柴油机改装天然气发动机技术是近几年世界各国 研究的重点， 也是天然气发动机应用的前沿技术。 天然气 作为车用燃料， 最大的优点就是低污染性。 与传统汽油车 相比较， 一氧化碳的排放量可减少到1 ／ 1 5， 碳氢化物排放 量可减少到1 ／ 5 ， 二氧化硫减少了4 ／ 5 ， 且没有苯、 铅、 硫等 有害物质。此外 ， 天然气不会稀释润滑油影响其品质， 因 此能延长发动机和机油的使用寿命，提高经济性并减小 运行噪声。 我国有丰富的天然气资源， 天然气汽车在我国 有广阔的发展前景。目前我国天然气发动机的应用主要 是在原有的汽油机和柴油机的基础上进行系统改造。在 汽油机改造较为成熟的基础上，考虑到大中城市公交车 辆普遍采用柴油机及经济性等方面因素，在原柴油机基 础上， 去掉柴油喷射系统， 增加点火系统和天然气供气系 统，将其改装成火花塞点火式天然气发动机。如依维柯 8 型、 康明斯B 5 ? 9 _ _ 1 9 5 G型、 福特3 8 0 型等柴油机改 装天然气发动机后， 功率增大， 燃料费用降低， 具有广阔的 应用前景。
1 动力性下降是柴油机改装后的主要问题 一 般来说 ，由柴油机改装的火花塞点燃式天然气发 动机与原机相比， 动力性会有所下降， 这主要是由天然气 的特性( 见表) 决定的。 天然气与轻柴油的性能比较 中田环保产业 2 , O 0 5 ． 2 热值是燃料能量的量度，是单位质量的燃料完全燃 烧释放出的热量。如上表所示 ， 虽然天然气的热值较高， 但天然气与空气形成混合气的热值比柴油的混合气热值 低约9 ％， 造成了功率损失， 这是动力下降的主要原因。 其 次， 通过上表可以看出， 对于相同排量的发动机， 天然气 的燃烧质量比汽油的燃烧质量少，这是造成天然气发动 机动力下降的另一个原因。 第三， 天然气的燃烧特点是着 火温度高， 火焰发展期长。同一空燃比时， 天然气的主要 成分甲烷的层流火焰传播速度比柴油低1 2 ％，使得发动机总燃烧期增长， 造成气缸内压力和温度上升缓慢， 致使 发动机动力下降。
稀薄燃烧 有关数据表明， 在中等转速时， 柴油机的平均有效压 力为1 ． 1 5 MP a ， 改装为天然气发动机后， 由于天然气辛烷 值达到1 3 0 ，在理论空燃比时就受到爆震和排温的限制， 平均有效压力一般为0 ． 9 MP a 。 如采取稀薄燃烧， 加大空气 量， 有效降低排气温度并减弱爆震趋势， 这样可以通过增 压技术将平均有效压力增加到1 ～ 1 ． 0 5 MP a ，确保了较高 的动力性。此外， 从发动机效率、 可靠性和耐久性方面来 分析， 稀薄燃烧也具有一定的优势。
顺利实现稀薄燃烧的关键在于让混合气快速燃烧， 即缩短火焰的发展期和燃烧持续时间。 研究表明， 燃烧速 度很大程度上取决于混合气的紊流运动。首先由于紊流 加剧， 天然气与空气混合充分， 加入燃烧的成分增加； 其 次，紊流能够使火焰表面产生褶皱，从而增加火焰表面 积， 提高燃烧速率。 第三， 紊流能增加火焰的传播速度， 提 高局部燃烧速率。增加紊流的手段主要是采用有利于降 低压缩比且能够使天然气快速燃烧的盆形燃烧室结构或 改变进气道的形状来形成一定强度的空气运动，从而产 生较强的紊流运动， 以达到速燃的目的。
增压中冷技术 济南汽车油改气为了补偿稀薄燃烧带来的功率损失， 通常采用柴油 机普遍运用的增压中冷技术提高天然气发动机的功率。 供气 1 ． 扩压器 2 ． 空气滤清器 3 ． 中间冷却器 4 ． 涡轮 图 1 增压中冷工作原理 发动机的输出功率与每一循环进入各缸的充气量有 关， 增加进气管的充气密度可提高功率， 这就是涡轮增压 器得到广泛应用的原因。但随着压力增加， 扩压机出口的 空气温度随之升高，在一定程度上限制了空气密度的提 高。要想进一步增加空气密度，必须降低增压空气的温 度， 就要采用中间冷却措施， 如图1 所示。 所谓“ 增压中冷” ， 是将发动机的冷却水或汽车上的散热风扇的进风， 通过中 冷器3 ( 热交换器) 对已增压的发动机进气进行中间冷却。 车用发动机较多采用空对空中间冷却器，利用散热器的 通风进行冷却，一般情况下能将空气温度降到5 O ℃左右。 实验表明，在给定的增压压力下，增压空气温度每下降 I O ~ C， 密度就增大3 ％， 在同样的空燃比下， 实际功率可提 高约3 ． 5 ％。同理， 中冷技术还可以降低发动机在相同额定 功率下的热负荷和排气温度以及最大爆发压力。
电子控制喷射系统 天然气的成分复杂， 加之发动机实际工况多变， 要想提高汽车的动力性 ，天然气的准确喷射时刻和精确的喷 射量是关键， 这须由电控多点燃气顺序喷射系统完成。
