不少人想知道专为轿车开发的甲烷发动机这些题，以及普通轿车能加甲烷吗的话题，想必很多人都想知道，接下来听小编详解。
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甲烷是一种可以有效替代现有燃料的替代燃料，使用化石甲烷相比汽油可以减少车辆CO2排放20%以上，并且提高发动机的抗爆性能提高热效率。可以进行相应的改进，进一步减少二氧化碳排放。可持续生产的生物甲烷/电子甲烷与化石甲烷无限混合的可能性可以同时将未来车辆的二氧化碳排放量减少到几乎为零。
一、简介
甲烷是一种替代燃料，可以替代传统燃料，特别是在适当调整的汽油发动机中使用时，并且是天然气、生物甲烷或电子甲烷的主要成分，可以产生电力而不会对二氧化碳排放产生任何影响。甲烷燃料可以任意比例混合并用于天然气汽车。由于非常有利的C/H混合比，与使用汽油相比，使用化石甲烷作为燃料已经可以减少20%以上的二氧化碳排放。此外，由于抗爆性能高，可以提高发动机效率，并且减少甲烷燃烧时有害物质的排放。通过废气后处理装置可将其降至标准水平以下。
2直喷MTDI-ECOBOOST发动机
迄今为止销售的天然气汽车通常使用传统汽油发动机的衍生产品作为动力源。由于成本原因，与使用汽油相比，在每升功率和平均有效压力方面通常存在缺点。在欧盟推动的“Horizon2020GasOn”项目框架下，开发了一款专为天然气动力设计的甲烷涡轮增压直喷发动机，其基本数据如表1所示。它基于福特的3缸10L发动机。-设计忠实于EcoBoost发动机的基础。由于高压缩比、高增压和早期燃烧重心导致更高的机械和热负荷，发动机的设计能够承受更高的峰值压力。与进气歧管增压和并联顺序双涡轮增压系统相比，直接气体燃料增压可减少充气损失，并与完全可变气门机构相结合，提供实现出色发动机性能所需的空气量。进气侧可变气门控制除了调节气门正时外，还可以调节气门升程和气门开启时间，这也可以减少通风做功。排气侧的类似系统可用于连续控制的增压系统。
表1MTDI引擎目标值
3高负荷发动机部件的调整
机械和热负荷的增加需要对基础发动机的各个部件进行微调，以确保MTDI发动机的长期运行。整个冷却回路、缸盖、缸体曲轴箱以及辅助增压器轴承座或废气旁通阀等辅助部件都通过计算机工程进行了精确改造，缸盖和缸体的热部件得到了充分的冷却。不会显着增加整个冷却回路的压力损失。为了进一步降低油耗，发动机配备了电子控制恒温器。该恒温器通过提高部分负载时气缸体中的冷却液温度来减少活塞摩擦。
集成完全可变气门机构需要重新设计MTDI气缸盖，根据现有系列生产发动机调整孔距、孔径和气门尺寸。MTDI气缸盖有两个独立的集成排气歧管，每个歧管仅连接到每个气缸的两个排气门之一，以控制废气涡轮增压器。三部分冷却套确保充分冷却。更高的燃烧压力需要每个气缸增加两个气缸盖螺栓。整个废气管道是在计算流体动力学和布局优化程序的帮助下设计的，与基本模型相比，质量流量增加了11%。
图1MTDI气缸盖
活塞配备环形冷却通道和专门开发的活塞环支架，燃烧室形状经过CFD计算优化，可在高压缩比下形成混合气。
借助CAE工具进行结构分析和热载荷，开顶裙式气缸体曲轴箱的结构设计主要通过轴承座加固和上部范围来适应峰值功率条件。缸筒和新设计的结构使其能够容纳足够数量的缸盖螺栓，使得缸体和曲轴箱的总质量与基本模型相比几乎没有变化。冷却通道布置在热负荷最大的气缸鼻梁区域，让冷却液流过受热部件并将其冷却至可接受的材料温度。独立的油道通过电磁阀控制的油嘴冷却活塞。为适应高燃烧压力下的曲轴箱通风，铸造了回油与通风相结合的通道，并调整了通道的截面积。锻钢曲轴取代了生产铸造曲轴。
从发动机设计之初就期望安装能够控制可变压缩比的装置，但其在因气缸中心距较小而配置空间有限的发动机中的实际应用一直是一个挑战。峰值压力非常高。
由于其相对于进气歧管增压的显着优势，MTDI发动机的气体燃料直喷系统已在预定的建筑占地面积尺寸和操作规范内开发。我们通过有效支持CAE和计量特性来重点优化流量特性，如下所示它还涉及制定注入调节策略。为了防止损坏喷油器，必须喷油窗口，以提供与临界气缸压力的充分隔离，以防止喷油器打开。
曲柄连杆机构采用机械式全可变气门机构，可连续调节气门升程或气门打开时间。该气门系统用于MTDI发动机的进气侧和排气侧。进气侧和排气侧的所有气门机构部件都集成到气缸盖罩中。
需要高增压压力水平才能实现发动机卓越的扭矩和功率目标。为此，通过一维CAE仿真设计了一个调节增压器系统，该系统由两个并联布置的涡轮增压器、一个压缩机旁通阀和一个再循环阀组成。从单涡轮运行切换到双涡轮模式时必须特别小心，因为第一个涡轮增压器连续运行，而相同尺寸的第二个涡轮增压器在CVVL系统的帮助下以更高的转速和负载开启。在涡轮运行模式下，进行了广泛的CAE测试研究，所选涡轮增压器的转换范围确定为2,700至2,800转/分钟。所示的压缩机布置可以实现合理的转换。不影响驾驶舒适性。
图2并联顺序协调升压系统
图3显示了从头开始设计的发动机的概述，该发动机采用甲烷高效运行，并结合了新的预先构思的技术。
图3设计用于使用甲烷运行的MTDI发动机
纯甲烷运行对燃烧过程提出了很高的要求，需要调整进气管、燃烧室和活塞的几何形状。进气道配备导流屏，即使在进气门过早关闭的配气正时情况下，也能确保在点火瞬间发生足够的充气传递。对于小排量MTDI发动机，由于压缩比大，活塞顶的形状是预先确定的，而全可变气门机构的最宽调节范围需要在活塞上放置合适的气门脚。王冠。考虑到这些，甲烷燃烧的活塞几何形状被设计为实现尽可能均匀的混合物。
由于气体燃料喷射过程极其复杂且突出的特性，需要进行详细的3D-CFD数值模拟研究来优化甲烷直喷。与以汽油为动力的汽油发动机不同，直喷式甲烷发动机不会受到常规燃料蒸发的影响，并且必须考虑到气体动力学和气体动量存在显着差异，因此，为了获得令人满意的甲烷直喷模拟，提高精度是关键第一步是开发和试验建模技术。图4显示了大规模涡流模拟与使用各种雷诺平均计算流体动力学模型的详细数值模拟的比较。RANS详细显示了相关流场，而LES显示了测量数据与高动态气体燃料射流的更好相关性。
图4注甲烷过程数值模拟
4发动机测试结果
图5显示了MTDI发动机在单/双涡轮运行时的满载曲线和全特性曲线场的测量效率。MTDI发动机超出目标10kW，输出功率为120kW，并在1,500r/min时达到所需扭矩240Nm。除了达到高达38的峰值效率外，它们还在较宽的范围内表现出高效率。
图5单/双涡轮运行时MTDI发动机效率特性曲线现场和满负荷曲线。
对7座中型货车行驶循环期间CO2排放的模拟计算表明，欧洲新行驶循环行驶循环为93g/km，按照全统一轻型汽车测试程序的高负荷行驶循环为之前介绍过的120克/公里，这些技术的结合降低了二氧化碳排放量，为未来减少废气排放的目标奠定了基础。
【德国】UKRAMER等。
【组织】范明强
【编辑】沃塞特
过往亮点
新款瑞虎5可以改装天然气吗？新款瑞虎5可以转换为天然气动力，我最近才这么做。
天然气汽车是使用石油代替天然气的气体燃料汽车。
天然气的甲烷含量通常超过90%，适合作为汽车发动机燃料。
2012年，可燃烧压缩天然气或汽油、压缩天然气、汽油的双燃料汽车（CNG汽车）开始推广应用，单燃料天然气汽车的推广预计将在2012年大力推广。未来。
车用压缩天然气的压力一般在20MPa左右。
天然气经过脱水、脱硫、净化等工艺后，经过多级加压即可得到。
使用时状态为气体。
新款Tigo5是奇瑞旗下一款可改装天然气的高性能SUV。
页岩气可以用作汽车燃料吗？伟大的，
页岩气有种用途，可广泛应用于居民燃气、供热、发电、汽车燃料、化工生产等领域。页岩气是以甲烷为主要成分、以非常规天然气形式存在的天然气，是清洁高效的能源和化工原料。
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