替代率對(duì)船用LNG∕柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響.pdf

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1、第2期2016年4月內(nèi)燃機(jī)Int鋤alComb璐60nEnginesNo．2Apr．2016替代率對(duì)船用LNG／柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響龍焱祥，王忠俊(武漢理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，武漢430063)摘要：以淄柴z6170船用柴油機(jī)為基礎(chǔ)，通過加裝額外的天然氣供給系統(tǒng)將其改裝成LNG，柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，在推進(jìn)特性不同負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，研究替代率對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性能和排放性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著替代率的增加，燃料消耗率和HC排放有不同程度的增加，N0x和C0則在高低負(fù)荷表現(xiàn)出不同的規(guī)律。關(guān)鍵詞

2、：LNG；雙燃料；替代率；排放中圖分類號(hào)：u664文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1000—6494(2016)02—0044—04E助rtofReplacementRatioonthePemmanceofLNG／DieselDual—fuelEngineLONCYanxiang，WANGZhon舀un(Sch00lofEnergyandP0werEn百neering，WuhanUniversityofTechnolog)，，WuharI430063)Abst憎ct：BasedontheZ6170die

3、selen西nes，fittedwi出粕extranatIlralg鴿supplysystem，theZ6170dieselenginew鵲conVertedintoanLNG／dieseldualfuelen百ne．ExperimentwasperfoHIledondi歸ferentloadsforpmpelch啪cteristicgtostudythed．fect0freplacementratioontheperfo兀n鋤ceofLNG／dieselduaIfuelen矛ne．Theres

4、ultshowedthatBFSCrate粕dHCeⅡlissionincre鵲edwitIIadditionofItplacementmtio，N0xandC0haddiH毛rentchamcteris6cs．K∞啊ords：LNG；dual—fuel；replacementratio；emission在目前傳統(tǒng)能源匱乏以及節(jié)能減排呼聲日益高漲的影響下，各國都在努力尋找清潔能源。相比汽柴油，天然氣具有儲(chǔ)量豐富，熱值高，安全，成本低，液化后利于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，是作為內(nèi)燃機(jī)替代燃料的理想選擇?。雙燃料

5、發(fā)動(dòng)機(jī)改裝簡單，可在不改變?cè)裼蜋C(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過加裝液化天然氣的供給系統(tǒng)，將其改變成LNG，柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)較高的燃油替代率，并且顯著改善PM排放口1，具有較高的經(jīng)濟(jì)性和較低的排放。因此LNG／柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)具有巨大優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿?。目前國?nèi)外對(duì)天然氣燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)上的運(yùn)用基金項(xiàng)目：交通部科技建設(shè)項(xiàng)目(2013328811530)作者簡介：龍焱祥(1992一)，男，碩士，研究方向?yàn)閮?nèi)燃機(jī)性能優(yōu)化與排放控制。收稿日期：2015一12—04進(jìn)行了大量的研究，包括燃料供給系統(tǒng)的

6、設(shè)計(jì)，燃料控制策略，燃料的燃燒規(guī)律與特性等。這些研究在天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)過程中得到較好運(yùn)用，例如微量油引燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等口，。但是對(duì)于現(xiàn)有在用船舶柴油機(jī)，運(yùn)用這些新技術(shù)對(duì)其進(jìn)行大幅度改裝不僅實(shí)施難度較大，而且成本較高。針對(duì)這一現(xiàn)象，目前普遍采取的改裝方法是只增加一套供氣系統(tǒng)，不對(duì)柴油機(jī)做較大改動(dòng)，這種方式可實(shí)現(xiàn)天然氣／柴油雙燃料運(yùn)行，采取這種方法改裝后的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能調(diào)整參數(shù)之一為燃料替代率。替代率作為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能影響巨大。其

7、含義為：在發(fā)動(dòng)機(jī)工況相同的條件下，雙燃料工作方式中天然氣所替代的柴油量與純柴油工作模式下的柴油的消耗量之比H1。由于天然氣價(jià)格較柴油低，天然氣替代率越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性越高。但是，不同替代率第2期龍焱祥，等：替代率對(duì)船用LNG／柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響．45．下，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)燃燒和排放性能會(huì)有所變化。我們將通過不同負(fù)荷下的替代率試驗(yàn)，綜合經(jīng)濟(jì)性、燃燒噪聲、排放性能等因素得到雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)各負(fù)荷下的合適替代率，為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能優(yōu)化提供建議。1試驗(yàn)設(shè)計(jì)1．1試驗(yàn)裝置試驗(yàn)以淄博柴油機(jī)廠生產(chǎn)的z

8、6170船用柴油機(jī)為基礎(chǔ)，基本技術(shù)參數(shù)見表l。通過加裝天然氣供氣系統(tǒng)、天然氣流量計(jì)及其它有關(guān)燃?xì)獍踩o助設(shè)備將柴油機(jī)改裝成雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。本次試驗(yàn)所用供氣方式為增壓器后單點(diǎn)電控噴射進(jìn)氣。LNG／柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)架見圖1。主要測(cè)試設(shè)備儀器有江蘇啟東ECK500測(cè)控系統(tǒng)，江蘇啟測(cè)Y880測(cè)功器，北京首科實(shí)華DMF—l一3A天然氣流量表1Z6170柴油機(jī)主要技術(shù)規(guī)格名稱參數(shù)型號(hào)Z6170型式空翟瓣囂程缸數(shù)6缸徑×行程“mm×姍)170×200壓縮比14．5排量幾27．2平均有效壓力朋Pa1．454