第7章燃气发动机电控技术简介.ppt

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随着汽油机电控技术的推广应用，第三代电控燃气喷射技术产品也相继问世，主要包括两用燃料单点喷射系统和单一燃料(天然气或液化石油气)闭环多点顺序喷射系统。同时发动机控制系统的功能也逐渐延伸到点火和排放控制等系统，不仅使燃气汽车的动力性、经济性均有较大提高，同时配合三元催化转化技术可使排放污染物进一步降低。与汽油机单点电控燃油喷射系统一样，单点电控燃气喷射系统在提高发动机性能方面一也存在不足，闭环多点顺序喷射系统是当今燃气发动机电控技术发展的主流和方向。
第7章燃气发动机电控技术简介
7.1 概述 7.2 两用燃料发动机 7.3 两用燃料发动机混合器供气电控系统 7.4 电控CNG喷射系统 7.5 用户使用注意事项
7.1 概述
基于能源的综合利用和环境保护的需要，世界上许多国家和地区在汽车上推广使用天然气为燃料。在汽车上应用天然气已有很长的历史，自从1872年发明了奥托循环发动机后就开始有了天然气发动机。
早在第一次世界大战期间天然气就开始用在汽车上，后因气体燃料储存、携带极为不方便，影响了燃气汽车的发展，而采用液体燃料，特别是汽油、柴油的内燃机汽车得到迅速发展。20世纪30年代初由意大利人率先批量采用天然气作为汽车燃料，到1939年意大利就有1万辆燃用天然气的汽车。前苏联早在1938年研制出汽油一压缩天然气两用汽车，从1947年开始批量生产压缩燃气汽车。
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7.1 概述
从20世纪60年代以来，全世界经历了三次大的能源危机，主要是石油能源，世界性石油资源日益枯竭的形势将更为严峻，而随着世界经济的迅速发展，车用燃料的需求量在不断增加。汽车寻求代用燃料以缓解石油短缺、减少环境污染，已经成为一个重大的社会、经济问题。我国在20世纪50年代在四川省就开展了有关天然气汽车的研究与运行试验，1994年在上海开展了LPG(液化石油气)样车的研究与开发，日前在燃气发动机电控技术研发方面，天津大学、吉林大学、东风汽车公司、中国汽车技术研究中心广西玉柴公司等单位都做出了很大成绩。
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7.1 概述
7.1.1 天然气、液化石油气及若干其他燃料的理化性质
天然气、液化石油气及若干其他燃料的理化性质见表7-1
7.1.2 CNG和LPG的主要优缺点
CNG和LPG的主要优点 (1)天然气和液化石油气在常温下为气态，容易与空气混合形
成均匀的可燃混合气，燃烧完全，可以大幅度减少CO , HC 和微粒的排放。另外，天然气和液化石油气的火焰温度低，因此NOx的排放量一也相应减少。其他一些没有受排放法规控制的有害成分(如对区域环境影响的毒性物质、烟雾、酸性物质等)一也比汽油、柴油要少;在所有碳氢燃料中，天然气的碳氢比小，碳与氢的比例为4: 1 , CO:排放量比汽油少25% 左右，有利于保护全球的环境质量。
日前，我国的大中城市的绝大多数公交车、出租车和少数私家车都是在汽油车的基础上增加CNG系统而改装成的既能使用CNG ，又能使用汽油的两用燃料汽车。该类车使用广泛，改装方便、成本低，但整车性能下降较多。
早期的燃气汽车发动机，基本为在用车的改装，都是采用油、气两用技术，即在化油器式汽油机基础上，增加一套由高压储气瓶、截止阀、充装阀、减压阀、混合器等组成的供气系统，发动机具有两套并列的燃料供给系统，形成天然气(或 LPG)一汽油两用燃料发动机。
在诸多清洁代用燃料汽车中，有混合动力汽车、氧气汽车、太阳能汽车、电动汽车、甲醇汽车、酒精汽车、天然气汽车等。经大量的试验与测试表明，国内外普遍认为，只有天然气(CN劲具有资源丰富、分布广泛、价值低廉且可大大减少汽车排放污染等多方面的优点。
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7.1 概述
天然气汽车与燃油车相比较排放的HC减少约80%，CO减少约90%，SO2减少约70%，颗粒物减少约42，非甲烷烃类减少约53%，CO2减少约25，噪声减少约40%，SO2的排放几乎降为零。使用按照CNG特性设计的发动机，整车性能大为提高，但由于使用条件的限制，使用量较少，单车成本高。
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7.1 概述
随着电子技术的发展，燃气发动机一也在第一代产品的基础上，加装了电子控制装置，形成燃气汽车第二代产品。最初应用在燃气发动机上的电子控制技术，主要由ECU根据各传感器信号控制步进电动机或占空比电磁阀，自动调节供气量，并在排气系统中装用氧传感器，对空燃比实施闭环控制。
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7.1 概述
以压缩天然气和液化石油气为燃料的汽车，分别称为压缩天然气汽车(CNG)和液化石油气汽车(LPGV)。天然气是从天然气田直接开采出来的，其主要成分是甲烷，极难液化。因此，日前大都将其压缩到20 MPa的高压，充人车用气瓶中储存和供汽车使用，即所谓的压缩天然气(CNG)。石油气是石油催化裂化过程和油田伴生气回收轻烃过程中的产品。石油气在常温下加压到1.6 MPa即可液化而成液化石油气(LPG)。从油田气制得的LPG，其主要成分为丙烷、丁烷和少量的乙烷和戊烷，不含稀烃，适于作车用燃料。从炼油厂得到的LPG，除含丙烷、丁烷外，还含有较多的烯烃，不宜作车用燃料。因为烯径在常温下化学稳定性差，在储运过程中容易生成胶质，燃烧后容易积炭。
(4)燃烧界限宽，稀燃特性优越。燃烧稀混合气，可以减少 NOx的生成和改善燃料经济性。
(5)经济性能好。不稀释润滑油，燃烧后没有积炭，可减少发动机磨损，可以延长润滑油更换周期和发动机使用寿命，维护保养费用低。按1:3天然气相当1.1 L汽油计算，可减少燃料费用50%以上。使用CNG作为汽车燃料，可大大降低燃料费用。
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7.1 概述
发达国家基于天然气的这一特性，将天然气确定为真正的清洁燃料而加以推广使用。
(2)天然气辛烷值高达130，液化石油气的辛烷值一也在100左右，因此，燃用天然气或液化石油气可提高发动机的压缩比，从而获得较高的发动机热效率。
(3)冷起动性和低温运转性能良好，在暖机期间无需加浓混合气。