面向未来的双燃料发动机技术进展

当前双燃料发动机正在大缸径发动机市场逐步觉醒。长期以来双燃料技术仅应用于电站发电领域,然而近十年来,由于纯天然气发动机性能的大幅度提高,以及采用大型中速发动机实现功率等级的延伸,电站市场显著萎缩。除了先前大量的陆用外,移动式应用也为大缸径双燃料发动机提供了更广阔的市场。上述应用包括船用主推进（例如液化天然气运输船,豪华游轮）和辅机应用（例如集装箱船）以及铁路牵引（例如,长途机车）。促使业界关注双燃料发动机的主要动力是,与使用昂贵的重油或柴油相比较低的燃料成本,以及降低以NOx为主的排放污染物进而满足未来的排放法规。另外,对于大量的移动式发动机的应用,天然气将很快成为一种潜在的低硫燃料。除天然气之外的典型液态替代燃料通常不利于在电站双燃料发动机的应用,然而对于移动式应用却是一种可靠的备用燃料。对于船舶应用可以在ECA（排放控制区）区域内外通过天然气和柴油模式切换,从而使双燃料发动机更容易满足IMO（国际海事组织）的排放法规。移动式应用的难点在于,频繁的转速工况变化、快速的负荷响应要求、天然气品质变化和复杂工况下,对发动机运转可靠性的考验。由于双燃料发动机具有两种典型运转模式（天然气工况和柴油工况）,在发动机设计时必须进行折中考虑（例如压缩比、活塞碗形状、气门正时等）,这就导致了目前效率和功率密度方面的缺陷。关于上述问题,奥地利AVL公司通过单缸中速发动机测试研究了双燃料发动机相关技术问题。对大量参数进行了评估并对工况边界条件进行了研究。基于获得的数据,将给出当前双燃料发动机技术的短期预测。AVL公司关于双燃料发动机技术的展望也将促进中期开发需求。     

Volvo公司的卡车柴油机

Volvo公司推出1款新型卡车，其发动机与变速器结为一体，旨在提高输出功率的同时，降低3％的燃油耗，并进一步降低氮氧化物的排放。该发动机是Volvo公司迄今为止最清洁的发动机，能满足欧5排放标准的要求。其他几款新发动机是根据增强型环保汽车标准量身定制的。该标准是一项自愿遵守框架性讲议，     

双燃料发动机研制与性能试验等方面的研究

基于美国Altronic,inc公司GTI双燃料系统、通过对16V165TE3柴油机安装各种传感器的部位及电控系统进行适应性技术改造而研制的一种双燃料发动机,并根据使用环境条件对产品性能、可燃气使用整定范围、双模式工作运行的性能对比、替代率的最大整定范围、与上层电控系统的联合控制等展开试验性技术研究,同时对双燃料运行时的燃烧、爆压、爆震、排放等性能指标也进行了实机检测,结果表明当发动机进入双模式全负荷运行时,柴油消耗率从208 g/kW.h降至72 g/kW.h,最大替代率为65.4％;输出满载功率完全可以达到全柴油模式工作运行时的满载功率值、无影响;排烟指标从0.91SZ降至0.18SZ,排烟指标减少80％;从而改善了发动机的燃烧,提高了经济性和排放等性能指标.为国产高速大马力柴油发动机的双燃料混合燃烧与应用开拓了新的途径.     

Hyundai—Kia公司新型1．0L3缸汽油机

新型Kappa（x）1．0L汽油机配装在Hyundaii10型轿车和KiaPicanto轿车上,Hyundai—Kia公司将1款3缸汽油机与现代技术相结合,首次在这一排量等级的汽油机上采用可变气门机构。新型汽油机采用了可变进气歧管,功率可达到60kw,最大扭矩达到了94N·m。除汽油机外,还介绍了一种燃用汽油和液化石油气的双燃料机型,而乙醇发动机目前正处于开发阶段。     

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。     

1996年发动机技术综述

综述了１９９６年世界上若干主要的发动机生产厂家的产品和技术进展。介绍的发动机产品包括柴油机、双燃料和气体燃料发动机，其中柴油机有的可燃用重油，发动机应用领域包括船舶推进、船用辅机、机车牵引以及陆用发电等。在发动机技术方面，介绍了发动机的控制管理系统、燃烧系统以及排放系统的改进和可靠性、耐久性方面的改进情况等。     

大功率双燃料发动机用宽泛喷油器

与柴油发动机相比,双燃料发动机具有废气排放低、易于在不同燃料间转换,以及可用低价气体燃料、实用性高等特点。近年来,双燃料发动机越来越受到重视。最先进的柴油-天然气发动机的缺点是系统复杂性高,因为它们配备了两个喷油器(一个主喷油器用于柴油运行和一个引燃喷油器用于双燃料运行)或双喷嘴喷油器。此外,双喷油器性能会受到其引燃喷油器偏心位置的不良影响。因此,在发动机整个运行范围内仅采用一个位于中央的喷油器是首选解决方案。然而,以微量柴油特别是1%柴油分量实现所需的喷射精度,喷油系统在设计上极具挑战性。在发动机整个运行范围内柴油分量高达100%时调整喷嘴几何形状以获得良好的喷雾性能,也仍是一个重要的课题。文章对L’Orange(以下称罗润)公司先进的宽泛(wide range)喷油器与最先进的引燃喷油器的喷射性能进行比较。在喷油率测量及喷雾箱光学调查的基础上,评估两种喷油器的喷射特点。采用高速纹影技术和高速米氏散射可视化技术来描述喷雾汽相和液相的特点。调查的重点是少量柴油(柴油全负荷运行柴油用量的1%~10%)用于高速双燃料发动机。利用选择的单缸发动机试验结果对两种不同的喷油器进行再次对比。为避免喷油器安装位置对评估产生影响,两种喷油器均被安装在气缸盖的中心。通过试验测定维持稳定燃烧所需的最小柴油分量。此外,在发动机的不同工况下,对新型喷油器和最先进的柴油引燃喷油器对发动机整体性能的影响进行比较。     

伊朗计划生产双燃料机车

伊朗大型柴油机制造公司（DESA）计划推出二种新系列柴油／天然气双燃料发动机，35台中的首台双燃料发动机（V12缸机——译者）将于2010年提供给伊朗国家铁路（RAI）。     

天然气内燃机车

分析了内燃机车采用天然气作为代用燃料的优点及其可行性，较系统地介绍了俄罗斯及其国外的天然气内燃机车的发展研制情况及天然气内燃机车的结构特点，双燃料发动机的工作过程，指出按双燃料发动机循环工作的内燃机车可替代大量的柴油，同时研究分析了适合天然气内燃机车运行的区段及条件，最后从生态学，经济学等观点综合评估指出，在俄罗斯铁路上采用天然气内燃机车具有越来越大的意义。     

新型发动机技术信息

Ford汽车公司开发出一种新型发动机。它是一种缸内直接喷射、涡轮增压和可变气门控制的1．0L3缸汽油机。新型发动机首次被配装在将于2012年上市的B-Max汽车上。它达到4缸发动机所具有的功率,但燃油耗显著降低,并且二氧化碳排放处于100g／km水平。另外,该公司声称：将推出1款混合汽车用的自主研发的新型变速器。     

先进的重载高速柴油机的设计和开发

本文介绍最高转速为1800r/min、涵盖从直列式6缸到V型12缸的全新重载柴油机和双燃料发动机系列在研制过程中所采用的技术和方法。文中讨论了为使发动机燃油消耗率降低到同类产品的最低值而采用的电子控制高压共轨喷射系统、高效涡轮增压器、带有独立气口的横流式气缸盖和其他发动机的设计策略。发动机性能模型的开发展示了设计组和分析组在组件设计几何和模拟模型创建中的协调配合,实现了性能和可制造性之间最佳的折衷。工程师之间的交流是理解整个发动机性能、提高现有技术、超越以往发动机设计的关键因素。文中还介绍了就该机与用户达成一致的设计方针,包括可靠性、成本、重量、尺寸、可再利用性和性能。文中将以实际的低成本设计方案为例,说明这些方针对诸如曲轴箱和梯形机架等部件的影响。设计发动机采用的方法也在文中加以介绍,特别是同步工程的采用,可以集聚公司所有发动机运行技术,并在初期阶段就应用到设计中,在尽可能短的工期内确保设计一次成功。文中还概述了同步工程法等对项目的影响和在设计改进过程中所起的作用。工程所取得的成果是开发了一种完整系列的高速重载发动机,其拥有同类产品中最佳的燃油消耗率、良好的比功率水平,显示了Technomots公司与发动机制造商密切合作推出新产品的能力。     

基于1600系列发动机的MTU下置式机车驱动系统

由于目前市场对机车驱动系统的强烈需求,需要更加有效的解决方案。针对英国城际高速列车计划（IEP）中的新型高速列车,日本日立公司签订了一份协议,即采用基于1600系列发动机的MTU下置式驱动系统。     

用于北美铁路牵引的低排放发动机

简述了美国机车制造商及铁路运用部门为了满足日益严格的排放规要求而进行的铁路机车低排放发动机的研究开发活动。这些活动主要包括：对传统柴油机进行个性或优化设计，如加长行程，提高压缩比，采用电子燃料喷射等；开发气体燃料发动机，其中包括采用柴油引燃的双燃料发动机和纯烧天然气的发动机；开发能满足下一代高速铁路计划需要的燃气轮机车发动机。     

利用电控燃油喷射装置控制柴油机燃烧和排放的研究

为了降低直喷式柴油机瞬态工况排放,集中介绍了喷油器闭环控制。通过对共轨压力和气缸压力的实时测量,在闭环共轨喷油系统中实现了对喷油压力、燃烧正时和发动机输出功率的同步控制。通过对碳烟排放的实时测量,实现并评估了通常在发动机输出功率急剧增加时可以观察到的峰值碳烟排放的降低。结果显示,可以通过采用每个执行器3种比例积分微分控制器的方式,实现喷油压力、燃烧正时和发动机输出功率的同步控制,而峰值碳烟排放的降低则可以通过控制喷油压力来实现。     

高速发动机用新型A100-H系列单级涡轮增压器

作为开发单级高效、高压增压系统的一个里程碑,ABB增压器公司推出了高速发动机用新型A100-H系列涡轮增压器。这种新系列增压器,其压气机压比达5．8,采用铝质压气机叶轮,具有高的增压器效率,能满足未来柴油机和气体燃料发动机的运行要求及低排放的要求。     

BMW公司新型直列6缸汽油机

BMW M3大型轿车和M4双座小轿车配装新型直列6缸汽油机。该直接喷射汽油机采用BMW双涡轮增压技术及高转速方案,输出功率达到316kW。据BMW公司称,新型汽油机的最大扭矩远高于500N·m,并采用高扭力的锻制曲轴,发动机转速可高达7500r／min以上。新汽油机曲轴箱采用封闭式结构,刚性极佳,能承受极高的气缸压力。     

发动机行业的全球领导者——珀金斯——访珀金斯发动机公司营销及销售总经理雷岸诺

英国珀金斯（Perkins）发动机公司是一家享誉世界的发动机制造公司。1932年,企业家兼工程师弗兰克·珀金斯推出高速柴油机概念,并在英国彼得伯勒生产了第一台珀金斯柴油发动机,从此,珀金斯柴油发动机创新发展如野火燎原。目前年产发动机近40万台,     

电子发动机管理:智能化发动机控制的关键技术

现代发动机的大脑是电子控制单元,它监测和控制发动机及排气后处理系统的全部主要功能。同时,控制单元也可作为与车辆自动控制系统连接的接口。整个驱动系统的最佳配合是发动机在全寿命期内降低排放和油耗以及提高输出功率的关键。MTU公司自主研发这种关键技术,并生产这种控制装置。     

AcuraRLX轿车用新型V63．5L汽油机的开发

本田公司应用最新的动力总成技术“地球梦科技”,开发了1款3．5I。V6汽油机。该发动机的总体设计目标是降低二氧化碳排放,并向客户提供驾驶乐趣。“地球梦科技”的理念旨在降低排放的同时改善燃油经济性。为达到这一目标,并为用户提供驾驶乐趣,采用了三级可变气门正时及升程电控技术和可变气缸管理系统。将这种配气机构技术与缸内直接喷射技术相结合,可提升3．3％的功率,并降低燃油耗20％。为满足中型豪华轿车对噪声及振动水平的要求,开发了新型发动机悬置系统,以改善3缸运行模式的发动机振动。阐述了带可变气缸管理系统及缸内直接喷射系统的三级可变气门正时及升程电控技术、减摩技术,以及新型发动机悬置系统的结构及优势。     

物流信息

1珀金斯专注于提高叉车、挖掘机及装载机市场的渗透率11月27日,珀金斯携六款发动机亮相上海宝马展。3款新型发动机分别为:1106D-E70TA(3阶段)、1106C-70TA(2阶段)、1206F-E70TA;其中最具吸引力的1106D-E70TA(3阶段)是第一次在全球展出,系列中功率最大的1206F-E70TTA型是第二次在全球展出。1100系列产品营销经理葛赛民说,2012年虽然是世界经济低潮期,但珀金斯以多元化的经营战略为指导,致力于动力及能源领域,各项排名稳居行业前三。中国本土