某型國六天然氣發(fā)動機燃氣系統(tǒng)優(yōu)化分析

0 引言

天然氣發(fā)動機與柴油機結構上相比主要差異是燃油系統(tǒng)，進氣系統(tǒng)和點火系統(tǒng)。若將柴油機改造為天然氣發(fā)動機，點火系統(tǒng)采用各缸順序點火，天然氣的供給采用單點集中噴射預混合方案

。天然氣發(fā)動機的燃氣系統(tǒng)對應柴油發(fā)動機的燃油系統(tǒng)，其作用主要是在發(fā)動機工作過程時，為各缸燃燒室提供氣體燃料，并確保所供燃氣的壓力、溫度及數(shù)量滿足不同工況的需求

。國六天然氣發(fā)動機為了滿足排放法規(guī)和市場需求采用當量路線并提升了功率，同時給發(fā)動機帶來了高氣耗。提升了功率也就意味著燃氣系統(tǒng)的工況負荷將比國五時期更加苛刻，所以需要對燃氣系統(tǒng)進行合理的優(yōu)化提升來滿足全新國六氣體機的需求。

將此次實驗所得的數(shù)據(jù)納入統(tǒng)計學軟件SPSS21.O對進行分析，計量資料用（±s）表示，用t檢驗。率計數(shù)資料用%表示，用χ2檢驗，若兩組數(shù)據(jù)差異顯著（P＜O.05），則有統(tǒng)計學意義。

燃氣系統(tǒng)主要包括燃氣管、穩(wěn)壓器、燃氣濾清器、燃氣噴射閥四個零部件。燃氣管路主要作用是將各個燃氣零部件串聯(lián)起來為發(fā)動機供給燃氣；穩(wěn)壓器是將壓力過高且波動的燃氣降壓并穩(wěn)定到符合發(fā)動機壓力要求的零部件；燃氣濾清器主要是過濾掉燃氣中的雜質，從而起到保護下游精密燃氣零部件的作用；燃氣噴射閥根據(jù)發(fā)動機電控單元標定數(shù)值將相應的燃氣噴射到發(fā)動機中，噴射閥是整個燃氣系統(tǒng)的核心零部件。本文主要針對以上四個燃氣零部件進行優(yōu)化分析，通過燃氣系統(tǒng)四個零部件的優(yōu)化來滿足國六天然氣發(fā)動機開發(fā)需求。

1 燃氣管路優(yōu)化設計

1.1 燃氣接頭優(yōu)化設計

首先，將密封螺紋有3/4-16UNF更改為7/8-14UNF，這樣螺紋處相應的外徑會變大。其次由于密封螺紋處的外徑變大為接頭內孔直徑擴大提供了條件，為了增大單位流通截面積把燃氣接頭內徑有10.8mm擴大到12.3mm 。(見圖1)

1.2 燃氣管優(yōu)化設計

伴隨著燃氣接頭的尺寸變化燃氣管也對管徑做了優(yōu)化設計，優(yōu)化設計的目標同樣是增大單位流通面積。經(jīng)過驗證最終把燃氣管內徑由8mm增大到10mm 。

根據(jù)最新的燃氣管路優(yōu)化設計方案進行管路壓阻仿真。結果顯示在入口壓力同為10bar和經(jīng)過零部件相同的情況下，未優(yōu)化的3/4管路整體壓阻為2.69bar，優(yōu)化后的7/8管路整體壓阻2.26bar(見圖2)。隨著管路內徑的增大，管路對燃氣的壓降降低

。所以燃氣管路經(jīng)過優(yōu)化設計后減小了燃氣管路對燃氣壓力的影響。

1.3 燃氣管路優(yōu)化壓阻仿真

PEI的病因主要包括慢性胰腺炎、急性胰腺炎、胃切除術后、腸切除術后、胰腺切除術后、囊性纖維化、胰腺癌、乳糜瀉和糖尿病等(表1)。

除了以上兩個優(yōu)點外點連續(xù)流噴射閥具有全流量范圍內均能實現(xiàn)精確的燃氣控制，其燃氣噴射流量誤差相對噴嘴噴射閥誤差較小(見圖8)，從而提升整個發(fā)動機的性能響應性。

2 穩(wěn)壓器性能提升

2.1 提高穩(wěn)壓器出口壓力

前期穩(wěn)壓器的選配大部分是根據(jù)噴射閥的入口需求進行的，所以大部分穩(wěn)壓器出口的壓力與噴射閥入口的壓力是一樣的。但是由于中間管路和零部件會產生相應的壓阻，最終導致燃氣到達噴射閥入口時的壓力比預期的要小很多，在發(fā)動機高負荷或急加速的情況下會導致燃氣流量供給不足導致發(fā)動機動力不足。

比較兩組患者的治療療效,療效評價標準如下:臨床癥狀完全消失,影像學檢查未見腸梗阻為顯效;臨床癥狀明顯緩解,影像學檢查未見腸梗阻,但略有痛感為有效;均不符合上述描述或癥狀加重為無效,有效率=(顯效+有效)/50*100%。統(tǒng)計兩組患者的并發(fā)癥情況和恢復時間。

為此根據(jù)整個燃氣管路上產生的壓阻適當提升穩(wěn)壓器出口壓力，在穩(wěn)壓器出口壓力提升后同等工況下可以為發(fā)動機提供更加充足的燃氣流量(見圖3)。

2.2 減小穩(wěn)壓器出氣口壓力波動范圍

由于天然氣發(fā)動機在國五時代大多采用稀燃路線且相對國六的功率要小一些，所以國五時發(fā)動機對穩(wěn)壓器的匹配并沒有太嚴苛的要求，一般控制穩(wěn)壓器出口壓力波動范圍為±1bar。在排放升級到國六后氣體機大多采用當量路線同時提升功率，對燃氣流量和壓力的穩(wěn)定性有更高的要求。

穩(wěn)壓器出口的壓力波動直接影響整個燃氣系統(tǒng)的壓力波動，如果穩(wěn)壓器出口的壓力波動范圍過大會造成出廠的各個發(fā)動機之間出現(xiàn)性能一致性較差。為了滿足國六氣體機的開發(fā)需求和提升發(fā)動機性能一致性將穩(wěn)壓器出氣口壓力波動范圍調整為±0.5bar，通過發(fā)動機外特性工況測試對比穩(wěn)壓器優(yōu)化后出口壓力波動幅度明顯降低(見圖5)。

3 燃氣濾清器優(yōu)化設計

國六氣體機對燃氣流量需求和氣耗有較高的需求，連續(xù)流噴射閥相比PWM噴射閥在這方面具有一定優(yōu)勢。連續(xù)流噴射閥有更大的燃氣流通面積使得其會給發(fā)動機提供更多燃氣，并對燃氣中的雜質具有更好兼容性使得其可靠性更高，后期使用維護保養(yǎng)成本較低。由于連續(xù)流噴射閥對入口燃氣壓力要求低，可以在氣瓶壓力低時將更多的燃氣提供給發(fā)動機，這樣充分利用氣瓶里的燃氣間接降低了整車的氣耗。

新燃氣濾清器濾芯結構采用深層折疊設計(見圖6)，過濾面積大，壓降?。徊捎酶呔葹V材提升過濾效率，該濾材具有疏油、疏水性能，防止液體附著，降低系統(tǒng)壓力損失和能耗；增大濾清器的容積，可以使濾清器有更大的容納油污的能力(相關參數(shù)對比見表1)。

4 噴射閥性能提升

由于國五時對燃氣流量要求不是很大，所以大部分選擇了PWM噴射閥。由于噴嘴噴射閥入口壓力限制正常情況下,天然氣車輛的氣瓶輸出燃氣壓力能達到9barA左右,但是在LNG氣罐加氣后的一段時間里燃氣壓力可能會降至6barA,該壓力低于噴嘴正常工作壓力這將導致車輛動力一定程度的下降需要重新加氣，從而導致氣瓶里剩余的氣無法使用造成一定的浪費。由于PWM噴射閥對氣質清潔度要求高，需要定期對其PWM噴嘴進行清洗維護保養(yǎng)，所以PWM噴射閥后期使用維護保養(yǎng)成本較高。

天然氣發(fā)動機噴射閥根據(jù)不同的噴射特性分為PWM噴射閥和連續(xù)流噴射閥兩種主流噴射閥(見圖7)。PWM噴射閥價格低，但對氣質清潔度要求高，中低流量噴射閥適用于輕中型發(fā)動機，使用PWM型噴嘴要特別注意燃氣供給壓力與噴嘴流量關系。連續(xù)流噴射閥對氣質清潔度要求不高，適用于重型單點發(fā)動機、低壓燃氣供給系統(tǒng)

。

針對國六氣體機的開發(fā)需求新開發(fā)了燃氣濾清器。新的燃氣濾清器主要開發(fā)目標是增強顆粒過濾效率，減小氣體流過時的壓降，增大容塵量和儲液容積。如新燃氣濾清器完成以上目標開發(fā)后將增強整個濾清器的過濾效率，減小整體結構的壓降，延長濾芯的壽命和燃氣濾清器維修保養(yǎng)周期。從而降低終端發(fā)動機使用客戶的使用維護成本。

在城市建設中，地下管線等基礎設施的建設是城市重要的生命線。城市地下管線的科學布置是為了保證城市居民的良好生活環(huán)境，提升人們的生活幸福指數(shù)，科學的地下管線的探測技術應用必不可少。探測地下管線的布置，采用復雜條件下的城市地下管線技術，從而有效保證城市地下管線的服務和運營維護。

而我們景德鎮(zhèn)的陶瓷就具有鮮明的地域特色，它“始于漢唐，盛于宋元，精于明清，衰于近代，繁于當今”。景德鎮(zhèn)的日用瓷、藝術瓷名滿全球，在進入到九十年代之后，景德鎮(zhèn)的日用瓷慢慢藝術化，而藝術品也在悄悄轉變日用化。這種生活陶藝如同鮮花、綠草，綻放在我們現(xiàn)代開放的陶瓷市場上。如今陶瓷市場的繁盛，琳瑯滿目的各種瓷品，都讓我們流連忘返，情趣盎然。

顧版譯文是現(xiàn)代詩歌中的自由體，原詩的音律是abaab，譯文一的體裁與原詩相比音律差別較大，節(jié)奏感相比原詩有所欠缺。關版譯文讀起來朗朗上口，節(jié)奏明快，韻律感較之譯文一強。但其與中國古詩不同，每行音步基本一致，但韻腳卻不工整。讀起來仍未達到原詩所有的音美效果。方版譯文的音律與音步皆與原詩不符，讀起來更像是一篇散文。詩歌譯為散文，連體裁都發(fā)生了變化，雖然意思連貫但讀起來突兀間斷，沒有原詩一氣呵成、承接自然的音律效果。

5 結論

針對國六氣體機開發(fā)需求需要完成以上燃氣系統(tǒng)性能優(yōu)化提升。據(jù)上所述可以得出以下幾條優(yōu)化提升結論：

(1)通過燃氣管路的優(yōu)化設計加大整個燃氣系統(tǒng)中燃氣管路的截面積，降低整個燃氣管路給燃氣系統(tǒng)帶來的壓阻，從而減小燃氣管路對燃氣壓力的影響；

(2)通過適當優(yōu)化穩(wěn)壓器出口壓力和壓力波動，滿足國六氣體機對燃氣流量的需求，同時提升了發(fā)動機性能的一致性。

(3)通過更改燃氣濾清器濾材材質和濾材結構使濾清器的過濾效率增強，壓阻減小，延長壽命和維護保養(yǎng)周期；并通過優(yōu)化設計濾清器殼體增大濾清器的容油污能力。

(4)將燃氣噴射閥由噴嘴式噴射閥更換為連續(xù)流式噴射閥，提升燃氣流量供給，提升燃氣噴射控制精度，降低實際使用氣耗。

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