发动机@9新型燃料发动机简介

图9-10 气瓶口装置 1—手动截止阀 2—安全装置
3—进气口 4—出气口
9.2 车用天然气发动机
(3)高压截止阀 从气瓶组到供气部分的减压调节器之间装有高压截止阀。 当汽车因加气、修理、入库停车时，用来截止气瓶组到减压调节器之间的气 路连接。其结构如图9-11所示。
图9-11 高压截止阀 1—接头 2、5—垫圈 3、6、10—螺母 4—膜片 7—心轴 8—加长轴 9—手轮
图9-1 CNG型机电控制式压缩天然气汽车的油、气、电路系统示意图 1—高压钢瓶 2—高压截止阀 3—压力表 4—高压电磁阀 5—减压阀总成 6—气量显示灯 7—混合器 8—空气滤清器 9—化油器 10—压力传感器
11—汽油电磁阀 12—汽油泵 13—断电器 14—点火线圈 15—点火时间转换器 16—油气转换开关 17—充气阀
模块9 新型燃料发动机简介
【学习目标】
1.了解发动机新型燃料的开发和使用现状。 2.掌握天然气(CNG)发动机的燃料供给系统的组成和工作特点。 3.掌握液化石油气(LPG)发动机的燃料供给系统的组成和工作特点。 4.掌握蒸发调压器、混合器、电磁阀等部件的结构和工作原理。 5.了解改装内容及故障诊断。
(9)天然气过滤器及开关阀 天然气 过滤器及开关阀的作用是控制低压系 统气路的接通或断开和过滤掉减压后 气体中的杂质，如图9-17所示。 (10)电磁阀 (11)燃料转换开关
图9-17 天然气过滤器及开关阀 1—天然气固定螺栓 2—天然气壳体 3—金属网 4—毛毡过滤元件 5—过滤器体 6—天然气出口接头
9.1 概述
综合国外各种研究预测和各大国际汽车公司与能源公司的技术发展路 线图，结合我国具体国情和发展现状，可初步展望我国汽车能源动力系统 的转型趋势： 1)2010年左右，随着石油价格的上涨和燃油税的征收以及排放法规与国际 接轨，我国汽车能源动力系统技术转型的转折点将会出现。以混合动力和 混合燃料为主体的新能源动力系统车辆产业化高潮将会到来。 2)2020年左右，随着常规石油供需缺口的出现和CO2政策法规的实施以及 燃料电池、动力电池等新型能源动力技术的进步，我国汽车能源动力系统 技术转型将取得进一步突破，燃料电池轿车产业化可望兴起。 3)21世纪上半叶，基于各种液体燃料及其基础设施的先进内燃机与混合动 力车、基于各种气体燃料及其基础设施的燃气与燃料电池车、基于电燃料 及其基础设施的纯电动车将会长期并存。 由于最近几年发展燃气汽车是我国清洁汽车行动的重要内容，液化石油气 和压缩天然气在降低汽车排放污染方面有一定的潜力，本模块主要介绍天 然气发动机和液化石油气发动机的应用。
9.1 概述
【本节目标】
了解目前国内外新型燃料发动机开发和应用现状
9.1 概述
【基本理论知识】
目前世界汽车保有量约8亿辆，预计到2020年全球汽车保有量将达到12 亿辆，主要增量来自发展中国家。国际能源机构（IEA）的统计数据表明， 2001年全球57%的石油消费在交通领域（其中美国达到67%）。预计到2020 年交通用油占全球石油总消耗的62%以上。美国能源部预测，2020年以后， 全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口，2050年的供需缺口几乎 相当于2000年世界石油总产量的两倍。与此同时，交通能源消耗也是造成 局部环境污染和全球温室气体排放的主要来源之一。为此，全球已达成共 识：交通能源转型势在必行。
11—阀门 12—弹簧 13—密封垫 14—阀体 15—三通接头 16—量孔
9.2 车用天然气发动机
(4)高压管线及高压接头 高压管线采用不锈钢无缝钢管或其他车用高压天 然气专用管线。我国目前采用ϕ6或ϕ8的1Cr18Ni9Ti不锈钢无缝钢管。高压 接头采用卡套式管件，由接头体、卡套和压紧螺母三部分组成，其结构如 图9-12所示。
阀 14—CNG进气口 15—CNG出气口 16—压力表 17—散热器 18—入水口 19—恒温器
20—怠速调节螺钉 21—蓄电池 22—点火开关 23—点火线圈 24—熔断器
9.2 车用天然气发动机
图9-5所示为电喷发动机加装闭环电控CNG系统工作原理。
图9-5 闭环控制多点燃油喷射系统加装CNG装置原理图 1—充气阀 2—气瓶阀 3—气瓶 4—高压管路 5—外套管 6—混合器 7—供气三通管 8—喷油器 9—步进电动机伺服阀 10—减压器 11—天然气低压电磁阀 12—CNG进气口 13—CNG出气口 14—压力表 15—散热器 16—水管接头 17—怠速调节螺钉 18—蓄电池
图9-12 卡套式高压接头 a)卡套咬合前 b)卡套咬合后 1—接头体 2—卡套 3—螺母 4—钢管
9.2 车用天然气发动机
(5)气压显示装置 (6)减压调节器 车用天然气一般是被压缩到20MPa后储存到高压气瓶中。 减压调节器外形如图9-13所示，其包括一级减压腔、二级减压腔、怠速调 节等。
图9-13 减压调节器外形 1—三级压力调节螺钉 2—怠速加浓调节螺钉 3—减压器壳体 4—电磁阀 5—低压天然气出口 6—循环水出口 7—高压天然气进口 8—一级减压腔
图9-9 充气阀 1—手动截止阀 2—防尘塞
3—排气螺塞
9.2 车用天然气发动机
(2)CNG储气瓶 车载气瓶组由8～12个高压气瓶组成，其瓶数多少决定于汽 车行驶的里程数、气瓶的容积和汽车布置的空间。气瓶通过管道连接并联 而成。气瓶口装置由进气口、出气口、手动截止阀和安全装置四部分组成， 如图9-10所示;必要时可用手动截止阀关闭气瓶与高压管线的通道。
图9-15 文丘里混合器
9.2 车用天然气发动机
(8)气体喷射器 气体喷射器是电控CN G燃料喷射系统中提供燃料的关键部 件。。DDEC柴油/天然气喷射器结构如 图9-16所示。喷射器的喷射时刻和持 续时间由电磁阀的电子控制和液压系 统控制相结合。
图9-16 DDEC柴油/天然气喷射器结构
9.2 车用天然气发动机
混合气体。CNG是压缩天然气(Compressed Natural Gas)的英文缩写。作为 汽车燃料CNG和汽油比较有以下特点： 1)热效率高。 2)经济性好。 3)发动机的安全可靠性能得到保证。 4)对环境的污染少。
9.2 车用天然气发动机
2.天然气发动机分类 (1)按燃料供给系统分 (2)按控制方式分 按照控制方式，CNG汽车分机械控制式和机电控制式 两大类，后者使用最多。机电控制式车用压缩天然气汽车的油、气、电 路系统及电气原理如图9-1和图9-2所示。 (3)按燃料供给方式分
9.2 车用天然气发动机
图9-6 预混合压燃式双燃料供气系统简图
9.2 车用天然气发动机
图9-7 双燃料发动机结构原理图 1—车载气瓶 2—气瓶压力表 3—高压输气管路 4—气瓶充气阀 5—储气瓶供气阀 6—加热器
7—高压减压阀 8—报警装置 9—限压阀 10—过滤器和开关阀 11—低压供气管 12—供气量控制阀 13—混合器 14—低压减压阀 15—高压油泵供油量限位器 16—燃料转换开关 17—发动机 18—高压油泵
9.2 车用天然气发动机
【本节目标】
1.了解压缩天然气(CNG)物化特性。 2.记住压缩天然气(CNG)发动机的燃料供给系统的组成，理解其工作特点。 3.会进行简单的改装，熟悉改装步骤。 4.了解常见天然气发动机故障现象及排除方法。
9.2 车用天然气发动机
【基本理论知识】
1.天然气发动机的特点 天然气是指地下多孔地质构造中发现的自然形成的烃类气体和蒸气的
如图9-7所示，打开储气瓶供气阀5，气瓶中的高压天然气(20MPa)向发 动机供气。从图9-7可知，双燃料发动机的燃料供给系统由四部分组成：① 天然气的储存主要由气瓶、压力表、充气阀等构成。②天然气的供给和调 节主要由加热器、高压减压阀、低压减压阀、天然气过滤器、开关阀、控 制阀和混合器等构成。③柴油的供给系统主要由油箱、输油泵、喷油泵、 喷油器和管路等构成。④发动机控制主要由控制阀门的传动装置、转换开 关系统、天然气供给闭锁装置等构成。
7—电磁阀线圈 8—密封垫圈 9—阀 10—天然气进口接头
9.2 车用天然气发动机
5.天然气汽车的改装 改装天然气汽车首先要向当地机动车辆管理部门提出申请，经认可后
到指定的改装部门改装。改装完毕应为车辆办理机动车异动手续。改装前， 要进行车辆性能检查，要求发动机的起动性能良好，加速灵敏，最大功率 不得低于发动机标定功率的85%，否则不宜改装。改装步骤及注意事项如下: (1)安装天然气储气瓶 (2)安装减压调节器总成
9.2 车用天然气发动机
图9-2 CNG型机电控制式压缩天然气汽车电气原理图 1—点火开关 2—气量显示灯 3—燃料转换开关 4—点火线圈 5—汽油电磁阀
6—怠速电磁阀 7—减压阀 8—压力传感器 9—高压电磁阀
9.2 车用天然气发动机
3.压缩天然气(CNG)发动机的燃料供给系统的组成 (1)预混合点燃式CNG/汽油两用燃料发动机 预混合点燃式CNG/汽油两用 燃料发动机可以使用CNG，也可通过切换开关转为使用汽油。图9-3所示为 CNG两用燃料汽车的燃料供给流程图。
9—二级减压腔 10—低压天然气出口(备用) 11—循环水入口
9.2 车用天然气发动机
结构原理如图9-14所示： 1)减压器充气状态 2)发动机起动工况 3)怠速和低速小负荷工况 4)大负荷或加速工况
图9-14 减压调节器结构原理
9.2 车用天然气发动机
(7)混合器 目前，在CNG汽车燃料供给系统中有两种不同原理的混合器： 一种是文丘里式，即根据流体在管道中流动时，截面积越小处其流速越大 而静压力越小的文丘里原理制成；另一种是混合器安装在空滤器和化油器 之间，一般混合器由壳体和芯子两部分组成。芯子喉径最小处均匀分布一 圈小孔，壳体上有天然气进气道，其结构如图9-15a所示。动力调节阀安装 在减压调节器和混合器之间的低压管路中，其原理如图9-15b和图9-15c所 示。
9.1 概述
天然气和液化石油气作为内燃机燃料有以下优势: 1)尾气排放中不含铅和苯，硫含量极微。 2)抗爆燃性好，辛烷值达103~110，远高于汽油，有利于增大燃气压缩比， 提高发动机的动力性能。 3)燃料以气态进入气缸，燃烧较充分，热效率高，积炭少，这使发动机的大 修期延长30%~40％，使润滑油更换周期延长50％，降低了维护费用和运行成 本。 4)采取了多项有效的技术措施和设施，使燃气在完全密闭的系统中运行，比 汽油安全，LPG汽车从投入使用至今未见爆炸记录。 5)比使用汽油便宜，具体经济指标须视当地天然气或LPG供应价与汽油价格 之差而定。