氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)

1、氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)第1頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四背景：石油危機(jī) 環(huán)境污染 CNG LPG第2頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四4.1 燃?xì)獾男再|(zhì)4.1.1 天然氣 主要成分CH4CH4 碳/氫值最大，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定1）生成CO2少2）有效防止爆燃3）抗氧化穩(wěn)定性高第3頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四天然氣作為內(nèi)燃機(jī)燃料的特點(diǎn)：1）密度密度?。榭諝獾?5%）安全性?xún)?yōu)于汽油2）熱值分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單單位質(zhì)量熱值略高于汽油；單位體積熱值為汽油的90% 第4頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四3）狀態(tài)、沸點(diǎn)沸點(diǎn)：-1

2、62C難于液化，存儲(chǔ)困難4）顏色、味道、毒性無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒性加臭劑 便于檢驗(yàn)泄露天然氣作為內(nèi)燃機(jī)燃料的特點(diǎn)：第5頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四5）混合氣發(fā)火界限寬天然氣點(diǎn)火上限：15%；點(diǎn)火下限：5%過(guò)量空氣系數(shù)：0.61.8可大范圍改變混合比，提高經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性6）自燃溫度天然氣自燃溫度比汽油高天然氣：630730C天然氣作為內(nèi)燃機(jī)燃料的特點(diǎn)：第6頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四7）起燃方式天然氣自燃溫度比汽油高適于高壓縮比下點(diǎn)燃、柴油壓燃方式引燃8）抗爆性與辛烷值辛烷值：115130抗爆性能好，采用較高的壓縮比，提高動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性天然氣作

3、為內(nèi)燃機(jī)燃料的特點(diǎn)：第7頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（2）車(chē)用天然氣技術(shù)要求1）減少硫化氫腐蝕氣瓶和設(shè)備管線(xiàn)2）減少重?zé)N冷凝成液體，降低儲(chǔ)氣瓶有效體積3）減少水分 A、生成水合物 B、加速天然氣中酸性氣體對(duì)金屬設(shè)備的腐蝕 C、環(huán)境溫度低時(shí)，結(jié)冰第8頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四車(chē)用天然氣的技術(shù)要求第9頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四4.1.2 液化石油氣（1）液化石油氣的物化特性主要成份：丙烷（C3H8） 丁烷（C4H10）蒸氣壓力隨溫度升高增大， 隨成分比例變化第10頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分

4、，星期四（1）液化石油氣的物化特性1）密度A、液態(tài)密度：約0.55kg/L 比汽油低B、氣態(tài)密度：比空氣大，不容易消散2）沸點(diǎn)沸點(diǎn)低于0度，常溫下?lián)]發(fā)性好第11頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（1）液化石油氣的物化特性3）蒸發(fā)潛熱蒸發(fā)潛熱：液體燃料蒸發(fā)時(shí)從周?chē)崃縇PG 工作時(shí)，需要熱源提供熱量 較高溫度的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)水4）蒸氣壓蒸氣壓密閉容器內(nèi)，LPG最終蒸發(fā)和液化達(dá)到平衡的穩(wěn)定壓力值 減壓汽化，通過(guò)管路輸送燃料第12頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（1）液化石油氣的物化特性5）著火溫度丙烷：470C 丁烷：365C6）熱值單位質(zhì)量LPG熱值

5、比汽油高單位體積LPG熱值比汽油低7）點(diǎn)火極限LPG燃燒范圍比汽油寬第13頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（1）液化石油氣的物化特性8）理論空燃比丙烷：15.65 丁烷：15.439）辛烷值LPG辛烷值高于汽油，適合更高的壓縮比10）氣/液容積比LPG氣/液容積比隨溫度改變，因此防止其瓶爆炸第14頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（1）液化石油氣的物化特性11）色、味、毒性加臭劑 檢測(cè)泄露12）腐蝕性丁二烯對(duì)橡膠腐蝕性強(qiáng)采用耐腐蝕的橡膠第15頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四車(chē)用液化石油氣技術(shù)要求第16頁(yè)，共50頁(yè)，2022年

6、，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四代用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)第17頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四CNG和LPG汽車(chē)的優(yōu)缺點(diǎn)1. 優(yōu)點(diǎn)（1）充分利用天然氣資源可以替代十分短缺的汽油和柴油；（2）減少對(duì)大氣的污染：燃料與空氣混合均勻，燃燒較完全，可大幅度降低CO和HC排放，徹底改善微粒排放污染，甲烷CO2排放低（3）燃料經(jīng)濟(jì)性好：天然氣價(jià)格優(yōu)于汽油（4）壓縮天然氣比汽油安全：天然氣密封好，在空氣中易被驅(qū)散，燃點(diǎn)高（537）（5）使用性能好：冷起動(dòng)性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，燃燒不會(huì)產(chǎn)生積炭，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)，維修費(fèi)低（6）天然氣有較好的抗爆性：天然氣辛烷值130，液化石油氣100，高級(jí)汽油96第18

7、頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四CNG和LPG汽車(chē)的優(yōu)缺點(diǎn)2.缺點(diǎn)（1）天然氣的攜帶性差：液化石油氣在較低壓力下（690kPa）就可以完全液化，幾乎和汽柴油同樣便于攜帶；但天然氣只有采用先進(jìn)的膨脹制冷過(guò)程將其冷卻到-162才能液化，這要求有較高的技術(shù)，無(wú)論是液化設(shè)備還是車(chē)上儲(chǔ)罐，造價(jià)都會(huì)較高。目前廣泛采用的CNG均采用高壓（2025MPa）存儲(chǔ)在高壓氣瓶?jī)?nèi)，這些氣瓶導(dǎo)致汽車(chē)自重增大，空間減小，限制了續(xù)駛里程。（2）氣體燃料的充氣系數(shù)比液體燃料大約低10%；氣體燃料的理論混合氣熱值也較低；與相同排量的汽油機(jī)比，發(fā)動(dòng)機(jī)功率有所下降。（3）若以雙燃料或兩用燃料并存形式應(yīng)用于汽

8、車(chē)，則整車(chē)成本提高約15%。第19頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四4.2 兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)：在原有汽油機(jī)基礎(chǔ)上，再添加一套氣體燃料供給系統(tǒng) 缸外供氣形式 缸內(nèi)供氣形式進(jìn)氣道混合器預(yù)混合供氣進(jìn)氣閥處噴射供氣缸內(nèi)高壓噴射供氣缸內(nèi)低壓噴射供氣第20頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四4.2.1 CNG/汽油兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)6-混合器10-化油器12-減壓器第21頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四兩用燃料開(kāi)環(huán)供給系統(tǒng)工作原理方框圖3檔：避免發(fā)生油氣混燒現(xiàn)象第22頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星

9、期四按供給控制裝置不同：開(kāi)環(huán)混合器供給系統(tǒng) A、3檔 B、固定空燃比，與工況的匹配不良閉環(huán)帶電動(dòng)力閥混合器供給系統(tǒng) A、2檔，自動(dòng)控制油氣延時(shí) B、空燃比控制靈活 C、加附加控制元件第23頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四4.2.2 LPG/汽油兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)7減壓蒸發(fā)器5-混合器8-汽油電磁閥20-減壓器電磁閥第24頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四 根據(jù)系統(tǒng)原理圖，寫(xiě)出LPG/汽油兩用燃料開(kāi)環(huán)供給系統(tǒng)工作原理方框圖 ？第25頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四兩用燃料開(kāi)環(huán)供給系統(tǒng)工作原理方框圖3檔：避免發(fā)生油氣混

10、燒現(xiàn)象第26頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四兩用燃料開(kāi)環(huán)供給系統(tǒng)工作原理方框圖3檔：避免發(fā)生油氣混燒現(xiàn)象蒸發(fā)減壓器電磁閥LPG鋼瓶LPG氣路第27頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四4.2.3 液化石油氣/汽油兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的性能1、LPG發(fā)動(dòng)機(jī)著火特性、啟動(dòng)性能、加速特性比較差 A、氣化潛熱高，壓縮終了溫度低 B、進(jìn)氣不充分 C、LPG著火溫度高2、LPG發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性不高 LPG蒸發(fā)，混合氣密度小，進(jìn)入氣缸的混合氣量少，輸出功率小3、LPG發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣和噪聲 趨勢(shì)：COHC減少，燃燒溫度下降，NOx排放下降第28頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，

11、5月20日，7點(diǎn)50分，星期四4.3 單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)單燃料氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī) 僅用CNG或LPG中的一種最為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的發(fā)動(dòng)機(jī) 與兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)相區(qū)別？第29頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四4.3.1 壓縮天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)用壓縮天燃?xì)庋b置： 天然氣儲(chǔ)氣系統(tǒng) 充氣閥、高壓截止閥、天然氣儲(chǔ)氣瓶、高壓管線(xiàn)、高壓接頭、傳感器、氣量顯示器 天然氣供給系統(tǒng) 濾清器、減壓器閥、混合器第30頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（1）充氣閥第31頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（2）儲(chǔ)氣瓶氣瓶：高壓：20MPa材料：鋼、鋁合金 復(fù)合材料注意：安全可靠膜

12、片、易熔合金瓶口裝置第32頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（3）高壓管線(xiàn)及高壓接頭（密封）接頭體+卡套+壓緊螺母第33頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（4）減壓閥減壓調(diào)節(jié)器一級(jí)減壓 20MPa 0.350.4MPa二級(jí)減壓 0.150.19MPa三級(jí)減壓 負(fù)壓 滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況第34頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（5）混合器安裝：空氣濾清器與化油器之間（6）氣量顯示器 指示氣瓶剩余其量的多少第35頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四4.3.2 液化氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)A 壓力不高！ B 需要蒸發(fā)氣化（1）

13、氣瓶 工作壓力：1.6MPa壓力小材料：普通鋼板容積較大第36頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（2）蒸發(fā)器目的：保證發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定連續(xù)的得到混合氣的供給， 進(jìn)入氣缸前先對(duì)LPG進(jìn)行蒸發(fā)氣化措施：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水加熱氣化第37頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四（3）減壓器0.6MPa 0.20.3MPa 0.1MPa（4）混合器 控制空燃比第38頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四4.4 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)同時(shí)要用 兩種燃料 （柴油機(jī)引燃） 兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī) 單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)？第39頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)5

14、0分，星期四雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)：1、可采用較高的壓縮比，提高動(dòng)力性能2、保持柴油機(jī)的高壓縮比，具有較高的熱效率3、柴油引燃，點(diǎn)火能量高4、點(diǎn)火能量高，有利于實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒5、有效降低柴油機(jī)的排放煙度第40頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四存在的問(wèn)題：1、低負(fù)荷時(shí)，燃料燃燒不完全，經(jīng)濟(jì)性能差，排放性能差2、高負(fù)荷時(shí)，可能出現(xiàn)工作粗暴或者敲缸現(xiàn)象第41頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四2、 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的分類(lèi)缸內(nèi)直接噴射 進(jìn)氣管混合器供氣缸外供氣 進(jìn)氣歧管?chē)娚錂C(jī)械控制式電子控制式控制精度控制穩(wěn)定性第42頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四

15、混合器安裝：空氣濾清器與化油器之間第43頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四3、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的特性（1）動(dòng)力性 最大輸出功率比柴油機(jī)稍高（控制條件：不敲缸） 動(dòng)力性與柴油機(jī)結(jié)構(gòu)和指標(biāo)有關(guān)系（低壓縮比、高速、非增壓的柴油機(jī)抗敲缸能力較強(qiáng)）第44頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的特性（2）速度特性柴油引燃的點(diǎn)火能量高，易于實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)各工況下精確控制氣體燃料兼顧功率、轉(zhuǎn)矩、氣體燃料替代率、排放、可靠性等第45頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的特性（3）負(fù)荷特性低速低負(fù)荷：排溫高，經(jīng)濟(jì)性能較差 （燃料消耗多）中高負(fù)荷：排溫接近或優(yōu)于柴油機(jī)，經(jīng)濟(jì)性能好，但是要防止工作粗暴第46頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的特性（4）經(jīng)濟(jì)性能 低負(fù)荷熱效率低發(fā)動(dòng)機(jī)本身熱效率 中高負(fù)荷時(shí)相近 高負(fù)荷時(shí)熱效率高 運(yùn)行成本 改裝費(fèi)運(yùn)行費(fèi)維修費(fèi)第47頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，7點(diǎn)50分，星期四雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的特性（