燃气发动机综述摘要：随着石油资源的不断消耗，能源局势逐渐发生改变，内燃机的燃料广泛化。近几年以来，美国页岩气革命的兴起，深层钻探技术的逐渐完善，石化天然气在内燃机中逐步大规模应用。本文通过对比LPG,CNG,LNG三种天然气发动机的市场应用状况，三种天然气发动机的特点，分别从进气，燃烧，润滑，排放,EGR几方面和传统的液体石化燃料发动机作比较，得出了天然气发动机燃烧循环变动大，储存技术要求高，润滑油液硫酸盐灰分控制严格等特点。在当前的能源局势下将得到快速发展，特别是LNG发动机具有良好的排放和资源丰富等优良特点，其应用前景广泛。关键词：能源局势，天然气发动机，LNG：U464.11前言从世界先进的工业化国家来看，内燃机工业已进个高科技、高投入、高产出时代。尤其以美国，德国，英国等代表的国家利用先进的技术和丰富的设计经验，开发出众多与世界需求相适应的先进动力技术。自从进入能源危机以后，动力燃料日益多元化[1]。石油，天然气，沼气，生物柴油，醇类燃料等相继进入动力燃料市场。各国先后根据自己的国情制定了相应的能源政策。当前虽然纯电动汽车在国家政策的扶持下，快速发展，但由于昂贵的电池技术[2]，较低的续航里程等影响大规模市场化。当然部分汽车电动化，有利于促进科技的发展，新能源技术的进步，迎合人们对清洁环境的期望。到2020末期纯电动汽车也只能占5%的市场份额。内燃机动力系统在未来30-50年仍是汽车的主要动力。新能源动力“远水难解近渴”传统汽车发动机谋求环保上位。在当前的技术和能源形势下，仍然需要在传统的内燃机中不断寻求技术改进，需要提高热效率，降低污染物排放。随着石油的可开采量逐渐减少，人类利用能源的代价逐渐加大，寻求相应的能源，减缓石油的消耗，刻不容缓。从开采储存密度大的液体石油向储存密度小深层煤层气、致密气、页岩气等天然气，深海可燃冰进发。在此新形势下，燃气工业进入加速发展阶段[3][4]。以美国页岩气为代表的一些国家的页岩气革命兴起，改变了国家的能源结构，从石油进口国变为出口国。天然气的大量供应也使得相应的动力技术也发生相应改变。中国页岩气储量丰富，特别是在四川盆地，重庆，贵州，内蒙古鄂尔多斯等地储量丰富，加之中俄，中缅，沿海地区的天然气管道的逐步建设，为汽车应用天气提供基础保障。据统计，2013中国天然气汽车达到157.7万辆。国内的部分城市的天然气加工厂和加气站逐步建立，这为我国进一步开展使用天然气奠定了基础。天然气发动机与传统发动机在燃烧，润滑，进气，燃油供给系统存在诸多不同点。气体燃料燃烧循环变动量较大，对空燃比敏感，加之采用稀薄燃烧，对ECU的要求进一步提高。随着技术的成熟，重型车大量采用缸内喷射方式，避免进气道喷射降低充量系数导致动力性和排放恶化的结果。1天然气工业形势以及市场情况1.1天然气资源应用形式LPG、CNG和LNG等清洁燃料作为汽车能源具有良好的经济性和较低的排放污物，不仅减轻大气污染，还可以形成多元化的能源结构，减缓石油的消耗，被认为是车用发动机较为理想的代用燃料。天然气汽车释放的二氧化碳要比汽油少1/3以上、HC下降90%、NOx下降40%、CO下降80%[5]。因此，在未来一段时期内，天然气发动机将有较大的市场空间和发展潜力。计估计2015年国内天然气使用量在2310×108m3，如图1所示使用量快速增长。CNG,LNG储运技术和加气站的大量建设为天然气进入市场好基础。得益于天然气工业的发展，四川天然气应用走在全国前列。出租车燃气化率达到98%，银川，濮阳等城市天然气管道沿线城市的出租车燃气化率将近100%。到目前为止巴基斯坦天然气车辆占52%以上。据预测，到2020年天然气汽车用量将达到4000亿m³。为了减轻大气污染，北京现已成为世界上最大的单一燃料天然气发动机汽车应用城市。全世界天然气汽车保有量将超过730万辆。世界超过70%的天然气资源位于中东，东欧，前苏联地区。2012年我国天然气消费1328亿立方米，占总量的4.8%。国际消费33100亿立方米。美国，俄罗斯，伊朗、卡塔尔、加拿大、挪威、中国、沙特阿拉伯、阿尔及利亚和印度尼西亚这10个天然气产量排名前十位的国家。图11980-3013年我国天然气产...