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天然气发动机的运行原理
时间:
2018-10-31 15:43
资料来源:
LNG通过管道从气瓶体内进入汽化器进行加热和汽化。经过稳压罐稳压后，经气体压力稳定，再经气体过滤器过滤，然后可由电磁截止阀控制进入稳压器进行稳压。气体进入换热器。
CNG通过管道从压缩气瓶进入减压器，将压力降低到8bar，然后通过过滤器进入换热器。气体经换热器加热后，通过恒温器进入FMV，由FMV控制进入混合器，与增压空气混合。电子节气门控制混合气体进入发动机气缸进行燃烧和工作。
LPG通过高压电磁阀从气瓶出来到蒸发压力调节器，变成气态LPG。LPG通过FTV在混合器中与空气充分混合，进入发动机气缸进行混合燃烧。
◆ ECM电子控制模块
ECM是一个微型化的计算机管理中心。它以信号（数据）采集作为输入，进行计算和处理，分析和判断，确定对策，然后发出控制指令，指挥执行器工作作为输出，并为传感器提供电压稳定。电源或参考电压。其所有功能均由各种硬件和软件完成。WOODWARD2.0系统使用ECU128-HD微处理器。可以支持单点或多点喷射，支持CAN通信。
ECM具有以下结构：①最多34路模拟输入，5路数字输入，5路PWM输入等；②最大支持12个喷嘴驱动器，一个驱动器对应一个喷嘴；③11路低端输出；④2个CAN通信端口；⑤1个RS-485通信端口。ECU有两个5V电源输出为传感器供电。两个电源相互独立。如果5V电源短路，电压会下降，导致许多系统错误；一个专门用于连接传感器和ECU接地，以确保传感器读数准确。发动机电子控制模块（ECM）和点火控制模块（ICM）通常安装在控制箱内，由OEM固定在框架上。发动机控制器对防水、防震和耐高温有要求。整车设计时，OEM必须考虑发动机控制器的防水、防震和耐高温要求。
◆ 发动机线束
线束是发动机的“神经”，在传输信号方面起着重要作用。线束的质量直接关系到发动机的可靠性。如果ECU线束连接ECU和发动机线束，并具有诊断接口、CAN接口等功能接口。发动机线束连接各个传感器和ECU线束，将传感器测量的信号传输到ECU，并将ECU发出的指令传输到各个执行器。点火线束将ICM的点火信号传输到点火线圈，控制点火正时。LNG发动机燃油控制系统由电磁阀、调节器、气体过滤器、换热器、恒温器、燃油计量阀、混合器等部件组成。
CNG发动机和LNG发动机的区别在于气体转换装置。CNG发动机气瓶内储存的高压为200bar，需要减压到约8bar；LNG发动机气瓶内液化天然气气化后的压力值约为10bar，使用调节器将压力调节到8bar即可。
◆ 燃油控制系统的作用
压力管理：将气瓶的高压转换为混合器之前的极低压；
温度控制：极低温的气体会冻结管道和部件，燃油控制系统会有效地加热和控制气体温度在一个合理的范围内。
喷射量控制：燃油计量阀配备压力和温度传感器，为ECU提供稀薄燃烧所需的燃气温度和压力信息，精确控制喷嘴的喷射量。同时，高压气体需要电磁阀来控制气体的开关。
◆ 低压电磁阀（用于LNG发动机）
低压电磁阀由线圈驱动驱动阀芯，由ECM控制开关，停止时常闭。可以及时切断或恢复供油。
◆ 稳压器
由于LNG特性限制，主安全阀开启压力为1.75Mpa，253psi先，辅助安全阀开启压力为2.41Mpa，350psi，气瓶压力一般不超过1.75Mpa。根据减压阀的要求，理论上可工作的燃气压力为0.5-1.72Mpa。超过此压力范围可能会导致减压阀失效，发动机无法启动。因此，需要在过滤器和换热器之间安装稳压器。。考虑到保证减压阀长期正常使用的要求，一般调节器的出口压力进行调节，保证进入发动机的天然气压力稳定在设定值以下。
◆ 换热器
天然气从200bar减压到8bar，导致气体温度显著下降，出口气体温度甚至可能降到-70°C以下，这会降低减压阀的使用寿命。换热器利用发动机的冷液来加热天然气。换热器采用错流结构，避免因气体过冷和冷却液过热而造成的热冲击（过大的热应力）。在冷却水温度高于0度的一切发动机工况下，换热器都能保证气体始终高于-40°C，可以防止气体在进入燃气计量阀前结晶；冷却水温度高于82°C，气体温度高于0℃，防止气体中的水分结冰影响燃油计量阀的性能。
◆ 恒温器
利用气体温度控制流经换热器的冷却液，控制气体温度过高。保持出口气体在0-40℃左右。当气体出口温度大于60℃时，气体流量会减小。如果气体温度超过40℃，恒温器会在30秒内关闭；如果气体温度低于10℃，恒温器会在30秒内打开。恒温器工作。
◆ 燃油计量阀（FMV）
减压后的中压天然气流经换热器和恒温器，被加热到合适的温度范围，然后进入燃气计量阀。燃气计量阀 (FMV) 配备 8/10/12 个喷嘴，分为 2 组并联布置，每个喷嘴都有一个驱动器。在正常模式下，喷嘴轮流工作。在某些可变条件下，喷嘴同时工作以加快系统的响应速度。燃气计量阀集成了天然气压力传感器 (NGP) 和天然气温度传感器 (NGT)。减压后的气体依次流经 NGP 传感器和 NGT 传感器，然后流经喷嘴进行流量控制，最后从出口流出。燃气计量阀线圈、NGP 传感器、NGT 传感器和喷嘴都可以在组件级别进行维护。根据发动机的工作状况，电子控制单元调节燃气计量阀喷嘴脉冲宽度占空比，控制燃气喷射量，确保发动机在设定的空燃比下运行。
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