天然气发动机工作原理

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发布时间：2018-10-31
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【概要描述】LNG从气瓶体通过管路进入汽化器加热汽化，经过稳压罐稳压后由燃气稳压后由燃气滤清器滤清，之后能过电磁切断阀控制进入稳压器稳压，稳压后的燃气进入热交换器。

LNG从气瓶体通过管路进入汽化器加热汽化，经过稳压罐稳压后由燃气稳压后由燃气滤清器滤清，之后能过电磁切断阀控制进入稳压器稳压，稳压后的燃气进入热交换器。

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天然气发动机工作原理

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　　LNG从气瓶体通过管路进入汽化器加热汽化，经过稳压罐稳压后由燃气稳压后由燃气滤清器滤清，之后能过电磁切断阀控制进入稳压器稳压，稳压后的燃气进入热交换器。

　　CNG从压缩气瓶通过管路进入减压器减压至8bar后，经过滤清器进入热交换器。燃气经过热交换器加热后通过节温器进入FMV，由FMV控制进入混合器中与增压后的空气混合。电子节气门控制混合气进入发动机气缸内燃烧做功。

　　LPG从气瓶出来经高压电磁阀到蒸发调压器，变成气态的LPG。LPG经FTV与空气在混合器内充分混合，进入发动机缸内混合燃烧。

◆ ECM电控模块

　　ECM是一个微缩了的计算机管理中心，它以信号（数据）采集作为输入，经进计算处理，分析判断，决定对策，然后以发出控制指令，指挥执行器工作作为输出，同时给传感器提供稳压电源或参考电压。其全部功能是通过各种硬件和软件来完成的。WOODWARD2.0系统采用ECU128－HD微处理器。可以支持单点或多点喷射，支持CAN通讯。

　　ECM具有以下结构：① 最大有34模拟量输入，5个数字量输入，5 PWM输入等；② 最大支持12个喷嘴驱动，1个驱动单独对应一个喷嘴；③ 11个低端输出；④ 2 CAN通讯口；⑤ 1 RS－485通讯口。ECU有两个5V电源输出，给传感器供电，两电源相互独立，如果5V电源短路，电压下降并会导致许多系统错误；有一专门应用于连接传感器和ECU的接地，以保证传感器的精确读数。发动机电控模块（ECM）及点火控制模块（ICM）一般安装在控制箱中，控制箱由主机厂固定在车架上。发动机控制器有防水，防震，防高温要求，整车厂设计整车时，必须考虑发动机控制器的防水，防震以及防高温等要求。

◆ 发动机线束

　　线束是发动机的神经，起着传输信号的重要作用，线束的质量直接发动机的可靠性。ECU线束要是连接ECU与发动机线束，并有诊断接口，CAN接口等功能性接口。发动机线束是连接各个传感器与ECU线束，将传感器测得信号传递给ECU，并将ECU发出的指令传递于各个执行器。点火线束是将ICM的点火信号传递给点火线圈，以控制点正时。LNG发动机燃料控制系统由电磁阀，稳压器，燃气滤清器，热交换器，节温器，燃料计量阀，混合器等部件组成。

　　CNG发动机与LNG发动机的区别在于燃气变换装置上。CNG发动机气瓶内贮存的嗫高压力为200bar,需要减压至8bar左右；LNG发动机气瓶内的液态天然气气化变成气态后的压力值在10bar左右，使用稳压器将压力调节至8bar即可。

◆ 燃料控制系统的作用

　　压力管理：将气瓶高压转换为混合器前极低压力；

　　温度控制：极低温度的燃气将冻结管路和部件，燃料控制系统将有效加热并控制燃气温度在合理范围内。

　　喷量控制：燃料计量阀上装有压力和温度传感器，给ECU提供稀燃燃烧需要的燃气温度和压力信息，精确控制喷嘴喷气量。同时，高压燃气需要电磁阀控制燃气的开断。

◆ 低压电磁阀（LNG发动机用）

　　低压电磁阀是由线圈驱动阀芯，由ECM控制其开合，停机状态下处于常闭状态。可及时切断或恢复燃料供给。

◆ 稳压器

　　由于LNG特性限制，一般在超压情况下首先打开主安全阀开启压力为1.75Mpa,253psi,副安全阀开启压力为2.41Mpa,350psi,气瓶压力一般都不超过1.75Mpa。根据减压阀要求，理论可工作燃气压力为0.5－1.72Mpa，超出该压力范围可能导致减压阀失效，发动机无法启动等故障，所以要求在滤清器和热交换器之间安装稳压器。考虑保证减压阀长时间正常使用的要求，一般稳压器出口压力调整为以保证进入发动机的天然气压力稳定在设定值之下。

◆ 热交换器

　　天然气从200bar降至8bar导致燃气温度大幅降低，出口燃气温度甚至会降到－70°C以下，这样会降低减压阀的使用寿命，热交换器利用发动机的冷液给天然气加热。热交换器采用叉流结构以避免因燃气过冷和冷却液过热时导致的热冲击（热应力过大）。在冷却水温高0度的发动机所有工况，热交换器能保证燃气始终高于－40°C，可防止进入燃气计量阀前的燃气结晶；冷却水温高于82°C，燃气温度高于0度，避免燃气中水分结冰影响燃料计量阀性能。

◆ 节温器

　　通过燃气温度控制流经热交换器的冷却液，从而控制燃气温度过高。保持出口燃气0－40°C左右，当燃气出口温度〉60°C时会导致致燃气流量的减少。燃气温度超过40°C，节温器在30秒内关闭；燃气温度低于10°C，30秒内节温器开启。节温器工作。

◆ 燃料计量阀（FMV）

　　减压后的中压天然气流经热交换器和节温器后被加热到合适的温度范围，然后进入燃料计量阀。FMV配置8∕10∕12个喷嘴，分成2组平行布置，每个喷嘴一个驱动器，在正常模式下，喷嘴依次轮流工作，在某些变工况下，喷嘴同时工作以加快系统反应速度。FMV内部集成了天然气压力传感器（NGP）和天然气温度传感器（NGT），减压后的燃气依次流依次流NGP传感器和NGT传感器，然后通过喷嘴进行流量控制，最后从出口流出。FMV的线圈，NGO传感器，NGT传感器和喷嘴都可在部件一级进行维护。根据发动机运行工况，电控单元调整燃料计量阀喷嘴脉宽占空比，控制燃气喷气量，保证发动机在设定的空燃比下运行。

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