单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,,,,,,,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,第四章 气体燃料发动机,1,,背景：石油危机,,环境污染,,,CNG,,LPG,2,,4.1,燃气的性质,4.1.1,天然气,——,主要成分,CH,4,,,CH,4,——,,碳,/,氢值最大，分子结构稳定,,,1,）生成,CO,2,少,,2,）有效防止爆燃,,3,）抗氧化稳定性高,,3,,天然气作为内燃机燃料的特点：,1,）密度,,密度小（为空气的,55%,）,,安全性,优于汽油,,,2,）热值,,分子结构简单,,单位质量热值略高于汽油；单位体积热值为汽油的,90%,,4,,3,）状态、沸点,,沸点：,-162°C,,难于液化，存储困难,,,4,）颜色、味道、毒性,,无色、无味、无毒性,,加臭剂 便于检验泄露,,天然气作为内燃机燃料的特点：,5,,5,）混合气发火界限宽,,天然气点火上限：,15%,；点火下限：,5%,,过量空气系数：,0.6~1.8,,可大范围改变混合比，提高经济性、环保性,,,6,）自燃温度,,天然气自燃温度比汽油,高,,天然气：,630~730°C,,天然气作为内燃机燃料的特点：,6,,7,）起燃方式,,天然气自燃温度比汽油,高,,适于高压缩比下,点燃,、柴油压燃方式,引燃,,,8,）抗爆性与辛烷值,,辛烷值：,115~130,,抗爆性能好，采用较高的压缩比，提高动力性，经济性,,,天然气作为内燃机燃料的特点：,7,,（,2,）车用天然气技术要求,1,）减少硫化氢,,腐蚀气瓶和设备管线,,2,）减少重烃,,冷凝成液体，降低储气瓶有效体积,,3,）减少水分,,,A,、生成水合物,,,B,、加速天然气中酸性气体对金属设备的腐蚀,,,C,、环境温度低时，结冰,8,,车用天然气的技术要求,9,,4.1.2,液化石油气,（,1,）液化石油气的物化特性,,主要成份：丙烷（,C,3,H,8,）,,丁烷（,C,4,H,10,）,,蒸气压力,随温度升高增大，,,随成分比例变化,10,,（,1,）液化石油气的物化特性,1,）密度,,A,、液态密度：约,0.55kg/L,比汽油低,,B,、气态密度：比空气大，不容易消散,,,2,）沸点,,沸点低于,0,度，常温下挥发性好,,11,,（,1,）液化石油气的物化特性,3,）蒸发潜热,,蒸发潜热：液体燃料蒸发时从周围吸取热量,,LPG,工作时，需要热源提供热量,,,——,较高温度的发动机循环水,,4,）蒸气压,,蒸气压,——,密闭容器内，,LPG,最终蒸发和液化达到平衡的稳定压力值,,减压汽化，通过管路输送燃料,,12,,（,1,）液化石油气的物化特性,5,）着火温度,,丙烷：,470°C,丁烷：,365°C,,6,）热值,,单位质量,LPG,热值比汽油高,,单位体积,LPG,热值比汽油低,,7,）点火极限,,LPG,燃烧范围比汽油宽,13,,（,1,）液化石油气的物化特性,8,）理论空燃比,,丙烷：,15.65,丁烷：,15.43,,9,）辛烷值,,LPG,辛烷值高于汽油，适合更高的压缩比,,10,）气,/,液容积比,,LPG,气,/,液容积比随温度改变，因此防止其瓶爆炸,14,,（,1,）液化石油气的物化特性,,11,）色、味、毒性,,加臭剂,——,,检测泄露,,,12,）腐蚀性,,丁二烯对橡胶腐蚀性强,,采用耐腐蚀的橡胶,15,,车用液化石油气技术要求,16,,代用燃料发动机,17,,CNG,和,LPG,汽车的优缺点,1.,优点,,（,1,）充分利用天然气资源可以替代十分短缺的汽油和柴油；,,（,2,）减少对大气的污染：,燃料与空气混合均匀，燃烧较完全，可大幅度降低,CO,和,HC,排放，彻底改善微粒排放污染，甲烷,CO,2,排放低,,（,3,）燃料经济性好：,天然气价格优于汽油,,（,4,）压缩天然气比汽油安全：,天然气密封好，在空气中易被驱散，燃点高（,537℃,）,,（,5,）使用性能好：,冷起动性能好，运转平稳，燃烧不会产生积炭，发动机寿命长，维修费低,,（,6,）天然气有较好的抗爆性：,天然气辛烷值,130,，液化石油气,100,，高级汽油,96,18,,CNG,和,LPG,汽车的优缺点,,2.,缺点,（,1,）天然气的携带性差：,液化石油气在较低压力下（,690kPa,）就可以完全液化，几乎和汽柴油同样便于携带；但天然气只有采用先进的,膨胀制冷,过程将其冷却到,-162℃,才能液化，这要求有较高的技术，无论是液化设备还是车上储罐，造价都会较高。
目前广泛采用的,CNG,均采用高压（,20,～,25MPa,）存储在高压气瓶内，这些气瓶导致汽车自重增大，空间减小，限制了续驶里程2,）气体燃料的充气系数比液体燃料大约低,10%,；气体燃料的理论混合气热值也较低；与相同排量的汽油机比，发动机功率有所下降3,）若以双燃料或两用燃料并存形式应用于汽车，则整车成本提高约,15%,19,,4.2,两用燃料发动机,两用燃料发动机：,,在原有汽油机基础上，再添加一套气体燃料供给系统,,,缸外供气形式,,,缸内供气形式,,进气道混合器预混合供气,,进气阀处喷射供气,缸内高压喷射供气,,缸内低压喷射供气,20,,4.2.1 CNG/,汽油两用燃料发动机的燃气供给系统,6-,混合器,,10-,化油器,,12-,减压器,21,,两用燃料开环供给系统工作原理方框图,3,档：避免发生,,油气混烧现象,22,,按供给控制装置不同：,开环混合器供给系统,,,A,、,3,档,,,B,、固定空燃比，与工况的匹配不良,,闭环带电动力阀混合器供给系统,,,A,、,2,档，自动控制油气延时,,,B,、空燃比控制灵活,,,C,、加附加控制元件,23,,4.2.2 LPG/,汽油两用燃料发动机的燃气供给系统,7,——,减压蒸发器,5-,混合器,,8-,汽油电磁阀,,20-,减压器电磁阀,24,,,根据系统原理图，写出,LPG/,汽油两用燃料开环供给系统工作原理方框图,,,？,25,,两用燃料开环供给系统工作原理方框图,3,档：避免发生,,油气混烧现象,26,,两用燃料开环供给系统工作原理方框图,3,档：避免发生,,油气混烧现象,蒸发减压器,,电磁阀,LPG,,钢瓶,LPG,气路,27,,4.2.3,液化石油气,/,汽油两用燃料发动机的性能,1,、,LPG,发动机,着火特性、启动性能、加速特性,比较差,,,A,、气化潜热高，压缩终了温度低,,,B,、进气不充分,,,C,、,LPG,着火温度高,,,2,、,LPG,发动机的,动力性,和,经济性,不高,,,LPG,蒸发，,混合气密度小，进入气缸的混合气量少，,输出功率,小,,,3,、,LPG,发动机的,排气和噪声,,趋势：,CO\HC,减少，燃烧温度下降，,NOx,排放下降,28,,4.3,单燃料发动机,单燃料气体燃料发动机,,,——,仅用,CNG,或,LPG,中的一种最为发动机燃料的发动机,,,,与,两用燃料发动机,相区别？,29,,4.3.1,压缩天然气发动机,车用压缩天燃气装置：,,,,天然气储气系统,,,充气阀、高压截止阀、天然气储气瓶、高压管线、高压接头、传感器、气量显示器,,,,天然气供给系统,,滤清器、减压器阀、混合器,,30,,（,1,）充气阀,31,,（,2,）储气瓶,气瓶：,,高压：,20MPa,,材料：,钢、铝合金,,复合材料,,,注意：,安全可靠,膜片、易熔合金,瓶口装置,32,,（,3,）高压管线及高压接头,（密封）,接头体,+,卡套,+,压紧螺母,33,,（,4,）减压阀,——,减压调节器,一级减压,,,,20MPa 0.35~0.4MPa,,二级减压,,,0.15~0.19MPa,,三级减压,,负压 满足发动机各种工况,34,,（,5,）混合器,安装：,空气滤清器与化油器之间,（,6,）气量显示器,,,——,指示气瓶剩余其量的多少,35,,4.3.2,液化气燃料发动机,A,压力不高！,B,需要蒸发气化,,（,1,） 气瓶,,工作压力：,1.6MPa,,压力小,,材料：普通钢板,,容积较大,36,,（,2,）蒸发器,目的：,保证发动机稳定连续的得到混合气的供给，,,进入气缸前先对,LPG,进行蒸发气化,,措施：,发动机冷却水加热气化,37,,（,3,）减压器,,0.6MPa 0.2~0.3MPa 0.1MPa,,,（,4,）混合器,,,——,控制空燃比,38,,4.4,双燃料发动机,双燃料发动机,——,发动机工作时同时要用,,两种燃料,,（柴油机引燃）,,,,两用燃料发动机,,,,单燃料发动机,？,39,,双燃料发动机,优点,：,1,、可采用较高的压缩比，提高动力性能,,,2,、保持柴油机的高压缩比，具有较高的热效率,,,3,、柴油引燃，点火能量高,,,4,、点火能量高，有利于实现稀薄燃烧,,,5,、有效降低柴油机的排放烟度,40,,存在的,问题,：,,1,、,低负荷,时，燃料燃烧不完全，经济性能差，排放性能差,,,2,、,高负荷,时，可能出现工作粗暴或者敲缸现象,41,,2,、 双燃料发动机的分类,缸内直接喷射,,,进气管混合器供气,,缸外供气,,,,进气歧管喷射,机械控制式,,,电子控制式,控制精度,,控制稳定性,42,,混合器,安装：,空气滤清器与化油器之间,43,,3,、双燃料发动机的特性,（,1,）动力性,,,最大输出功率比柴油机稍高,,,（控制条件：不,敲缸,）,,,动力性与柴油机,结构和指标,有关系,,（低压缩比、高速、非增压的柴油机抗敲缸能力较强）,44,,双燃料发动机的特性,（,2,）速度特性,,柴油引燃的点火能量高，易于实现,稀薄燃烧,,,双燃料发动机各工况下精确控制气体燃料,,——,兼顾功率、转矩、气体燃料替代率、排放、可靠性等,45,,双燃料发动机的特性,（,3,）负荷特性,,,低速低负荷,：排温高，经济性能较差,,（燃料消耗多）,,,中高负荷,：排温接近或优于柴油机，经济性能好，但是要防止工作粗暴,,46,,双燃料发动机的特性,（,4,）经济性能,,,低负荷热效率低,,发动机本身热效率 中高负荷时相近,,高负荷时热效率高,,,,,运行成本,改装费,,运行费,,维修费,47,,双燃料发动机的特性,（,5,）运行平稳性,,,中小负荷时运行平稳,,高负荷时避免,敲缸,——,进气温度,,,柴油机：控制,烟度,48,,4,、改善柴油天然气燃料发动机运行的主要措施,目的：,改善部分负荷时的燃烧,,防止高负荷时敲缸,,,1,）低负荷区域,,扩大稀混合着火极限或提高混合气浓度,,（提高温度、浓度、燃烧速度）,,2,）高负荷区域,,抑制燃烧速度和避免末端气体自燃,——,现代电控技术,49,,,第四章 结束！,50,,。