[01847181]中重型燃气内燃机关键技术与应用

以天然气为代表的燃气内燃机是国际上最主要的替代燃料动力,2018年全球87个国家与地区的天然气汽车保有量已逾2616万辆,加气站保有量已逾3.1万座;我国以670万天然气汽车保有量、9000座加气站保有量连续4年蝉联世界第一位。我国天然气汽车占汽车燃料消费总量5%。我国中重型天然气内燃机保有量超过80万台,天然气内燃机每年消费天然气450 亿立方米。 为满足国家对天然气发动机进一步节能减排的要求,中重型天然气内燃机技术难度大,面临进气管回火、发动机优化控制、排气中甲烷难净化等技术瓶颈和难题。本项目提出在天然气燃料中掺入适量氢气（HCNG燃料）以提升发动机性能的技术思路,发明了HCNG内燃机技术,提出了气体燃料发动机燃料供给技术、燃气发动机稀薄燃烧控制技术、催化剂的制备方法和老化态催化剂再生策略。主要技术发明与创新点如下： 1、 发明了天然气掺氢内燃机技术。获得了天然气掺氢燃料的基础物性数据,揭示了天然气掺氢内燃机高效清洁燃烧机制,发明了HCNG发动机性能优化方法、发动机标定方法以及HCNG燃料掺氢比与发动机工况协同控制方法,给出了HCNG内燃机最佳掺氢比,有效解决了天然气掺氢内燃机综合性能提升受限的技术难题,将国际上天然气掺氢内燃机综合热效率的改善效果由5%提升至7% 。 2、 发明了气体燃料发动机燃料供给技术。发明了气体燃料发动机混合器、气轨总成、进气管、防回火安全阀等新技术和新方法。 3、 发明了燃气发动机稀薄燃烧控制技术及控制系统。发明了燃气发动机稀薄燃烧控制方法及控制系统、发动机电磁阀驱动电路及其控制方法,有效解决了中重型燃气发动机电控技术难题,打破了中重型燃气发动机电控技术和电控系统严重依赖国外进口的格局。 4、 发明了一种高性能稀燃型车用天然气内燃机催化剂的制备方法和老化态催化剂再生策略。发明了适合稀薄燃烧天然气内燃机催化剂使用的抗高温抗硫的涂层材料、涂层配方和涂敷工艺,具有较低的甲烷起燃温度和较高的甲烷转化效率,有较好的抗水热硫老化性能;发明了一种老化态催化剂再生策略,通过调整车用天然气内燃机的工作工况,能够将老化态的催化剂的性能部分恢复,延长了催化剂的使用寿命、降低了成本。 项目打破了国外在该领域的技术垄断,实现了我国中重型燃气发动机技术从机械式到电控式的技术跨越。研发EQ6105-HCNG内燃机,将国际上发动机HCNG内燃机综合热效率的改善效果由5%提升至7%。研发的燃气发动机电控技术、后处理技术及产品,与国外同类产品相比,具有性能优势和成本优势,项目技术成果得到了国内主要的发动机厂的认可,广泛应用于潍柴、玉柴、东风汽车、上柴、济柴动力、河柴重工等多家企业的国五和非道路国三中重型燃气发动机,产生了显著的经济、社会效应。 项目获发明专利授权30项,发表学术论文115篇,牵头和参与完成国家、行业标准40项,包括ESI工程领域高被引论文3篇。