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天然气发动机活塞环的设计与开发

8内燃机与配件2013年第6期

天然气发动机活塞环的设计与开发

DesignandDevelopmentofNaturalGasEnginePistonRings

刘志华

曹存军

吴立来

(南京飞燕活塞环股份有限公司)

〔摘要〕针对天然气发动机的特点及目前存在的问题,提出了天然气发动机活塞环在材料、结构、表面处理、参数选择等方面的设计理念,并成功应用到生产实际中。

〔关键词〕天然气

活塞环

Keywords:NaturalgasPistonrings

随着世界经济的不断发展,石油、煤炭两大能源面临枯竭,同时世界各国对生态环境保护要求的不断提高,促使寻求一种新的更加清洁的能源替代传统的石油燃料。天然气燃料是各种替代燃料中最早广泛使用的一种,它分为压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)两种。天然气同其他清洁能源相比,具有资源丰富、燃烧清洁、技术成熟、安全可靠、经济实用等优点,已成为世界车用清洁燃料的发展方向,而天然气汽车则已成为发展最快、使用量最多的新能源汽车。

国外研究发展天然气发动机已经有100年的历史,但我国在使用天然气方面起步较晚,天然气发动机的应用还处于初级阶段,基本上是在原型发动机的基础上进行改进,所以在实际使用过程中存在一些问题。作为活塞环的专业生产厂家,我们必须针对天然气发动机的特点及目前存在的问题,对活塞环进行专门设计。

火线圈及火花塞等零件组成的点火系统。

1.3控制系统

天然气发动机采用电控,与原机械式柴油机相比,各工况点的空燃比、点火提前角、增压压力都实现了更精确的控制。

1.4压缩比

压缩比的选取与燃料的抗爆震性能密切相关,抗爆震性能是用燃料的辛烷值来衡量,辛烷值越高抗爆震性能越好,常用的几种燃料按辛烷值高低排序依次为:柴油、CNG(甲烷)、丙烷、丁烷和汽油。所以天然气发动机的压缩比比柴油机的小,活塞燃烧室形式与柴油机不同。在柴油机的基础上改进设计的天然气发动机,为了降低压缩比就需要加大燃烧室容积。

除此之外,天然气发动机还有一个更显著的特点,就是存在燃烧室高温、尾气中氮氧化物含量高和润滑难,即所谓的“两高一难”的润滑特点,这样会使普通机油氧化过快,导致机油品质下降或失效过快,不利于对发动机的润滑和保护;同时,高温下普通机油的高灰分添加剂极易在发动机部件表面生成坚硬沉积物。所以天然气发动机中活塞环的润滑条件较差,存在易磨损的倾向。

1天然气发动机与柴油机的主要差别

取消了原柴油机的燃油喷射系统相关的零部

1.1燃料供给系统

件,增加了蒸发调压器、减压器等供给气体的相关零部件。

1.2点火系统

柴油机是压燃式发动机,天然气发动机由于受燃料特性限制(抗爆振性能)采用的是与汽油机一样的点燃方式。在取消了喷油器后,将原缸盖上的喷油器孔改为了火花塞孔,增加了以点火模块、点

2活塞环的设计

针对天然气发动机活塞环在工作时面临的高

温、润滑困难等特点,活塞环必须从结构、材料、表面处理、参数等方面进行专门设计,才能更好的满足其需求。

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