自制的和水妖精:燃气发动机的原理

来源:百度文库 编辑:九乡新闻网 时间:2024/03/29 02:40:58

普及一下燃气发动机的原理!

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CNG发动机和LPG发动机是气体发动机。
CNG发动机的燃料是压缩天然气,主要成分是甲烷;LPG发动机的燃料则为液化石油气,其主要成分是丙烷和丁烷。与原柴油机相比,气体单燃料发动机主要存在以下方面的差别:
1、燃料供给系统:
   取消了原柴油机的燃油喷射系统相关的零部件,增加了蒸发调压器(LPG发动机)、减压器(CNG发动机)等供给LPG或CNG的相关零部件。
2、点火系统:
   柴油机是压燃式发动机,而LPG和CNG由于受燃料特性限制(抗爆振性能)采用的是与汽油机一样的点燃方式。在取消了喷油器后,将原缸盖上的喷油器孔改为了火花塞孔。在取消了油泵后,在原油泵安装位置装上了一个点火传动装置,通过点火正时传感器获得发动机的点火正时信号。增加了以点火模块、点火线圈及火花塞等零件组成的点火系统。
3、控制系统:
   LPG发动机与CNG发动机采用电控,与原机械式柴油机相比,各工况点的空燃比、点火提前角、增压压力都实现了更精确的控制,为满足这些控制要求,增加了相应的MAP、MAT、ECT、点火正时以及氧浓度等传感器。
4、压缩比:
   压缩比的选取与燃料的抗爆震性能密切相关,抗爆震性能是用燃料的辛烷值来衡量,辛烷值越高抗爆震性能越好,常用的几种燃料按辛烷值高低排序依次为:柴油、CNG(甲烷)、丙烷、丁烷(LPG是丙烷和丁烷的混合物)和汽油。根据这种燃料特性,一般CNG发动机压缩比比LPG发动机高但比柴油机低,而LPG发动机的压缩比又可以比汽油机略高,当然,由于LPG是丙烷和丁烷的混合物,混合比例不同也影响其压缩比的选择。

在柴油机的基础上改进设计为LPG和CNG发动机,为了降低压缩比就需要加大燃烧室容积,由于柴油机的缸盖结构上一般都没有改动的余地,只有将活塞上的燃烧室容积加大。因此,LPG和CNG发动机为了满足压缩比的要求,都加大了燃烧室容积。
LPG发动机的基本工作原理:
LPG单燃料发动机的燃气系统包含:发动机控制模块、点火控制模块、点火线圈、火花塞、电子节气门、混合器、主燃料控制阀(FTV阀)、怠速燃料控制阀、蒸发调压器、高压电磁阀、废气旁通控制阀和喘振阀构成。另外,还包括各种传感器和线束。整套系统控制着发动机和车辆的性能、排放和安全。LPG发动机系统原理图
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液态的LPG从气瓶出来到高压电磁阀,高压电磁阀的打开受发动机ECM的控制,液态的LPG经高压电磁阀后到蒸发调压器,在蒸发调压器内经两级减压蒸发汽化变为气态LPG,由于LPG蒸发汽化需要吸收大量的热量,因此蒸发调压器接有发动机的冷却水进行加热,以防止蒸发调压器结冰堵塞。从蒸发调压器出来有两路气,一路是一级减压经怠速燃料控制阀后到混合器,另一路是二级减压经主燃料控制阀到混合器。一级减压的压力相对稳定,比1个大气压高几十千帕,为发动机怠速提供大部份燃料并由ECM对怠速燃料控制阀进行闭环控制,保证怠速时混合气的浓度。二级减压压力受增压压力反馈控制,为发动机全工况提供燃料并由ECM对主燃料控制阀进行闭环控制,以保证发动机各工况点混合气的浓度。
点火时间控制是由储存在ECM中的标定表对各工况点的点火时间进行开环控制。通过废气旁通控制阀控制增压器旁通阀的开度来控制增压压力。



CNG发动机的基本工作原理:
高压的CNG从气瓶出来到高压电磁阀,高压电磁阀的打开受发动机ECM的控制,高压的CNG经高压电磁阀后到减压器,经减压器后CNG的压力由20MPa(满瓶时气压力)降到6到9Bar,由于CNG减压后温度大幅度下降,因此在减压器后接有一个热交换器,利用发动机的冷却水进行加热,以防止管路结冰堵塞。并且在热交换器后有一个节温器,通过控制冷却水的流量来控制CNG的温度。CNG经过节温器后到计量阀,计量阀上装有八个喷嘴,喷嘴的开启时间受ECM的控制,控制了发动机各工况点混合气的浓度。CNG从计量阀出来后到混合器,在混合器处与空气混合后经电子节气门进入气缸。点火控制、增压压力控制、怠速及高速调速控制与LPG发动机相同。

系统原理图