摘 要

在全球以石油作为燃料的发动机到目前为止已经有了一百多年的历史，但是随着全球石油资源的紧缺和因此导致的环境问题愈发严峻，如何正确的研发和使用石油替代资源，既能提高经济性又降低废物排放，现已成为内燃机行业的重要发展目标。在众多选择中，LNG柴油双燃料发动机以其燃油消耗低、排放污染少、经济效益高等优势被越来越多人关注和认可。

本文针对船用Z1760型发动机进行以LNG-柴油为燃料的系统改造，提出相应的设计方案，对天燃气供给系统的各个部件进行了分析、计算，并且采用了进气歧管供气方式，以达到多点进气的目的。然后对天然气供气系统各部件在安全性、稳定性等方面进行了分析，并且介绍了原柴油机的各结构参数。之后要对改造的LNG-柴油双燃料多点进气发动机进行标定试验和以LNG-柴油双燃料和纯柴油为燃料的推进特性实验，从而得出一系列实验数据对比，从中发现LNG-柴油双燃料多点进气发动机的优势及改造和试验中所存在的问题和缺陷，并提出解决方法和拟意见。由于时间原因，我成功地完成了静态试验，验证了使用的燃气喷射阀的喷射量能够满足要求，达到理论计算所得的喷射量,并且完成了后续试验的实验台架的搭建。

关键词: LNG；LNG-柴油双燃料；多点进气；天然气喷射系统

Abstract

There has been a history of more than 100 years by oil as the fuel of internal combustion engine,as the world oil resources shortage and environmental pollution is more and more serious, how to develop and use of oil alternative resources, improve efficiency and reduce emissions, becoming the inevitable trend of internal combustion engine industry.In the numerous choice,LNG diesel dual fuel engine has been more and more attention and recognition, with its low fuel consumption, low emission pollution and high economic benefits.

Presented in this paper,I made a system reform for LNG - diesel as fuel in view of the Marine Z1760 engine,put forward the corresponding design scheme,Analyses the gas supply system of the parts and choose the multipoint intake air supply way in order to achieve the goal of multipoint intake. Then the gas supply system components are analyzed in security, stability, etc.And the system structure parameters of the original diesel engine are introduced,At last we carry out a series of experiment for the renovation of LNG-diesel dual fuel engine,and contrast to draw a series of experimental data,from these data we find that the LNG-diesel dual fuel more air intake engine`s advantages and existing problems in the reform and experiment , and put forward the solution and advice.Due to time reason, I successfully completed the static test,verify the injection amount of gas injection valve can meet the requirements,achieving the injection quantity of the theoretical calculation and completed the construction of the subsequent test experimental bench.

Keywords: LNG; LNG-diesel dual fuel; multipoint intake; gas injection system;

目录

第一章 绪论 1

1.1课题背景 1

1.2 双燃料发动机研究现状 2

1.21 国外研究现状 2

1.22 国内研究现状 2

1.3 研究目的和意义 3

1.4 本文的主要研究内容 3

第二章 LNG-柴油双燃料发动机 5

2.1 双燃料发动机的工作原理 5

2.2 双燃料发动机的特点 5

2.3 柴油供给系统 6

2.4 双燃料发动机燃气喷射系统方案设计 6

2.41 进气总管LNG供给方式 6

2.42 进气歧管LNG供给方式 7

2.5 本章小结 7

第三章 天然气供气系统设计 8

3.1 LNG供气系统设计原理图 8

3.2 LNG储罐 9

3.3 汽化器 10

3.4 滤清器 11

3.5 缓冲罐 12

3.6 减压阀 12

3.7 流量计 13

3.8 燃气喷射阀 14

3.9本章小结 15

第四章 天然气喷射阀的匹配运算 16

4.1 燃气流量的计算分析 16

4.2 不同喷射压力对阀流量的影响 17

4.3 天然气喷射时长的计算 18

4.4 本章小结 19

第五章 双燃料发动机试验台架的搭建 21

5.1试验台架原理图 21

5.2 柴油机主要基本参数 21

5.3 试验台架传感器的选择与安装 22

5.4 试验台架测量设备 24

5.5 试验台架的搭建 26

5.6 本章小结 27

第六章 气态燃料喷射试验 28

6.1 气态燃料喷射试验原理图 28

6.2 气态燃料喷射试验 29

6.3 试验结果分析 32

6.4 本章小结 32

结论与展望 33

1.总结 33

2.展望 33

参考文献 34

致 谢 36

第一章 绪论

1.1课题背景

随着世界人口的急剧增长和经济的快速发展，对石油等资源的消耗呈指数增长。但是随之而来的石油危机越来越严重，全世界面临着石油紧缺的困境。在我国，石油的消耗依然很大，特别是近几十年经济的高速发展，对石油需求越来越来大，石油价格居高不下，对人们的生活影响很大。而且随着石油资源的大量开采使用，所导致的环境问题越来越严重，对人们的正常生活带来了很大的问题。而且对目前看来，石油的使用很大程度上来自柴油机的消耗，在我国其消耗量占石油总使用量的一半以上。因此面对全球石油能源的紧缺和环境污染的加剧，如何正确的开发和使用石油替代能源已经成为了内燃机行业迫在眉睫的问题。

天然气的主要成分是甲烷，将天然气根据不同的压力和温度压缩可分别成为:压缩天然气(CNG)和液化天然气（LNG）。与传统的燃油相比，液化天然气(Liquefied Natural Gas，简称LNG )具有以下优势：1、安全性高。常温常压下天然气的燃点是650℃，而在相同状态下柴油燃点只有220℃，因此柴油相对更易被引燃；从爆炸区间分析，天然气浓度在5%~15%范围内时易发生爆炸,而柴油气发生爆炸的浓度区间是0.5%~4.0%，由此可见柴油气更易爆炸；天然气密度比空气密度小很多，一旦发生泄漏事件，气态天然气会直接扩散到空气中，地面空气中天然气浓度会很快降低，而柴油则会造成很严重的污染。2、对环境污染少。天然气相对石油是更加清洁的化石燃料，在输出相同能量的情况下，燃用天然气所排放固体颗粒、废气排放量很大程度上都比燃油所排放的低很多。