天然气发动机结构及工作原理

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1、潍柴天然气发动机之发动机结构及工作原理燃气发动机基础知识（燃料）天然气的成分主要成分是甲烷，易于完全燃烧，比空气轻，泄露后迅速飘散大气中，安全性好。作为车载能源，主要有以下两种贮存形态：1、CNG-Compressednaturalgas压缩天然气:气瓶内充满气时一般为20Mpa,2、LNG-Liquefiednaturalgas液化天然气：在常压下、温度为-162度的天然气变为液态。燃气发动机基础知识（燃料）燃料种类天然气(CH)LPG柴油(CH为代表)汽油(CH为代表)41634818常态下密度kgm-30.75~0.8(气态)580830720～750沸点℃-

2、161.5-100170～35030～190理论空燃比(kg/kg)17.2：114.3：114.8：1低热值MJ(kg)-149.8145.942.5043.90辛烷值(RON)130100~11023～3080～99十六烷值040～6027燃烧极限(体积)%5～151.5~9.51.58～8.21.3～7.6自然温度(常压下)T℃650450250390～420闪点℃-43-18760其中：辛烷值:指与汽油抗爆性相同的标准燃料所含异辛烷的体积分数.低热值:指1立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量.燃气发动机基础知

3、识（燃料）天然气的安全性：1）天然气在压缩（液化）、储运、减压、燃烧过程中,都是在严格密封的状态进行，不易泄漏；2）天然气比空气轻（密度为空气密度的55％），如有泄漏，在高压下很快散失，不易着火；3）天然气的着火点为650～750℃，比汽油高约260℃，4）爆炸极限5～15%，比汽油的1～6%高2.5～4.7倍，与汽油相比不易发生燃烧和爆炸。燃气发动机基础知识（发展过程-历史产品）第一代天然气发动机使用非增压预混合技术。技术特点:1、文丘里式混合器进气总管混合；2、机械式节气门控制；3、空燃比闭环控制；4、理论空燃比燃烧。典型系统：LANDIRENZO不足之处：1、

4、燃料控制不精确燃料消耗较高。2、排气温度高。3、容易引起发动机回火。4、达不到标放要求，现已不用于车用机产品。燃气发动机基础知识（发展过程）第二代天然气发动机使用电控预混合技术。技术特点:1、比例混合器进气总管预混合；2、电子节气门控制；3、空燃比闭环控制；4、能够实现稀薄燃烧达到Ⅲ、欧Ⅳ排放要求。典型系统：ECONTROL不足之处：1、没有喷射阀燃料控制不精确，燃料消耗较高；2、启动加速性差。燃气发动机基础知识（发展过程-生产一代）第三代天然气发动机使用电控单点喷射技术。技术特点:1、电控喷射、进气总管预混合；2、电子节气门控制；3、增压压力闭环控制；4、空燃比闭

5、环控制；5、能够实现稀薄燃烧达到欧Ⅲ、欧Ⅳ排放要求。典型系统：WOODWARDOH1.2，OH2.0不足之处：无法实现更低的燃料消耗。燃气发动机基础知识（发展过程气发动机基础知识（发展过程-生产一代）-研发一代）智能化与共轨柴油机同步CAN通讯巡航、PTO、排气制动多功率开关共轨行恒温风扇ECU安装在发动机上，便于装车诊断维修设备、诊断接口、故障代码等与潍柴共轨柴油机一致便于与柴油机同步实现社会化服务8燃气发动机基础知识（发展过程—储备一代）天然气发动机使用HPDI缸内喷射技术技术特点:1、缸内燃气直接喷射；2、超稀薄燃烧；3、保持原柴油机动力性水平

6、；4、能够达到欧Ⅴ更高排放要求；5、燃料消耗低。典型系统：WESTPORT公司HPDI系统不足之处：成本较高。燃气发动机基础知识（发展过程—储备一代）4-3-1高压直喷系统HPDILNG储罐与泵总成高高压直喷喷油器压天气体控制模块然气控制单元高压共轨柴油泵液压泵10燃气发动机基础知识（发展过程—储备一代）4-3-2工作原理引燃压缩冲程上止点前喷入少量柴油（5%），形成火焰。气体喷射柴油引燃后，天然气以300bar的压力喷射到火焰中，成为燃烧的主要燃料。11燃气发动机基础知识（与柴油机区别）燃气发动机柴油机燃料供给系统燃气供给燃油供给（电磁切断阀、稳压器、燃料（高压油

7、泵、高压油管、计量阀等）喷油器等）点火方式点燃压燃（点火控制模块、点火线圈、高压线、火花塞等）压缩比12左右17左右转速信号采集信号发生器飞轮壳处（相位传感器）燃料空气混合混合器、节气门无排温高低(增压器、排气管、进排气门座)电控系统WOODWARDBOSCH第12页共页燃气发动机基础知识（燃烧特点）1、空气进气量对燃气发动机功率影响大。发动机对进气调节控制能力决定发动机性能。增压低则功率小，如果增压低，系统中不能通过增加燃料来提升动力。否则发动机发生爆震，过多燃料导致排放急剧恶化，燃料经济性变差。进气压力进气流量功率扭矩2、天然气发动机使用稀燃技术足够的空气燃