天然氣電控發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過(guò))

下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 摘 要 為了解決日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源危機(jī)的問(wèn)題，開發(fā)了一種以天然氣和柴油為燃料的電控雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。它是在電控柴油機(jī)的基礎(chǔ)上改裝而成的，采用柴油引燃天然氣的方式來(lái)工作。由于只需另外加裝一套天然氣供給系統(tǒng)，適當(dāng)改變一下燃料供給策略，對(duì)原柴油機(jī)不必作什么改動(dòng)，故改裝簡(jiǎn)單、成本低。但改裝后天然氣替代率高，發(fā)動(dòng)機(jī)排放性明顯改善。 本設(shè)計(jì)是在原 YC6108 電控柴油機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)安裝一套天然氣供給系統(tǒng)，并充分利用原柴油機(jī)上的電控系統(tǒng)，通過(guò)加裝相關(guān)傳感器，精確控制柴油引燃量和天然氣的供給量，來(lái)提高原發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì) 性和排放性。具體來(lái)說(shuō)，一方面分析了電控天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給策略，對(duì)天然氣供給系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)；另一方面重點(diǎn)設(shè)計(jì)了天然氣供給系統(tǒng)的一些主要專用裝置，如：氣瓶、瓶口閥、手動(dòng)關(guān)閉閥、充氣閥、燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器、加溫器等，對(duì)其它所需部件按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了選用；同時(shí)還根據(jù)公交車車架，對(duì)天然氣供給系統(tǒng)布置與安裝進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： 柴油機(jī)； 天然氣； 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)； 供氣系統(tǒng) 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 Abstract In order to solve the increasingly serious energy crisis and environmental pollution problems, we develop a electronically controlled dual-fuel engine natural for natural gas and diesel fuel. It is Modified by a electronically controlled engine, and work by diesel igniting the natural gas. We only add a natural gas supply system on the diesel engine, and give some appropriate changes in the fuel supply strategy, but the diesel engines emissions significantly improved. We develop this electronically controlled dual-fuel engine on the basis of the YC6108 Diesel Engine. We make full use of the electronic control system on the diesel engine and precisely control the diesel and natural gas supply to improve the engine of the economy and emissions. On the one hand, we analyze fuel supply strategy, and design the gas supply system； On the other hand, we focused on the design of the gas supply system for some major installations, such as: the cylinder, the cylinder valve, filling gas Valves, gas pressure regulator, heating regulator, etc. We also design the gas supply system layout and installation under the bus frame. Key words： Diesel engine； Natural gas； Dual-fuel diesel engine； Gas supply system 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 目 錄 1 前言 . 1 2 原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) . 2 2 1 柴油機(jī)數(shù)據(jù) . 2 2 2 公交車數(shù)據(jù) . 3 3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) . 4 3 1 控制原理設(shè)計(jì) . 4 3 2 各部件功 用 . 4 3 2 1 氣瓶 . 4 3 2 2 壓力調(diào)節(jié)器 . 5 3 2 3 氣體流量閥 . 5 3 2 4 中央控制器 . 5 3 2 5 油門位置傳感器 . 5 3 2 6 柴油油量控制器 . 5 3 2 7 冷卻水溫度傳感器 . 6 3 2 8 控制面板 . 6 4 儲(chǔ)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 7 4 1 氣瓶設(shè)計(jì) . 7 4 1 1 材料選擇 . 7 4 1 2 儲(chǔ)氣壓力確定 . 7 4 1 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 8 4 1 4 尺寸設(shè)計(jì) . 8 4 2 手動(dòng)關(guān)閉閥設(shè)計(jì) . 9 4 2 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 9 4 2 1 閥桿設(shè)計(jì) . 10 4 3 瓶口閥設(shè)計(jì) . 13 4 3 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 13 4 3 2 泄放直徑校核 . 14 4 4 充氣閥設(shè)計(jì) . 15 4 5 其它部件選用 . 16 5 供給系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 17 5 1 燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) . 17 5 1 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 17 5 1 2 閥口設(shè)計(jì) . 18 5 1 3 密封膜片設(shè)計(jì) . 20 5 1 4 彈簧設(shè)計(jì) . 21 5 3 加溫器設(shè)計(jì) . 25 5 3 其它部件 選用 . 26 6 總體布置 . 27 6 1 氣瓶布置 . 27 6 2 氣瓶架設(shè)計(jì)校核 . 30 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 7 結(jié)束語(yǔ) . 32 參考文獻(xiàn) . 33 致 謝 .錯(cuò)誤 !未定義書簽。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 1 前言 隨著社會(huì)發(fā)展，汽車保有量的不斷增多，由汽車導(dǎo)致的環(huán)境污染 和能源危機(jī)的問(wèn)題日益嚴(yán)重。為汽車尋找清潔而且豐富的替代燃料，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性，已成為相關(guān)研究技術(shù)人員迫切需要解決的問(wèn)題。天然氣繼煤碳、石油之后，作為三大能源之一。在煤碳、石油大量開采和耗盡下，天然氣的儲(chǔ)量顯得比較豐富。同時(shí)它具有使用、儲(chǔ)存方便，熱效率高，燃燒清潔等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)天然氣的開發(fā)和使用受到各國(guó)重視。 用天然氣替代常規(guī)的汽油或柴油作為汽車燃料具有很多優(yōu)點(diǎn)。最大的好處在于環(huán)保方面，不但排放性能優(yōu)，而且汽車噪音也低；同時(shí)把傳統(tǒng)汽車改裝成天然氣汽車只需要在原發(fā)動(dòng)機(jī)上加裝一套天然氣供給系統(tǒng)，改裝方便 、成本低；此外，天然氣汽車安全性高。天然氣是一種高燃點(diǎn)的輕量氣體，在通常的溫度和壓力下比汽油更安全。天然氣本身無(wú)毒、無(wú)腐蝕性和非致癌的，即使泄漏也不會(huì)對(duì)土地或水形成威脅。 在我國(guó)天然氣儲(chǔ)量相當(dāng)豐富。據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó) 天然氣總資源量約為 萬(wàn) 億 立方米 ， 天然氣可采資源總量為14 22 萬(wàn)億立方米。天然氣資源總量列世界第五位、亞洲第一位。 所以在我國(guó)發(fā)展天然氣汽車，開發(fā)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)前景廣闊。 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段： 第一代產(chǎn)品是機(jī)械式，第二代屬于簡(jiǎn)單閉環(huán)控制，第三代是采用電控噴射 CNG 技術(shù)。 具體來(lái)說(shuō)，天然氣發(fā)動(dòng) 機(jī)經(jīng)歷了從最先汽油機(jī)改裝到柴油機(jī)改裝，最后到專門根據(jù)天然氣特性設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)階段。同時(shí)燃料也經(jīng)歷了從雙用燃料、雙燃料到單用燃料過(guò)程。在這發(fā)展過(guò)程中，產(chǎn)生了許多技術(shù)，如： 增壓中冷技術(shù) 、 燃燒稀燃技術(shù) 、 天然氣缸內(nèi)噴射技術(shù)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)閉環(huán)電控技術(shù) 、 天然氣零部件開發(fā)可靠性技術(shù) 、 天然氣催化器應(yīng)用技術(shù) 等。 就目前我國(guó)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展上看，大多是在原汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上加裝 一套天然氣供給系統(tǒng)，開發(fā)成汽油 -天然氣雙用發(fā)動(dòng)機(jī)。控制形式多為機(jī)械式的，天然氣供給方式多為混合器預(yù)混合式。我們知道汽油 天然氣雙用發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣替代率低，同時(shí) 機(jī)械式控制不精確的自身缺陷，混合器預(yù)混合式天然氣 -空氣混合不均等原因，實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)排放性改善并不大。 鑒于以上情況和對(duì)城市環(huán)境造成很大污染的公交車大多很用柴油機(jī)，在柴油機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)一款電控天然氣 /柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。電控天然氣 /柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)是在原電控柴油機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)安裝一套天然氣供給系統(tǒng)，用少量柴油引燃天然氣來(lái)工作。充分利用柴油機(jī)上的電控系統(tǒng)，來(lái)精確控制柴油引燃量和天然氣的供給量。達(dá)到提高天然氣替代率，提高原發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和排放性的目的。 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯(lián)系 414951605 或 1304139763 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 2 原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 本設(shè)計(jì)在 YC6108 電控單體泵柴油機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)一套天然氣供給系統(tǒng)，充分利用原有的電控系統(tǒng)，把原發(fā)動(dòng)機(jī)改裝成電控天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，并在使用這種發(fā)動(dòng)機(jī)的公交車上對(duì)天然氣供給系統(tǒng)布置進(jìn)行設(shè)計(jì)。 下面給出了設(shè)計(jì)時(shí)所用的柴油機(jī)和公交車的一些數(shù)據(jù)參數(shù)。 2 1 柴油機(jī)數(shù)據(jù) 圖 2.1 YC6108 發(fā)動(dòng)機(jī) 缸徑 行程 mmmm 125108 額 定功率 /轉(zhuǎn)速 rpmkw 230/177 最大扭矩 /轉(zhuǎn)速 rpmmN 1 60 0/8 00 外形尺寸 mmmmmm 1 0 7 57 8 01 2 5 2 燃油消耗率 hkwgbe /250下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 2 2 公交車數(shù)據(jù) 圖 2.2 公交車底盤 外形尺寸 mmmmmm 3 1 0 02 4 0 08 5 0 0 百公里油耗 Q=27L 續(xù)駛里程 S=300km 整車質(zhì)量 M = 9740kg 前軸軸載質(zhì)量 M1 = 3270kg 后軸軸載質(zhì)量 M2 = 6470kg 軸距 L = 4700mm 車架參數(shù) 縱梁 異形鋼管 mmmmmm 5.4651 8 0 通橫梁 槽形鋼 mmmmmm 5602 2 0 外伸橫梁 槽形鋼 mmmmmm 560180 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的電控柴油 /天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)是在原 YC6108 柴油機(jī)的基礎(chǔ)上開發(fā)而成，主要開發(fā) 了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的供氣系統(tǒng)。并設(shè)置了多種傳感器，充分應(yīng)用原發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)引燃柴油量和天然氣量的精確控制。 3 1 控制原理設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的柴油 /天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)采用電控單點(diǎn)噴氣控制方式，其供氣系統(tǒng)電子控制原理如下圖 3.1 所示。 圖 3.1 控制原理 設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要包括天然氣的儲(chǔ)氣系統(tǒng)、供給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。 由圖所示，天然氣由氣瓶通過(guò)高壓管流入壓力調(diào)節(jié)器。其間設(shè)置有充氣閥、手動(dòng)關(guān)閉閥、壓力表等。然后，天然氣通過(guò)電磁閥進(jìn)入氣體流量閥，由燃?xì)鈬娚?器噴入進(jìn)氣道。在進(jìn)氣道內(nèi)天然氣與空氣混合后流入進(jìn)氣歧管，最后到達(dá)各氣缸內(nèi)。在汽車的一些部位安有傳感器，通過(guò)數(shù)據(jù)采集由中央控制器控制柴油和天然氣的供給量。 3 2 各部件功用 3 2 1 氣瓶 氣瓶?jī)?chǔ)存壓力為 20Mpa的壓縮天然氣，在其后先后接有氣瓶閥、充氣閥、手動(dòng)關(guān)閉閥及壓力表等。氣瓶閥在必要時(shí)封住瓶?jī)?nèi)氣體及防止瓶?jī)?nèi)壓力過(guò)高損壞氣瓶；充氣閥是下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 在儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)壓力不足時(shí)向儲(chǔ)氣瓶?jī)?nèi)充入天然氣；手動(dòng)關(guān)閉閥是 當(dāng) CNG汽車因加氣、修理、入庫(kù)停車時(shí)，用來(lái)截止氣瓶到燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器之間的氣路聯(lián)接。壓力表用于表針加氣時(shí)天然氣是 否加足。 3 2 2 壓力調(diào)節(jié)器 燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器可以將天然氣的壓力從 20MPa降到 0.5 Mpa左右，而且在壓力調(diào)節(jié)器上裝有壓力傳感器且與駕駛室內(nèi)控制面板相連，這樣在駕駛室內(nèi)即可通過(guò)壓力值了解氣瓶?jī)?nèi)天然氣的儲(chǔ)量。在壓力調(diào)節(jié)器前分別安裝有加溫器和過(guò)濾器。其中加溫器是為了給天然氣加熱，以避免因天然氣壓力降低吸收熱量而使壓力調(diào)節(jié)器凍結(jié)。過(guò)濾器是為了濾除氣體中的雜質(zhì)，以避免減壓器閥口被堵塞。燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器后連接電磁閥，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障或發(fā)動(dòng)機(jī)熄火時(shí)，電磁閥自動(dòng)切斷天然氣的供給。 3 2 3 氣體流量閥 氣體流量 閥可精確控制雙燃料工作狀態(tài)下的燃?xì)饬髁俊Ｆ鋬?nèi)有一小容積室，與燃?xì)鈬娚淦?、天然氣壓力傳感器和溫度傳感器相連， 2個(gè)傳感器分別測(cè)出容積室中天然氣的壓力和溫度。中央控制器 (ECU)將實(shí)測(cè)天然氣壓力與存儲(chǔ)在 ECU內(nèi)的目標(biāo)壓力值相比較，根據(jù)二者的差值調(diào)整容積室的容積，保證確的天然氣噴射量。天然氣以 1O 80 Mpa的噴射壓力噴入時(shí)進(jìn)氣道內(nèi)，與空氣充分混合后進(jìn)入氣缸。燃?xì)鈬娚淦鞯膰娍着c空氣的流向相反，使天然氣與空氣充分混合。 3 2 4 中央控制器 ECU是 YC6108雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的控制核心，它接受 8個(gè)傳感器的信息，通 過(guò)計(jì)算分析處理后，向柴油油量控制器及氣體流量閥等主要執(zhí)行器發(fā)出指令，控制雙燃料狀態(tài)下的柴油量以及燃?xì)獾牧髁浚M(jìn)而保證發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 ECU具有故障自診斷功能。當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)時(shí)， ECU 自動(dòng)記錄錯(cuò)誤信息，并將錯(cuò)誤代碼在控制面板上顯示出來(lái)。它可自動(dòng)記錄天然氣流量、柴油流量天然氣溫度和壓力、進(jìn)氣溫度、進(jìn)氣壓力等 3O余個(gè)參數(shù)隨時(shí)間變化的曲線，并進(jìn)行分析。 3 2 5 油門位置傳感器 油門位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)是決定燃料 MAP和節(jié)氣門開度 MAP的主要參數(shù)。油門位置傳感器固定在噴油泵的油門操縱桿上，并通過(guò)油門拉線與油門踏 板連接，由駕駛員直接控制。 ECU根據(jù)它的信號(hào)確定天然氣、空氣和柴油的供給量。 3 2 6 柴油油量控制器 柴油油量控制器安裝在噴油泵的后端。發(fā)動(dòng)機(jī)在雙燃料工作狀態(tài)時(shí)， ECU 按照其內(nèi)下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 設(shè)定的燃料 MAP，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)的行程從而控制噴油泵齒條的位移量來(lái)控制在雙燃料工作狀態(tài)的柴油油量。在純柴油工作狀態(tài)時(shí)，柴油油量控制器不起作用，由噴油泵調(diào)速器直接控制發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油噴射量。 3 2 7 冷卻水溫度傳感器 冷卻水溫度傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的出水管上，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度在 65 c以上和轉(zhuǎn)速超過(guò) 900 r min時(shí)，發(fā)動(dòng) 機(jī)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到雙燃料的工作狀態(tài)。轉(zhuǎn)速傳感器轉(zhuǎn)速傳感器安裝在齒輪室罩蓋一飛輪殼上測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，其信號(hào)是決定燃料 MAP和節(jié)氣門開度 MAP的主要參數(shù)。 3 2 8 控制面板 控制面板固定在駕駛室內(nèi)的儀表板上?？刂泼姘迳嫌锌刂瓢l(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換開關(guān)，還可以顯示雙燃料工作狀態(tài)下的天然氣替代率及氣瓶?jī)?nèi)的天然氣儲(chǔ)量。當(dāng)雙燃料工作狀態(tài)下出現(xiàn)故障時(shí)，控制面上的故障顯示燈就會(huì)提醒駕駛員，同時(shí)可以通過(guò)外接設(shè)備端口把故障的原因打印出來(lái)。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 4 儲(chǔ)氣系統(tǒng)設(shè)計(jì) 天然氣儲(chǔ)氣系統(tǒng)包 括氣瓶、瓶口閥、充氣閥、手動(dòng)關(guān)閉閥、高壓管線及高壓接頭、氣壓表等。這里主要設(shè)計(jì)了儲(chǔ)氣瓶、氣瓶閥、充氣閥、手動(dòng)關(guān)閉閥，對(duì)于高壓管線、氣壓表、相關(guān)傳感器等直接按國(guó)家規(guī)定選用。 4 1 氣瓶設(shè)計(jì) CNG 的儲(chǔ)氣瓶一直是天然氣汽車重要的專用裝置之一，它的成本約占 CNG 汽車改裝總成本的 30%70%。 圖 4.1 氣瓶 4 1 1 材料選擇 就目前使用的情況，氣瓶大體分二大類：第一類鋼或鋁合金金屬瓶；第二類復(fù)合材料儲(chǔ)氣瓶。合金金屬瓶，生產(chǎn)成本低，安全耐用，容積率高，但重容比大，重量大；復(fù)合材料瓶重容比小， 重量輕，但生產(chǎn)成本高，價(jià)格貴。 就本設(shè)計(jì)而言，由于是改裝公交車，它上面空間大，對(duì)重量不太敏感，同時(shí)鋼制氣瓶在我國(guó)應(yīng)用廣泛，所以選擇鋼制氣瓶。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/17258-1998汽車用壓縮天然氣鋼瓶，按照標(biāo)準(zhǔn)中表 2 對(duì)瓶體材料的要求，綜合考慮選擇 35CrMn 的鋼合金。 4 1 2 儲(chǔ)氣壓力確定 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/17258-1998 的規(guī)定，天然氣儲(chǔ)氣瓶的設(shè)計(jì)壓力為 MPaP 20 。 它是綜合考慮到儲(chǔ)氣瓶的容重比以及 CNG 加氣站運(yùn)行成本所確定的優(yōu)化結(jié)果。過(guò)高的儲(chǔ)氣壓力反而會(huì)導(dǎo) 致氣瓶容積率比的下降及加氣站設(shè)備的成本和運(yùn)行管理費(fèi)用的升高。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 4 1 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目前儲(chǔ)氣瓶按生產(chǎn)工藝制造不同分三類：無(wú)縫鋼管兩端收口，尾部成凸?fàn)?；無(wú)縫鋼管兩端收口，兩端成管狀；由鋼坯直接沖壓而成。 由于公交車用儲(chǔ)氣瓶對(duì)其形狀沒(méi)有特別要求，考慮到工廠生產(chǎn)情況，形狀的復(fù)雜程度，以及生產(chǎn)工藝，選擇無(wú)縫鋼管兩端收口，尾部為凸?fàn)畹男螤睢?圖 4.2 氣瓶結(jié)構(gòu) 4 1 4 尺寸設(shè)計(jì) 結(jié)合目前市場(chǎng)用儲(chǔ)氣瓶情況，考慮到公交的續(xù)駛里程為 300km，以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB17258-1998，查標(biāo)準(zhǔn)中表 1，確定所設(shè) 計(jì)氣瓶的公稱容積 LL 60 ，公稱外徑mmD 2670 。 1 氣瓶壁厚 氣瓶壁厚應(yīng)滿足以下兩式 S=2oD（ 1 1 .31 .3 30 .41 .3 3ehehPP） （ 4.1） S 1250oD （ 4.2） 其中 S 氣瓶壁厚 (mm) 0D 公稱外徑 (mm) e 材料屈服應(yīng)力 (MPa) hP 水壓試驗(yàn)壓力 (MPa) 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 由材料為 35CrMo 知 e= 440MPa 水壓試驗(yàn)壓力 hP=53P=53 20 33MPa (p 為儲(chǔ)氣壓力 ) 所以 S= 2672（ 1440 1 .3 3 31 .3 3440 0 .4 3 31 .3 3） 9 mm S 2671250 2.068 mm 綜上 ,取壁厚 S 為 9mm。 2 瓶口螺紋 依據(jù) GB8335-1998 氣瓶專用螺紋規(guī)定，查標(biāo)準(zhǔn)中表 1 選擇瓶口閥螺紋代號(hào)為PZ27.8 的圓錐螺紋。 4 2 手動(dòng)關(guān)閉閥設(shè)計(jì) 氣瓶到燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器之間應(yīng)設(shè)置手動(dòng)關(guān)閉閥。當(dāng) CNG 汽車因加氣、修理、入庫(kù)停車時(shí)，用來(lái)截止儲(chǔ)氣瓶到 減壓器之間的氣路聯(lián)接。 手動(dòng)關(guān)閉閥是 CNG 系統(tǒng)安全可靠的關(guān)鍵部件，要求能夠做到快速“開”和“關(guān)”，啟閉范圍應(yīng)為 0.251.5 圈，并清楚標(biāo)明“開”和“關(guān)”的方向。手動(dòng)關(guān)閉閥應(yīng)安裝在易于操作的位置，閥體又不得直接安裝在駕駛室內(nèi)。 圖 4.3 手動(dòng)關(guān)閉閥 4 2 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的手動(dòng)關(guān)閉閥的結(jié)構(gòu)如圖 4.4 所示。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 1 閥體 2 閥芯 3 內(nèi)螺帽 4 密封膜片 5 外螺帽 6 閥桿 7 手輪 圖 4.4 手動(dòng)關(guān)閉閥結(jié)構(gòu) 手動(dòng)關(guān)閉閥實(shí)質(zhì)是截止閥。由上圖天然氣從 A 端進(jìn)入 B 端流 出。當(dāng)旋傳手輪 7 時(shí)，可以截止或打開氣瓶與燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器通路。用于截止天然氣的閥芯 2 端部設(shè)置有密封墊，使截止充分防止泄漏。在閥桿和內(nèi)螺帽之間安有密封膜片，防止在手動(dòng)關(guān)閉閥打開時(shí)天然氣泄漏。 4 2 1 閥桿設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)的手動(dòng)充氣閥結(jié)構(gòu)，初步設(shè)計(jì)閥桿的最小直徑為 12mm，取材料為 1Cr13。 1 閥桿軸向力計(jì)算 閥桿軸向力 MJFZFZ QQQ (4.3) 其中 FZQ 閥桿 軸向力 (N) FZQ 密封力 (N) MJQ 介質(zhì)力 (N) 密封力 MFmmpMF qbDQ (4.4) 由設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)初定 閥座密封面平均直徑 mmDmp 6下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 閥座密封面寬度 mmbm 2又密封必需比壓 pqMF 2 MPa40202 (p 為儲(chǔ)氣壓力 ) 所以 NQ MF 1507402614.3 介質(zhì)力 pDQ mpMJ 24 (4.5) 即 MJQ 206414.3 2 N565所以閥桿的最大軸向力 MJFZFZ QQQ 5651507 N20722 閥桿力矩計(jì)算 閥桿力矩 FDFLF MMM (4.6) 其中 FM 閥桿力矩 ( mN ) FLM 關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋摩擦力矩 ( mN ) FDM 關(guān)閉時(shí)閥桿頭部與閥瓣接觸面的摩擦力 矩 ( mN ) 關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋摩擦力矩 FMFZFL RQM (4.7) 由結(jié)構(gòu)初定關(guān)閉時(shí)閥桿螺紋的摩擦半徑 mmRFM 10 所以 mmNM FL 20720102072 關(guān)閉時(shí)閥桿頭部與閥瓣接觸面的摩擦力矩 3 2132.0 E RQQM OFZFZFD (4.8) 由結(jié)構(gòu)知，閥桿頭部球 面半徑 mmRO 15下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 由閥桿材料知，閥桿材料彈性模數(shù) M P aE 310210 所以 3 310210 152 0 7 222 0 7 2132.0 FDM mmN 182故截止閥力矩 FDFLF MMM mmN 2 0 9 0 21 8 22 0 7 2 03 閥桿強(qiáng)度校核 由閥桿材料為 1Cr13 查得 許用拉伸應(yīng)力 MPa5.122 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 MPa5.73 許用合成應(yīng)力 MPa147閥桿所受拉伸應(yīng)力 AQFZ(4.9) 即 22 dQAQ FZFZ M P a1821214.32 07 22閥桿所受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 tFWM (4.10) 即 32.0 dMWM FtF M P a60122.0 20902 3 閥桿所受合力應(yīng)力 22 4 (4.11) 即 22 4 M P a1216018 22 故滿足條件。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 4 3 瓶口閥設(shè)計(jì) 瓶口閥是連接儲(chǔ)氣瓶和高壓管的部件，它由進(jìn)氣口、出氣口、手輪、安全裝置組成。 瓶口閥的作用是在必要時(shí)關(guān)閉儲(chǔ)氣 瓶與高壓管間的通道。安全裝置為爆破片易熔塞組合式。當(dāng)遇到意外時(shí)，高溫將易熔合金熔化，高壓將爆破片爆破，使氣瓶?jī)?nèi)的高壓天然氣泄放，以保護(hù)氣瓶。由 GB8337-1996氣瓶用易熔合金塞知，易熔合金熔化溫度為 Co5100 ，爆破片公稱爆破壓力為水壓試驗(yàn)壓力hP，允差為 %5 。天然氣為可燃?xì)怏w，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)螺紋為左旋。 圖 4.5 氣瓶閥 4 3 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的氣瓶閥結(jié)構(gòu)如圖 4.6 所示。 1 閥體 2 安全閥 3 閥芯 4 內(nèi)閥帽 5 密封膜片 6 外閥帽 7 閥桿 8 手輪 圖 4.6 氣瓶閥結(jié)構(gòu) A 端與氣瓶相連接， B 端連接高壓管。安全裝置 2 為爆破片易熔塞組合式，當(dāng)達(dá)到下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 規(guī)定條件，爆破片爆破和易熔合金熔化，泄放天然氣來(lái)達(dá)到保護(hù)儲(chǔ)氣瓶的信作用。在必要時(shí)也可以扭轉(zhuǎn)手輪 8 截?cái)鄽馄颗c高壓管的通路。閥芯上設(shè)置有密封墊，使其通路充分截止。同時(shí)在閥桿頭部安在密封膜片，防止天然氣泄漏。 氣瓶閥與手動(dòng)關(guān)閉閥一樣都是截止閥，不同之處是氣瓶閥設(shè)計(jì)有安全裝置用來(lái)保護(hù)氣瓶。閥體在 結(jié)構(gòu)有也些不同，氣瓶閥閥體進(jìn)口與氣瓶相接。所以閥桿設(shè)計(jì)與手動(dòng)關(guān)閉閥一樣。這里主要設(shè)計(jì)了安全裝置。 4 3 2 泄放直徑校核 初步設(shè)計(jì)泄放直徑為 mmd 4 。 達(dá)到安全泄放滿足條件 sWW(4.12) 其中 W 設(shè)計(jì)泄放量 ( hkg/ ) sW 安全泄放量 ( hkg/ ) 安全泄放量 udW s 231083.2 (4.13) 式中 壓力源進(jìn)口管內(nèi)徑 mmd 20 介質(zhì)密度 3/78.0 mkg 介質(zhì)流速 smu /13 所以 1378.0201083.2 23 sW hkg /5.11 設(shè)計(jì)泄放量 ZTMCAPW 8.55 (4.14) 式中 額定泄放系數(shù) 62.0 氣體特性系數(shù) 5.0C 設(shè)計(jì)爆破面積 22 dA 22 56.122414.3 mm 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 氣體摩爾質(zhì)量 kmolkgM /16 氣體壓縮系數(shù) 5.1Z 進(jìn)氣口溫度 kT 300 爆破壓力 MPaP 33 所以 3005.1163356.125.062.08.55W sWhkg /1352滿足條件。 4 4 充氣閥設(shè)計(jì) 充氣閥是安裝在汽車上，與加氣站售氣機(jī)的加氣槍連接后給車用氣瓶充裝 CNG 裝置的總稱。它由進(jìn)氣接口、單向閥、防塵塞、輸氣接頭組成。它的作用是在加氣站儲(chǔ)存的高壓天然氣充裝到儲(chǔ)氣瓶組時(shí)，可靠的接通高壓充氣氣路；在充氣結(jié)束后，能可靠的封閉充氣口，防止天然氣從充氣口泄漏。 圖 4.7 加氣裝置 充氣閥結(jié)構(gòu)如圖 4.8 所示。 1 防塵蓋 2 加氣口 3 單向閥 4 接頭 5 密封圈 6 泄放塞 圖 4.8 加氣口結(jié)構(gòu) 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 當(dāng)儲(chǔ)氣瓶需要加氣時(shí)，首先拔出泄放塞放出泄漏的天然氣，再打開防塵蓋，把加氣站里的加氣槍接到加氣口上充氣。在充氣閥旁連接儲(chǔ)氣瓶的端安有壓力表，用于查看氣瓶天然氣是否不足或是否充氣好。 為了保證不同加氣站之間加氣插頭的通用性，對(duì)加氣口的接口形狀和尺寸國(guó)家作了統(tǒng)一規(guī)定。根據(jù) QC/T245-1998 壓縮天然氣汽車專用裝置和安裝要求的規(guī)定，天然氣裝置就設(shè)置單向閥或截止閥，加氣接頭采用直徑為 12mm的插銷式結(jié)構(gòu)，并設(shè)置能密封系統(tǒng)壓力的防塵塞，防止氣體泄漏，在取出防塵塞前，就能泄壓。 4 5 其它部件選用 高壓管線采用不銹鋼無(wú)縫鋼管或其它車用高壓天然氣專用管線。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)使用的情況選用 8 的 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼無(wú)縫鋼管。 高壓管接頭根據(jù)國(guó)家規(guī)定要用選用符合 GB3765-1993卡套式管接頭技術(shù)條件的卡套式管接頭，它由接頭體、卡套和壓緊螺母組成。 選用的壓力表量程應(yīng)儲(chǔ)氣系統(tǒng)公稱工作壓力的 1.52 倍，其性能應(yīng)符合 ZBN11001和 QC/T8 的 有關(guān)規(guī)定。 各種傳感器等按國(guó)家相關(guān)規(guī)定外購(gòu)選用。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 5 供給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 供給系統(tǒng)包括：加溫器、過(guò)濾器、燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器、流量控制器、噴射器等。本設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)了加溫器和燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器，對(duì)過(guò)濾器、流量控制器、噴射器及相關(guān)傳感器直接選用。 5 1 燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 由天然氣的物化特性知，在氣態(tài)下天然氣的體積能量密度很低。為了提高天然氣汽車的一次充氣的行駛里程，車用天然氣壓縮到 20MPa 儲(chǔ)存到高壓氣瓶中。而發(fā)動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，卻要求天然氣壓力降到 1Mpa 左右進(jìn)入噴射 器中。因此天然氣供給系統(tǒng)中必須要有燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器。 圖 5.1 燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器 燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器實(shí)質(zhì)是一種減壓器，它的作用是減壓和穩(wěn)壓。既要把高壓降到一定數(shù)值，又要使輸出壓力穩(wěn)定到一定范圍。 5 1 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)如圖 5.2 所示。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 1 閥體 2 閥帽 3 密封膜片 4 調(diào)節(jié)彈簧 5 閥蓋 6 調(diào)節(jié)螺桿 7 閥瓣 8 閥座 9 閥座彈簧 10 安全閥 圖 5.2 燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 20MPa 的壓縮天然氣從 A 進(jìn)入減壓閥，從 B 流出就降 到 0.5MPa。通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧和閥座彈簧的平衡作用，保證輸入壓力始終在 0.5MPa。在出口處設(shè)置有安全閥，防止減壓閥壓力過(guò)大，保護(hù)減壓器。在調(diào)節(jié)彈簧和閥瓣之間安有密封膜片，防止天然氣泄漏。 5 1 2 閥口設(shè)計(jì) 天然氣質(zhì)量流計(jì)算 已知 燃油消耗率 hkwgbe /250最大功率 kwP 200 天然氣密度 3/78.0 mkg 故燃油消耗量 1000PbB e(5.1) 即 1000PbB e hkg /501 0 0 02 0 02 5 0 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 又柴油的熱值 kgJH /425 00 天然氣的熱值 kgJH /380001 所以若燃燒天然氣時(shí)，天然氣的消耗量 11 HBHB (5.2) 即 11 HBHB hkg /60380004250050 所以天然氣的流量 36001BQ (5.3) 即 36001BQ sm /02 2.078.036 0060 3 天然氣的質(zhì)量流 QW 即 QW skg /01716.078.0022.0 (5.4) 取 skgW /02.0 2 閥口參數(shù)設(shè)計(jì) 因?yàn)榕R界壓力比 1*12 kkk 5 2 8.014.12 14.1 4.1 減壓比 11 pp *02 5.0205.0 所以流通面積 ZTMkkpWAkkjZ11122.91(5.5) 式中 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 進(jìn)口壓力 MPapj 20介質(zhì)系數(shù) 6.0 摩爾質(zhì)量 kmolkgM /16 絕對(duì)溫度 kT 300 壓縮比 5.1Z 所以 3005.11614.124.1206.002.02.9114.114.1ZA 207.4 mm 取 mmAZ 4