玉柴气体机发动机系统组成及工作原理

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1、广西玉柴机器股份有限公司Guangxi Yuchai Machinery Co., Ltd.版权归广西玉柴机器股份有限公司所有绿色发展 和谐共赢ECI系统玉柴气体发动机系统组成及工作 原理介绍2011-04-13密级：广西玉柴机器股份 有限公司客户服务 中心技术科版权归广西玉柴机器股份有限公司所有一、基本常识天然气汽车比汽油汽车更安全 u 首先与汽油相比，压缩天然气本身就是比较安全的燃料。这表现 在： 燃点高。天然气燃点在650以上，比汽油燃点（427 ）高出223 ，所以与汽油相比不易点燃。 密度低。与空气的相对密度为0.48，泄漏气体很快在空气中 散发，很难形成遇火燃烧的浓度。 辛烷值高。

2、可达130，比目前最好的97号汽车辛烷值高得多 ，抗爆性能好。 2版权归广西玉柴机器股份有限公司所有 爆炸极限窄。仅515%，在自然环境下，形成这一条件十分困难。 释放过程是一个吸热过程。当压缩天然气从容器或管路中泄出时，泄孔周围会迅速形成一个低温区，使天然气燃烧困难。 u 其次，压缩天然气汽车所用的配件比汽油车要求更高。表现在： 国家颁布有严格的天然气汽车技术标准。从加气站设计、储气瓶生产、改车部件制造到安装调试等，每个环节都形成了严格的技术标准。 设计上考虑了严密的安全保障措施。对高压系统使用的零部件，安全系数均选用1.54以上，在减压调节器、储气瓶上安装有安全阀，控制系统中，安装有紧急断

3、气装置。3版权归广西玉柴机器股份有限公司所有第一章 玉柴气体发动机工作原理二、专业术语缩写解释本文气体发动机特指LPG、CNG和LNG发动机 。 LPG-Liquefied Petroleum Gas 液化石油气,主要成分为丙烷和丁烷 CNG-Compressed Natural Gas压缩天然气，主要成分为甲烷 LNG-Liquefied Natural Gas液化天然气，主要成分为甲烷，只是在液化过程中去除了石油和杂质，纯度更高，本质上和CNG没有差别，只是各组分含量有点差别而已。 CL -闭环 DBW -电子节气门4版权归广西玉柴机器股份有限公司所有 ECM 发动机控制模块 ECT 发动

4、机冷却液温度 ETB 电子节气门 EPR 电控调压器 FPP 电子油门位置 IAT 进气空气温度 IVS 怠速确认开关 UEGO 宽域氧传感器（适用于稀燃发动机） MAP 进气歧管绝对压力 PTP 节气门前进压力 MAT 进气歧管温度 ECT 发动机冷却液温度5版权归广西玉柴机器股份有限公司所有1.1-1 增压CNG发动机工作原理6版权归广西玉柴机器股份有限公司所有1.1-2 自然吸气CNG发动机工作原理7版权归广西玉柴机器股份有限公司所有1.1-3 增压LNG发动机工作原理8版权归广西玉柴机器股份有限公司所有1.1-4 自然吸气LNG发动机工作原理9版权归广西玉柴机器股份有限公司所有1.1-

5、5增压LPG发动机工作原理10版权归广西玉柴机器股份有限公司所有1-2-1 CNG发动机的工作原理1、从CNG发动机工作原理图可看出，该发动机基本原理为： 高压的压缩天然气从储气钢瓶出来，经高压滤清器过滤后，到达高压电磁阀； 天然气经高压电磁阀进入高压减压器； 高压减压器的作用是将高压的压缩天然气（工作压力200bar- 30bar）经过减压加热将压力调整至7bar-9bar； 高压天然气在减压过程中由于减压膨胀，需要吸收大量的热量 ，为防止减压器结冰，将发动机冷却液引出到减压器对燃气进行 加热。 经减压后的天然气进入电控调压器，电控调压器的作用是根据发动机运行工况精确控制天然气喷射；11版权

6、归广西玉柴机器股份有限公司所有 天然气与空气在混合器内充分混合，进入发动机缸内，经火花塞点燃进行燃烧做功； 火花塞的点火时刻由ECM控制，氧传感器即时监控燃烧后的尾气的氧浓度，推算出空燃比，ECM根据氧传感器的反馈信号和控制MAP及时修正天然气喷射量。2、其他发动机（LNGLPG)的原理和CNG类似，不再赘述。 3、CNG气路实物连接图如图一12版权归广西玉柴机器股份有限公司所有13版权归广西玉柴机器股份有限公司所有四、增压压力的控制 增压器提供一个和发动机负荷相应的可变的进气增压压力,而增压器的废气旁通阀可以通过释放涡轮处的排气压力来减小增压压力。这通过一个膜片推动杠杆来完成。当压力提供给膜

7、片时,杠杆移动去打开废气旁通阀。ECI系统利用废气旁通控制阀来控制到废气旁通阀执行器的压力。 增压器提供一个和发动机负荷相应的可变的进气增压压力,而增压器的废气旁通阀可以通过释放涡轮处的排气压力来减小增压压力。这通过一个膜片推动杠杆来完成。当压力提供给膜片时,杠杆移动去打开废气旁通阀。ECI系统利用废气旁通控制阀来控制到废气旁通阀执行器的压力。 14版权归广西玉柴机器股份有限公司所有4.1增压压力控制系统示意图15版权归广西玉柴机器股份有限公司所有4.2 废气旁通控制阀控制系统电控废气旁通控制阀实现可控增压比，提高发动机热效率，控制扭矩特性曲线，改善汽车驾驶性。16版权归广西玉柴机器股份有限公

8、司所有五、负荷的控制 ECM接收到一个带有IVS的油门踏板传来的代表负载命令的可变电压信号,它然后将这个位置命令其转换成一个负荷百分比命令。因为ECM使用负载命令,然后计算出要达到此负荷需要的MAP目标和TIP目标； 当发动机的负载朝MAP目标升高时,电子节气门开度和废气旁通阀开度不断调整使MAP压力值达到MAP目标。然后电子节气门再进行调整，使电子节气门前后的压差达到目标值，在调整节气门的过程中不断调整废气旁通阀的开度，保持MAP压力值和目标值一致。17版权归广西玉柴机器股份有限公司所有六、燃料的控制 电控调压器(EPR)是通过一个微处理器控制的高速大马力电机驱动的压力调节器。EPR里的微处

9、理器通过CAN通讯接收到从ECM传来的燃料压力指令（EPR燃料出口压力和混合器入口处的空气压力之差），并将EPR内的信息传回给ECM。 然后EPR内的电机驱动调压器内膜片来调整EPR出口压差值，使这个压差满足ECM指令要求。18版权归广西玉柴机器股份有限公司所有第二章 玉柴气体发动机系统组成及特性一、系统组成1、燃料供给系统 高压燃料切断阀部件 高压减压器(CNG) 汽化器(LNG) 低压电磁阀部件 电控调压器部件（EPR阀） 混合器部件 电子节气门19版权归广西玉柴机器股份有限公司所有2、点火系统点火线圈火花塞 3、增压压力控制系统 废气旁通控制阀 防喘振阀 空气调压器4、传感器5、电子控制

10、模块20版权归广西玉柴机器股份有限公司所有二、各零部件结构及特性1、燃料供给系统1。1、高压燃料切断阀部件 工作原理：由线圈驱动阀芯，由ECM控制其开合，停机状态下 处于常闭状态作用：及时切断或恢复燃料供给。高压电磁阀额定工作电压：24V（直流）；额定工作电流：1.05A； 工作环境温度：40125 ；工作介质：CNG；最大工作压力20Mpa；工作介质清洁度要求：滤清器能有效滤除95%以上10m颗粒。21CNG车使用版权归广西玉柴机器股份有限公司所有安装要求：为有效防止高压电磁阀进气接头与高压电磁阀结合部位漏气，安装该接头时，必须使 用螺纹密封胶（如乐泰262），并且锁紧接头使铜垫略有变形，有

11、效密封。22LPG车使用版权归广西玉柴机器股份有限公司所有1.2、高压减压器(BRC)高压减压器工作原理：工作原理： 通过压力膜片克服弹簧阻力，带动杠杆，调整节流孔的流通面积，从而控制减压后的天然气压力。作用： 通过节流和加热，使高压的压缩天然气减压至7bar-9bar的低压天然气； 减压器带有一个车载燃料温度传感器，当燃料温度下降到低于容许限度时，用于 限制发动机功率以保护下游燃料系统部件。23版权归广西玉柴机器股份有限公司所有安装要求：1）减压器进气接头螺纹部分必须使用螺纹密封胶，并且使用铜垫进行密封；2）减压器出气接头使用O形圈进行密封，出气接头 与低压电磁阀、低压 电磁阀与电磁阀出气接

12、头采用锥螺纹连接，安装时必须使用螺纹密封胶；3）高压减压器通过两根水管与发动机的冷却水循环水路连通，安装水管时请锁紧环箍，以免漏水；4）高压减压器必须通过一根压力反馈管与进气管连接，目的是为了根据工况控制调压器出口压力。5）减压调节器应安装在靠近发动机进气管和振动较小的位置，但不应直接安装在发动机上。所以减压调节器必须安装在汽车（底盘）大梁上。设计减压调节器支架时，应注意减压调节器的安装位置不能高于发动机散热器顶部。否则会导致加热水不能流经减压器，导致减压器结冰冻裂。24版权归广西玉柴机器股份有限公司所有25版权归广西玉柴机器股份有限公司所有26版权归广西玉柴机器股份有限公司所有2010-05

13、-2727 高压减压器（Metatron，带高压电磁阀） 安装要求Metatron高压减压器安装时，电磁阀最好朝上竖直安装， 允许偏离竖直方向-15 +15（如图3）；在原来支架上钻安装孔时，请尽量靠下安装，因为Metatron高压减压器比BRC高压减压器重很多，靠下安装可靠性更高。如果原来支架上宽度不够，请自行设计一个过渡板（搭个比方，过渡板上面搞四个孔，两个装支架，另外两个装减压器，或者是过渡板直接焊死在支架上，减压器和过渡板螺栓上紧）。版权归广西玉柴机器股份有限公司所有 零件结构 1-过滤器在CNG气瓶的CNG进入压力调节器前，通过高滤清器过滤；2-截止阀截止阀确保线圈没有通电时的高压密

14、闭性（即：当发动机停止或者严重故障时）；3-喷管CNG通过叠合的喷管中流过，间隙由活塞的位置决定；4-气缸-活塞-弹簧组合件根据基于发动机和喷嘴要求的工厂预设值，控制出口压力，它非常高效而且没有承压变形的部件（比如弹性隔膜或膜片）。从而保证免维护和寿命周期。此外，这套组合件工作极其平稳没有任何噪音产生。28版权归广西玉柴机器股份有限公司所有5-动态密封专门设计的动态密封装置实现低压状态下压力调节器的密闭性。确保无渗漏、低摩擦。这是保证耐久性的关键因素。此外，工厂提供的永久润滑使活塞完美滑动，即使在发动机处于瞬变工作条件下，确保精确及时的输出压力控制。6-泄压阀如果压力调节器故障，当调节压力超过

15、20BAR时，泄压阀打开，因此防止对下游零部件（即：喷嘴和管路）造成损坏。当压力回到安全值后，泄压阀会自动关闭。29版权归广西玉柴机器股份有限公司所有 工作原理30版权归广西玉柴机器股份有限公司所有31版权归广西玉柴机器股份有限公司所有32版权归广西玉柴机器股份有限公司所有33版权归广西玉柴机器股份有限公司所有 特性参数34重量(Kg)2.6最大尺寸高*长*宽(mm)160*166*90过滤有效性（气体）93%at0.01MICRON泄压阀：开启压力213（bar）截止阀12or24VDC（22 W max ） 测试压力（bar）300工作压力（bar）15-220压缩天然气最大流量(KG/H)标准版本45压缩天然气最大流量(KG/H)高流量版本60出口压力（bar）3.5-9.5工作温度范围（）-40-120持续工作温度范围（）-30-100版权归广西玉柴机器股份有限公司所有1.3、低压电磁阀部件工作原理：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。作用：及时切断或恢复燃料供给；切断时尽可能将下游获得的燃料量减到最少。