压缩天然气（CNG）发动机的改装及性能研究

【摘要】：石油资源供给短缺和环境污染日益严重的双重压力促进了内燃机领域内新型燃料的探索和开发。天然气在世界范围内的储量丰富、成本低廉，是一种理想的发动机燃料。 本文拟研究并分析压缩天然气(CNG)在发动机上应用时的性能变化规律。首先对CNG发动机的基本结构和运行原理进行分析概述，以考察、研究天然气的理化特性为切入点，选择在JL4JB1柴油机原型机上，改装出天然气发动机，同时为天然气发动机设计供给系统、进排气系统、点火系统、燃烧系统以及后处理系统，以满足天然气在发动机上的相关燃用要求。然后在对天然气发动机的基本点火提前角和充气系数进行标定的基础上，提出部分负荷采用闭环控制、全负荷采用开环控制的基本控制策略。最后对天然气发动机开展台架试验研究，分析天然气发动机的负荷特性、速度特性以及万有特性场，并综合评价改装后的天然气发动机性能表现。论文主要研究内容如下： 1）阐述天然气资源的分布情况，分析天然气汽车的发展概况和天然气发动机发展的意义；对压缩天然气发动机的基本原理展开介绍，综述发动机主要的性能指标概念。 2）在综合分析天然气理化特性的前提下，选择以JL4JB1柴油机为原型机来改装天然气发动机，同时为天然气发动机改装设计供给系统、进排气系统、点火系统、燃烧系统、后处理系统和燃烧系统。 3）对天然气发动机的基本点火提前角和充气系数进行试验标定，并确定天然气发动机的基本控制策略。 4）对天然气发动机的速度特性、负荷特性、万有特性进行试验研究，并评价天然气发动机的综合性能。 研究结果表明，论文进行的天然气发动机改装合理，成功地实现了CNG发动机的运行，并提升了发动机的综合性能。 【关键词】：CNG 发动机 负荷特性 速度特性 万有特性
【学位授予单位】：江西农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK43
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 1 前言7-15
• 1.1 研究背景及意义7-9
• 1.1.1 石油资源短缺7
• 1.1.2 环境污染严重7-8
• 1.1.3 中国资源的结构8-9
• 1.2 天然气汽车的发展概况9-11
• 1.2.1 国外发展概况9-10
• 1.2.2 国内发展概况10-11
• 1.3 天然气发动机发展背景11-14
• 1.3.1 天然气发动机的分类11-12
• 1.3.2 天然气发动机的发展背景12-13
• 1.3.3 天然气发动机的研究现状13-14
• 1.4 论文主要研究内容14-15
• 2 CNG 发动机的基本运行原理和性能指标15-20
• 2.1 CNG 发动机概述15-17
• 2.1.1 CNG 的技术指标15
• 2.1.2 CNG 发动机基本原理15-17
• 2.2 CNG 发动机的主要性能17-18
• 2.3 CNG 发动机的基本使用特性18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 3 CNG 发动机的改装20-32
• 3.1 天然气发动机改装原型机的确定20-22
• 3.1.1 天然气的基本理化特性20-21
• 3.1.2 改装原型机的确定21-22
• 3.2 天然气发动机的改装设计22-29
• 3.2.1 天然气供给系统改装设计22-25
• 3.2.2 进排气系统改装设计25-26
• 3.2.3 点火系统改装设计26
• 3.2.4 后处理系统改装设计26-27
• 3.2.5 燃烧系统改装设计27-28
• 3.2.6 改装后天然气发动机基本概况28-29
• 3.3 天然气发动机的基本控制策略29-31
• 3.3.1 基本点火提前角的确定29-30
• 3.3.2 充气系数的标定30-31
• 3.3.3 基本控制策略的确定31
• 3.4 本章小结31-32
• 4 CNG 发动机的性能试验研究32-41
• 4.1 试验体系32-35
• 4.1.1 试验台架和试验设备32-34
• 4.1.2 试验方法34-35
• 4.2 试验结果和分析35-38
• 4.2.1 天然气发动机速度特性35-36
• 4.2.2 天然气发动机的负荷特性36-37
• 4.2.3 天然气发动机的万有特性37-38
• 4.3 天然气发动机性能评价38-39
• 4.3.1 发动机基本性能指标对比38-39
• 4.3.2 升功率和比功率对比39
• 4.4 本章小结39-41
• 5 全文总结和展望41-43
• 5.1 全文工作总结41
• 5.2 展望41-43
• 参考文献43-45
• 致谢45-46
• 攻读硕士学位期间所发表论文46

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