气体燃料发动机
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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
气体燃料发动机
（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
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
气体燃料发动机
天然气作为内燃机燃料的特点：
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
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
气体燃料发动机
（1）百度文库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
气体燃料发动机
车用液化石油气技术要求
气体燃料发动机
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
气体燃料发动机
缸外供气形式 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
缸内供气形式
缸内低压喷射供气
气体燃料发动机
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
气体燃料发动机
3档：避免发生 油气混烧现象
两用燃料开环供给系统工作原理方框图
气体燃料发动机
第三章 气体燃料发动机
气体燃料发动机
背景：石油危机
环境污染
气体燃料发动机
CNG LPG
1 燃气的性质
4.1.1 天然气 ——主要成分CH4
CH4 —— 碳/氢值最大，分子结构稳定
1）生成CO2少 2）有效防止爆燃 3）抗氧化稳定性高
气体燃料发动机
天然气作为内燃机燃料的特点：
1）密度
（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%。
气体燃料发动机
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
气体燃料发动机
（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
气体燃料发动机
（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
（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
气体燃料发动机
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）沸点
沸点低于0度，常温下挥发性好
气体燃料发动机
（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
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
？
气体燃料发动机
3档：避免发生 油气混烧现象
两用燃料开环供给系统工作原理方框图
气体燃料发动机
LPG气路
LPG 钢瓶
3档：避免发生 油气混烧现象
蒸发减压器 电磁阀
两用燃料开环供给系统工作原理方框图
气体燃料发动机
4.2.3 液化石油气/汽油两用燃料发动机的性能
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%
气体燃料发动机
天然气作为内燃机燃料的特点：
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
气体燃料发动机
天然气作为内燃机燃料的特点：
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
气体燃料发动机
4.2.2 LPG/汽油两用燃料发动机的燃气供给系统
5-混合器 8-汽油电磁阀 20-减压器电磁阀
7——减压气蒸体发燃料器发动机
代用燃料发动机
气体燃料发动机
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CO2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℃）
气体燃料发动机
车用天然气的技术要求
气体燃料发动机
液化石油气
（1）液化石油气的物化特性
主要成份：丙烷（C3H8）
丁烷（C4H10）
蒸气压力随温度升高增大，
随成分比例变化
气体燃料发动机
（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
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
气体燃料发动机
（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
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
气体燃料发动机
天然气作为内燃机燃料的特点：
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
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
气体燃料发动机
（1）百度文库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
气体燃料发动机
车用液化石油气技术要求
气体燃料发动机
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
气体燃料发动机
缸外供气形式 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
缸内供气形式
缸内低压喷射供气
气体燃料发动机
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
气体燃料发动机
3档：避免发生 油气混烧现象
两用燃料开环供给系统工作原理方框图
气体燃料发动机
第三章 气体燃料发动机
气体燃料发动机
背景：石油危机
环境污染
气体燃料发动机
CNG LPG
1 燃气的性质
4.1.1 天然气 ——主要成分CH4
CH4 —— 碳/氢值最大，分子结构稳定
1）生成CO2少 2）有效防止爆燃 3）抗氧化稳定性高
气体燃料发动机
天然气作为内燃机燃料的特点：
1）密度
（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%。
气体燃料发动机
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
气体燃料发动机
（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
气体燃料发动机
（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
（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
气体燃料发动机
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）沸点
沸点低于0度，常温下挥发性好
气体燃料发动机
（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
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
？
气体燃料发动机
3档：避免发生 油气混烧现象
两用燃料开环供给系统工作原理方框图
气体燃料发动机
LPG气路
LPG 钢瓶
3档：避免发生 油气混烧现象
蒸发减压器 电磁阀
两用燃料开环供给系统工作原理方框图
气体燃料发动机
4.2.3 液化石油气/汽油两用燃料发动机的性能
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%
气体燃料发动机
天然气作为内燃机燃料的特点：
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
气体燃料发动机
天然气作为内燃机燃料的特点：
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
气体燃料发动机
4.2.2 LPG/汽油两用燃料发动机的燃气供给系统
5-混合器 8-汽油电磁阀 20-减压器电磁阀
7——减压气蒸体发燃料器发动机
代用燃料发动机
气体燃料发动机
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CO2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℃）
气体燃料发动机
车用天然气的技术要求
气体燃料发动机
液化石油气
（1）液化石油气的物化特性
主要成份：丙烷（C3H8）
丁烷（C4H10）
蒸气压力随温度升高增大，
随成分比例变化
气体燃料发动机
（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