Z6170ZLCZ/S-8型双燃料发动机开发

介绍了Z6170ZLCZ/S-8型双燃料发动机的总体设计方案,重点阐述了双燃料发动机的天然气进气及控制系统,以及如何实现双燃料模式燃烧。在纯柴油模式及双燃料模式下进行了发动机性能对比分析。试验结果表明:Z6170ZLCZ/S-8型双燃料发动机燃油替代率最高可达75%,综合燃油替代率为70%,其它性能均达到设计要求。     

如何实现210双燃料发动机自动控制

主要介绍了210型双燃料发动机的总体设计方案,重点描述了该型双燃料发动机的天然气控制系统,以及如何在试验过程中实现自动控制。试验结果表明:210型双燃料发动机实现了自动控制,双燃料模式下最高燃油替代率为80%,从而获得了较好的经济性能,其它性能指标也均达到设计要求。     

替代率对船用LNG/柴油双燃料发动机性能的影响

以淄柴Z6170船用柴油机为基础,通过加装额外的天然气供给系统将其改装成LNG/柴油双燃料发动机,在推进特性不同负荷点进行试验,研究替代率对发动机经济性能和排放性能的影响。试验结果表明,随着替代率的增加,燃料消耗率和HC排放有不同程度的增加,NOx和CO则在高低负荷表现出不同的规律。     

双燃料发动机油气双闭环控制策略应用研究

根据改装的双燃料发动机特点设计了基于当量燃料的油气控制策略,该控制策略通过柴油天然气双闭环实现两种燃料的合理控制,并在改装成双燃料发动机的潍柴X6170上进行试验。试验表明,在不改变原柴油机主要结构下,改装双燃料发动机能够替代原柴油机作为船舶动力,燃油消耗降低且排放相应减少,能够平稳进行油气切换,替代率过大时对HC排放及排气温度影响较大。     

LNG/柴油双燃料发动机掺烧策略的试验分析

针对LNG/柴油双燃料发动机的LNG燃料掺烧问题,以Z6170ZLCZ-19柴油机为原型机,采用增压器后单点进气方式进行改装,对掺烧策略进行试验研究。研究结果表明:在极低负荷区与重载超载区,不宜掺烧LNG燃料;在中低和中高负荷区,可适量掺烧LNG燃料;在中负荷区,双燃料发动机综合性能较好,适宜掺烧LNG燃料。将双燃料发动机工作范围划分为"禁止区"、"控制区"和"健康运行区",并对各个区域设置相应的替代率上限值,可较好地解决LNG的合理掺烧问题。     

“本质安全”8240ZCDF型柴油/天然气双燃料发动机的研制

8240ZCDF型柴油/天然气双燃料发动机是本公司新开发的新能源发动机,该发动机既可以在纯柴油模式下运行,也可以在柴油/天然气双燃料模式下运行,安全标准满足国内最高安全标准—中国船级社《天然气燃料动力船舶规范》中"本质安全"标准。该发动机采用了先进的天然气电子控制多点喷射技术,柴油替代率达80%以上,按照中国船级社"本质安全"标准进行总体设计,该发动机可以满足船用推进及发电、陆用发电等多种用途,具有柴油替代率高,NOx、CO2排放低、经济性高等特点。     

柴油/天然气电控双燃料技术研究

针对双燃料发动机的特点介绍了电控双燃料系统的原理;并对所研究的双燃料发动机的失效模式及效应进行了分析。性能试验表明:在不对原柴油机喷油角度、压缩比等参数进行任何改动,只增加燃气供应系统和电控双燃料系统的情况下,在75%负荷下天然气的替代率达到83%,经济性好;同时,排放较纯柴油有较大的改善;发动机的排温、最高燃烧压力及调速性能与柴油机的相近。     

一种新型双燃料发动机控制系统的应用研究

在一款六缸多点喷射船用双燃料发动机上进行新型双燃料发动机控制系统的应用研究。为测试该控制系统的性能,在纯柴油和双燃料模式进行了发动机推进特性试验。试验结果表明:在控制系统的作用下,该船用双燃料发动机运行平稳,各项性能指标均达到设计要求。标定工况下:燃气替代率大于70%;纯柴油模式下烟度为1.90 FSN,双燃料模式下烟度为0.13 FSN。节能减排效果明显。     

TBD234天然气/柴油双燃料发动机改装技术研究

分析TBD234V6型柴油机改装为天然气/柴油双燃料发动机的技术原理,对关键部件及控制策略进行了设计和研究.台架试验表明,改装后的双燃料发动机与原机相比,动力性保持不变,排放有部分改善;在负荷突加突卸的情况下,具有较好的响应特性;燃油替代率较高;系统具有良好的操作性、安全性和可靠性;经济效益和社会效益较好.     

船用高速柴油-甲醇双燃料发动机开发

基于柴油-甲醇二元燃烧技术,自主研发Z6170SCM柴油-甲醇双燃料发动机,主要介绍了该发动机的开发过程及设计方案、关键零部件的设计以及台架试验情况等。台架试验表明：该发动机各项指标均满足设计要求,发动机动力性、经济性及排放水平皆优于原型机。该双燃料发动机为船用发动机压燃式高效应用甲醇提供了一种解决方案。     

发电机组油气双燃料改造工程经济技术分析

对某橡胶厂柴油机组燃料改为燃烧柴油和天然气的可行性进行了分析;以柴油4.5元/kg,天然气1.9元/m3为基数,对天然气替代率分别为65％、70％、75％和80％时,采用双燃料模式的燃料费用进行了计算,结果表明,采用双燃料模式燃料费用比纯燃用柴油的燃料费用低,且随着天然气替代率的提高,节约的费用增加;最后对双燃烧模式下,影响燃料费用的因素进行了分析.     

Experimental investigation concerning the effect of natural gas percentage on performance and emissions of a DI dual fuel diesel engine

During the last years a great effort has been made to reduce pollutant emissions from direct injection (DI) diesel engines. Towards this, engineers have proposed various solutions, one of which is the use of gaseous fuels as a supplement for liquid diesel fuel. These engines, which use conventional diesel fuel and gaseous fuel, are referred to as dual fuel engines. The main aspiration from the usage of dual fuel (liquid and gaseous one) combustion systems is mainly to reduce particulate emissions and nitrogen oxides.One of the gaseous fuels used is natural gas, which has a relatively high auto ignition temperature and moreover is an economical and clean burning fuel. The high auto ignition temperature of natural gas is a serious advantage against other gaseous fuels since the compression ratio of most conventional DI diesel engines can be maintained. Moreover the combustion of natural gas produces practically no particulates since natural gas contains less dissolved impurities (e.g. sulfur compounds).The present contribution is mainly concerned, with an experimental investigation of the characteristics of dual fuel operation when liquid diesel is partially replaced with natural gas under ambient intake temperature in a DI diesel engine. Results are given revealing the effect of liquid fuel percentage replacement by natural gas on engine performance and emissions.     

天然气/柴油双燃料转子发动机燃烧过程的数值模拟

针对天然气/柴油双燃料转子发动机的缸内工作过程,基于FLUENT软件建立了耦合正庚烷简化机理的二维计算模型,并利用文献数据进行了验证。在此基础上,研究了纯柴油工况下喷射持续期对燃烧过程的影响,获得了较好的喷射持续期;并在该持续期下对天然气替代率对转子发动机燃烧过程的影响进行了研究。研究结果表明:保持当量比不变,喷射持续期的变化会对燃油浓度分布产生影响,从而影响燃烧过程;采用45℃A喷油持续期可以在保持较高缸内压力的同时减少污染物的生成。天然气替代率的提高会导致初期燃烧速度的减缓和后期燃烧速度的增大;随着天然气替代率的增大,燃烧初期同一偏心轴转角下的缸内压力和温度逐渐降低,燃烧后期则呈相反的趋势。采用50%天然气替代率可以在保持较高缸内压力的同时大大降低CO和Soot生成量,而NO生成量略有升高。     

Pressure–time characteristics in diesel engine fueled with natural gas

Combustion pressure data are measured and presented for a dual fuel engine running on dual fuel of diesel and compressed natural gas, and compared to the diesel engine case. The maximum pressure rise rate during combustion is presented as a measure of combustion noise. Experimental investigation on diesel and dual fuel engines revealed the noise generated from combustion in both cases. A Ricardo E6 diesel version engine is converted to run on dual fuel of diesel and compressed natural gas and is used throughout the work. The engine is fully computerized and the cylinder pressure data, crank angle data are stored in a PC for off-line analysis. The effect of engine speeds, loads, pilot injection angle, and pilot fuel quantity on combustion noise is examined for both diesel and dual engine. Maximum pressure rise rate and some samples of ensemble averaged pressure–crank angle data are presented in the present work. The combustion noise, generally, is found to increase for the dual fuel engine case as compared to the diesel engine case.     

液化天然气(LNG)-柴油双燃料汽车的开发

阐述了液化天然气(LNG)—柴油车的总体设计方案，主要是在保留原机的所有结构和柴油燃烧工作方式不变的前提下，增加了一套LNG供气系统和柴油—天然气双燃料电控喷射系统。系统既可以在柴油—LNG双燃料状态下工作，也可以在全柴油状态下工作，双燃料的工作状态由电子转换开关控制。试验表明天然气替代率高迭84％，经济效益和环保性能突出。     

Energetic and exergetic analyses of a dual-fuel diesel engine

The aim of this work is to investigate theoretically and experimentally the performance characteristics of a commercial diesel engine when operating in dual form: natural gas and diesel. The experimental facility (thermal system) is composed of a diesel engine coupled to an electronic generator with measuring sensor for temperature and pressure, air, natural gas and diesel flow meters, gas transducers, gas analyzer and power absorption system, constituted by an electric charge bank and its controlling system. For energetic and exergetic analysis of such dual engine, a mathematical model based on the thermodynamics concepts was developed. Numerical and experimental results concerning the effect of air conditions, the type and quantity of fuel used and the exhaustion gases over the engine performance and environmental impact are presented and analyzed. In this work, the diesel engine operated with powers ranging from 10 to 150 kW and replacement rates from 60% to 85%.     

机械泵供油的双燃料发动机控制策略开发

介绍了一种基于原机循环油量的柴油机-天然气发动机调节原则,根据此燃料调节原则可以确定引燃柴油和天然气的控制策略:首先将加速踏板位置按照原机油泵油量解释为总油量需求;然后按替代率确定出与总油量需求等热值的两种燃料的量;最后根据标定的数据得到目标油门位置和天然气喷射脉宽。在Matlab/Simulink环境下配置硬件资源,编写带有信号输入/输出、控制参数计算、工作模式确定与切换等完整可靠功能的控制程序,生成可执行文件并下载到MotoTron硬件内,然后在一台潍柴机械泵柴油机改装的双燃料发动机上对控制程序中的MAP进行了标定。最终的验证试验结果表明:按上述循环油量调节方法开发出的双燃料发动机工作稳定,能够实现准确快速的控制;其动力性与原机水平一致,虽然有效效率普遍低于原机,但得益于天然气的低价,其具有诱人的成本优势。     

柴油/天然气发动机燃烧系统协同优化方法

采用KIVA-3V软件耦合多目标遗传优化算法NSGA-3,开展了柴油/天然气双燃料发动机的引燃柴油喷射参数、运行参数和燃烧室结构参数的协同优化研究.将湍流火焰速度封闭模型(TFSC)与PaSR燃烧模型耦合,建立柴油/天然气双燃料发动机复合燃烧模型.结果表明:复合燃烧模型能较好地模拟柴油/天然气发动机的燃烧过程;采用KIVA3V-NSGA3程序进行了双燃料发动机运行参数、喷射参数等多目标参数的协同优化;多目标参数优化结果的数据对比分析揭示了设计参数对目标参数的影响规律;涡流比和喷射参数的变化会对燃烧室内温度、NOx和CH4的分布产生较大影响.