在BJ491EQ3的基礎(chǔ)上改制的電控單燃料發(fā)動機(jī)，所以汽油機(jī)的油軌、油嘴等不再需要。這樣原來發(fā)動機(jī)上的油路將空，所以天然氣的發(fā)動機(jī)將原來的油路改為氣路，將油嘴去掉，安裝燃?xì)鈬娮臁男略O(shè)計的氣軌，通過ECU的控制， 定時、定量的向燃?xì)庀到y(tǒng)中噴氣。（3）原來的噴嘴是通過螺紋固定在進(jìn)氣歧管的下體，現(xiàn)采用過盈配合的方法，將氣嘴固定在進(jìn)氣歧管下體。（4）本發(fā)動機(jī)用于空調(diào)機(jī)組，所以原發(fā)動機(jī)的暖風(fēng)水管將不再需要。另外壓縮天然氣經(jīng)過減壓器后，需要吸收熱量，否則會冷凝結(jié)冰，所以需要對天然氣進(jìn)行加熱，正好借用暖風(fēng)管路。（5）原來的發(fā)動機(jī)是車用機(jī)，所以改制后防盜、空調(diào)、電子扇等功能都不需要，所以電腦板需要刷新程序，線束也重新設(shè)計。（6）BJ491K型機(jī)主要用于空調(diào)機(jī)組，不需要離合器，直接用皮帶能硬性連接，這樣重新設(shè)計止口，但是離合器的安裝孔位都留下，這樣便于試車后，不用拆下飛輪。

3 開發(fā)過程中解決的問題

（1）原發(fā)動機(jī)的性能參數(shù)如下：額定功率/轉(zhuǎn)速：75kW/4500r；最大扭矩/轉(zhuǎn)速：190N。m/2500r/min；怠速轉(zhuǎn)速：800r/min。由于功率范圍下降較多，所以節(jié)氣門轉(zhuǎn)過角度很小的時候，就達(dá)到了功率要求，這樣對于用戶來講，油門調(diào)節(jié)的角度范圍狹窄，不易于調(diào)節(jié)。為了節(jié)約開發(fā)成本和難度，不希望對節(jié)氣門進(jìn)行改造，所以在節(jié)氣門的后面加裝一個限流板，對進(jìn)氣流量進(jìn)行控制，而滿足用戶便于調(diào)節(jié)的要求。（2）在發(fā)動機(jī)斷電的情況下，由于斷氣，燃?xì)夤苈分谐霈F(xiàn)負(fù)壓，小批試裝的時候，發(fā)現(xiàn)橡膠管有吸癟現(xiàn)象。將橡膠管進(jìn)行改制，中間層加膠線，硬度進(jìn)行提高，問題得到解決。

4 項目意義

4.1 節(jié)約社會能源，提高經(jīng)濟(jì)效益

我國汽車數(shù)量以1000萬輛/年以上的速度遞增，對汽油資源需求量大增，我國每年需要進(jìn)口大量原油、成品油和LPG。使用燃?xì)馄嚳蓛?yōu)化汽柴油的格局，既緩解了汽油供應(yīng)緊張的問題又滿足交通事業(yè)發(fā)展的需要。CNG的經(jīng)濟(jì)性取決于天然氣的熱值和價格。由于政府扶持，天然氣價格優(yōu)勢明顯。至于熱值與其組分有關(guān)，不同產(chǎn)地的天然氣因其組分不同，熱值略有不同，我國國產(chǎn)天然氣高位發(fā)熱量（20℃，101.325KPa）普遍可達(dá)37MJ/m3。

以93號汽油為例，其熱值為32.74MJ/L，從熱值上看，1立方米天然氣相當(dāng)于1.13L汽油。以2014年8月天然氣和汽油普遍市場價格計算，1立方米CNG售價3.35元，1L汽油價格7.80元，1.13L為8.81元，兩者的價格比為1.0：2.6。假如1輛車每天消耗20.5L汽油，改用CNG后，每天節(jié)省90元、一年空調(diào)車按運行100天計算，年節(jié)約費用9000元，經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。同時天然氣燃燒干凈，氣缸積炭少，事故少，減少了維修費用。

4.2 提高排放、綠色環(huán)保

天然氣主要成份是甲烷，作為車用燃料，比起石油或目前普遍推廣的LPG更加容易充分燃燒，產(chǎn)生的一氧化碳和碳?xì)渑欧帕勘绕偷?0-90%，二氧化碳低20-30%，硫等顆粒物排放幾乎為零，是一種十分理想的低污染燃料，對改善城市空氣質(zhì)量更有成效。

4.3 項目較具市場前景

CNG天然氣燃料電控發(fā)動機(jī)可作為城市大巴空調(diào)機(jī)組，具有較大的市場潛力。按照年產(chǎn)8000臺的產(chǎn)量計算，每年可獲得1700萬的利潤。

5 結(jié)束語

利用天然氣發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)和配件，把某些性能優(yōu)良的中小功率國產(chǎn)汽油機(jī)改制成天然氣發(fā)動機(jī)，可以解決國內(nèi)目前天然氣發(fā)動機(jī)不足。改制的天然氣發(fā)動機(jī)性能穩(wěn)定，工作可靠。經(jīng)濟(jì)效益顯著，對合理利用我國寶貴的天然氣資源，減少環(huán)境污染，降低石油對外依賴程度具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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