天然气用作内燃机车发动机的燃料

柴油的亏缺及其价格的不断上扬迫使寻求其代用品。对几种可能的代用燃料分析后,认为目前最适合用于内燃机车的是天然气。文内叙述了为使用天然气,内燃机车及机务段设备必需的改造措施。介绍了世界各国天然气内燃机车的研制情况,重点介绍了俄罗斯研制天然气内燃机车的现状及远景计划。     

天然气发动机—发电机组

介绍了奔萨柴油厂在研制天然气发动机－发电机组方面所进的工作和取得的成果。ГДГ５０型天然气发动机－发电机组于１９９８年开始设计，１９９０年制与两台样机，并在试验台上进行了试验，１９９１年对装用这种动力装置的一台ＴЭＭ２Ｙ型天然气内燃机车在环形道上进行调整试验，１９９５年通过验收试验。目前这种动力装置正装在ＴЭＭ１８Ｙ型天然气内燃机车上进行调整和水阻试验。已决定对正在运行的ＴＹＭ２型内燃机车进行现代化改造，在大修时将它们改造成天然气内燃机车。在研制ГДГ５０型天然气发动机－发电机组的同时，该厂还制成了一台６ГДГ型天然气发动机－发电机组，该机组是供发电装置用的．     

通过引燃喷射方法利用天然气作为机车发动机的代用燃料

使用天然气作为代用燃料有益于降低排放和全球环境，同时能为象伊朗这样的国家解决隧道内的机车运行，实现能源的多样化和节省能源的问题。     

钻井平台用天然气发动机的设计开发

钻井平台用天然气发动是由济柴自主设计开发的,发动机的设计满足钻井平台的需求.主要对发动机的总体设计、主要技术参数、发动机主要系统和主要结构设计以及试验进行了简要的介绍.     

电控稀燃天然气发动机的研究与开发

介绍了天然气发动机的总体设计原则;对WD615增压柴油机进气系统及燃烧系统进行了改进;确定了采用缸外预混合稀薄混合气燃烧模式以及前馈控制与闭环反馈控制相结合的控制方式;设计了电控多点顺序喷射燃料供给系统。     

预混合压燃式发动机的燃烧特性及着火控制

在1台均质充量压燃式发动机上测定了着火定时的特性、失火条件、燃烧噪声和排放。在发动机试验中,利用详细的化学反应动力学模型进行发动机循环模拟,揭示出着火定时的特性,并观察到了低氮氧化物（NOx）燃烧。通过利用动力学模型的定容燃烧模拟,推算出燃烧期内燃烧噪声与压力升高率的关系。基于废气再循环、进气温度、压缩比和燃料组分对着火定时、燃烧噪声和NOx排放的影响,探讨了均质充量压燃式发动机的燃烧控制方法。     

天然气制油燃料对直喷式柴油机排放的影响

在1台安装先进排气后处理系统的柴油机上燃用天然气制油（GTL）燃料,进行了降低排放的试验研究。GTL燃料是一种更清洁的柴油机代用燃料,它几乎不含硫和芳香烃,且十六烷值高。采用几种专门制备的GTL燃料样品,研究了GTL燃料蒸馏特性对改进前发动机废气排放的影响。试验结果表明,GTL燃料的馏程对发动机的颗粒（PM）排放有重大影响。高十六烷值还能减少碳氢化合物和一氧化碳的排放,而这些燃料特性对氮氧化物（NOx）排放几乎没有影响。结果表明,低馏程和高十六烷值的GTL燃料有利于解决NOx与PM排放的折衷关系。为了改善柴油机的最终尾气排放,针对最有利的GTL燃料样品,对发动机进行了改进。为了在保持燃油耗不变的同时降低NOx排放,对废气再循环量、喷射定时和催化用排气管喷油进行了校正。车辆排放试验表明,发动机和GTL燃料的优化能进一步降低NOx和PM排放。此外,为便于今后柴油机使用GTL燃料,对发动机的压缩比、喷油嘴等技术规格进行了仔细研究。研究结果表明,低压缩比和大流量喷油嘴有利于进一步降低排放和提高输出功率。     

生物柴油对发动机润滑油性能的影响

从分析市场回收的发动机润滑油特性入手,比较了在发动机润滑油中柴油、废弃食用油甲酯等的残留比例。实施发动机耐久试验,并间隔一定时间,对发动机润滑油采样,分析试样的总酸值、总碱值、动黏度,以及对部件的磨损等参数,调查了生物柴油对柴油机润滑油品质及润滑系统零部件的影响。指出发动机燃用脂肪酸甲酯（FAME）或FAME混合柴油时,会对发动机润滑油及润滑系统零部件产生较大的影响。’     

Volkswagen公司新型3缸压缩天然气发动机

Volkswagen公司围绕EcoUp轿车开发了新型小型车系列New—Small—Family,配装的1．0L3缸机是以压缩天然气为燃料运行的,功率为50kW,新欧洲行驶循环燃油耗仅需2．9kg天然气,COz排放量79g／kin。该车型结合应用了准单一驱动与起动一停车系统和制动能量再生技术。     

燃料性质的变化对重型车用发动机均质充量压燃的影响

均质充量压燃（HCCI）为显著改善效率和大幅削减排放提供了可能。然而，在实用负荷和转速下实现重型车用发动机的HCCI运行面临大量的技术挑战。必须把HCCI的运行范围成功地扩展到全部负荷和速度范围，同时要保持适当的燃烧相位，控制最高缸内压力和压力升高率，并限制氮氧化物和颗粒排放。Caterpillar和ExxoMobil公司的合作研究已在这方面取得重大进展。评估了燃料对HCCI发动机运行范围和排放的影响。测试燃料是在汽油和柴油的馏程范围内开发的，涵盖很大范围的着火性、燃料化学性质和挥发性。所有燃料均利用Caterpillar3401E单缸油料试验机、在HCCI条件下测评。测量了废气排放和性能等关键变量，以及发动机转速、废气再循环率、燃油喷射定时等参数。结果表明，燃料品质和发动机条件的适当组合可实现重型车用发动机在宽广负荷范围内的HCCI运行，同时显著削减排放。在发动机压缩比为12的条件下进行测试，发现某种着火性介于目前汽油和柴油之间的燃料可提供最大的高负荷运转能力。     

电热塞辅助点火的直喷式天然气发动机的设计和研制

由于受爆燃的限制和需要在接近理论空燃比的条件下运行，常规（奥托循环）的天然气发动机与柴油机相比，功率和热效率都较低。现正在开发在直接喷嘴的狄塞尔循环中燃烧天然气的技术，这种燃烧方式不易产生爆燃也不易受空燃比控制的限制。采用直接喷射天然气（ＤＩＧ）技术能使天然气发动机达到与同型柴油机相同的功率和热效率水平。现在正在进行的实验的研究目标是对铁路调车机车用的、功率为１５００ｋＷ的ＤＩＧ３５１６型发动机进     

天然气／柴油双燃料发动机燃烧过程二维数学模型的研究

随着液体燃料费用的上升，排放标准更加严格，需要采用更经济、更有效的燃烧方法。天然气／柴油双燃料发动机由于具于较好的排放特性，爱到研究人员的关门。为了改善双燃料发动机的燃烧过程。本文采用离散型液滴模型模拟喷雾，采用k-ε双方程模型模拟湍流运动，用多步快速反应模型模拟燃烧化学反应。建立了双燃料发动机二维燃烧模型，并采用任意拉格朗日－欧拉地得到的偏微分方程组进行离散求解。对一台单缸双燃料发动机进行了模拟计算，将计算结果与实验结果对比分析发现，计算结果与实验结果吻合较好，表明本文的数值计算正确地反映了缸内燃烧过程的实际规律，能够反映引燃油量、发动机转速与负荷等运行参数对发动机燃烧过程的影响。因而该模型对于进一步优化双燃料发动机的动力性、经济性和排放特性，揭示影响其燃烧的主要因素具有重要价值。     

活塞环摩擦学特性在下一代弹性燃料发动机上面临的挑战

目前,随着可再生生物燃料的使用,考虑到从种植、燃料生产到汽车使用的整个生命周期,乙醇在弹性燃料汽车上的应用被认为是低二氧化碳排放的代用方案。在巴西,80％以上的量产汽车都使用弹性燃料。由于乙醇热值较低,为了获得相同的发动机功率,与汽油相比,乙醇的燃烧标定更为激进。这种燃用乙醇时不断增加发动机比功率的需求所产生的机械热负荷对活塞环摩擦学特性是一种挑战。乙醇的使用也带来一些特定的未被明确的摩擦学差异,如燃料稀释润滑油（尤其是在冷起动时）,以及具有腐蚀性的工作环境等。在特定的驾驶条件下,曾观察到氮化钢的第1道活塞环表面剥落等早期失效情况。当采用乙醇运行时,弹性燃料发动机呈现更高的最高燃烧压力,并且该峰值出现在曲轴转角上止点附近。这种状况增加了活塞环的磨损、擦伤的风险及摩擦学上的困难,这些都可能导致氮化层的裂纹及剥落。从摩擦学角度探讨弹性燃料发动机的第1道活塞环性能。讨论了弹性燃料发动机使用乙醇后对第1道活塞环的磨损、擦伤、氮化层剥落及摩擦等特性的影响。用发动机试验来评定耐磨损性和耐剥落性。有关擦伤,进行了环块法摩擦磨损试验,并给出了活塞环的涂层分级。还讨论了第1道活塞环的摩擦特性及对燃油耗的影响。给出了发动机浮动气缸套的试验结果。最后,讨论了克服这些挑战的活塞环技术方案。其中,有改进氮化处理以增加韧性的钢制活塞环,以及应用一种物理汽相沉积涂层,以提高耐磨损性和摩擦特性。介绍了一些摩擦试验台和发动机试验,以支持所讨论的技术方案。发动机试验基于严酷程序,目的是证明或预测弹性燃料发动机燃用乙醇时对性能的影响。     

以液化天然气为燃料的内燃机车

简要介绍了美国莫里森．克努森公司研制的以液化天然气为燃料的ＭＫ１２００Ｇ型调车内燃车的主要设计和结构特点。该机装用一台卡特彼勒发动机，功率为１２００英制马力。机车燃料箱为双壁、强隔热冷式，机车上亦装有先进的微机控制系统。     

用于发动机开发的缸内测试技术

描述了用于揭示缸内过程的光学诊断技术。说明了可在缸内安装光学通路的可视化发动机的特点和激光诊断技术的原理。给出了典型的测试结果,如气体流动、燃油喷射、混合气形成、燃烧及燃烧产物。此外,探讨了光学诊断技术在发动机内部及外部废气再循环研究中的应用。     

用于发动机开发的气缸内测试技术

描述了用于揭示气缸内过程的光学诊断技术.说明了可在气缸内安装光学通路的可视化发动机特点和激光诊断技术的原理.给出了典型的测试结果,如气体流动、燃油喷射、混合气形成、燃烧及燃烧产物.此外,探讨了光学诊断技术在发动机内部及外部废气再循环研究中的应用.     

对燃用植物系生物燃料的柴油机性能及排放性能的研究

部分国家采用从废弃食用油中制取的酯化燃料作为柴油机的代用燃料,但这种代用燃料会产生黑烟或白烟,同时还会影响发动机的起动性能。由于生物燃料属含氧燃料,因此也担心在批量使用时会产生醛类物质等含氧有害物质。探讨了在低温下燃料析出固态物质的原因,以及生物燃料生成醛类物质的趋势,并在1台柴油机上,用3种生物燃料和柴油进行试验研究,比较各自的排放性能,同时明确脂肪酸组成对排放性能的影响。当饱和脂肪酸的比例升高,浊点和析出点也会上升,同时浊点与析出点之间具有明显的相关性。采用油酸甲酯时,醛类排放物在400℃时开始增加,而在低温范围内其生成数量较少。相比柴油,燃用甲酯燃料时,氮氧化物的排放会有所增加,而未燃碳氢化合物、一氧化碳及烟度均呈下降趋势。     

燃料着火性对预混合压缩着火燃烧特性的影响

研究目的是为预混合压缩着火燃烧方式建议一种最适宜的燃料特性。在一台单缸试验发动机上探讨了燃料着火性对废气排放和燃油耗的影响。研究结果表明，降低燃料着火性（十六烷值）可以增加预混合周期，因而不容易形成碳烟，并可将着火时刻向上止点延迟。所以，可以在改善排放和燃油耗的同时扩大柴油机的工况范围。     

大火热辐射对车辆用材料燃烧性能影响的定量研究

在日本,根据相关条例对铁道车辆用材料按本国标准进行防火试验,根据其性能对材料分级.制定了有助于铁道车辆防火安全的防火试验标准.然而,标准防火试验中用的热辐射相对较低,一些标准只是质性的.过去几年发生的多起严重火灾表明,在标准防火试验中低估了 一些试验条件.这说明进行定量研究来检测大火热辐射对车辆用材料燃烧性能的影响极为...     

液化天然气在美国作为铁路燃料的潜力

美国的铁路货运代表着一个以液化天然气替代柴油的重要机会。鉴于使用液化天然气可在经济优势方面超过柴油，所以本文对液化天然气在美国铁路上的应用步伐为何如此缓慢的问题进行了初步探讨。简要评述了美国货运铁路的运营情况，并给出了某些铁路公司进行液化天然气项目试验研究的概要。美国环保局和加利福尼亚州大气资源局制定的排放法规有可能导致铁路部门从小规模地进行液化天然气试验转到在所选择的地区或专用线上使用液化天然气作为货运铁路的主要燃料。