天然气发动机结构及工作原理

潍柴天然气发动机之发动机结构及工作原理

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天然气的成分

主要成分是甲烷，易于完全燃烧，比空气轻，泄露后迅速飘散大气中，安全性好。作为车载能源，主要有以下两种贮存形态：

1、CNG-Compressed natural gas 压缩天然气:

气瓶内充满气时一般为20Mpa,

2、LNG-Liquefied natural gas 液化天然气：

在常压下、温度为-162度的天然气变为液态。

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燃料种类

常态下密度kgm 沸点℃天然气(CH4) LPG

580

柴油(C16H34为代表) 汽油(C8H18为代表)

-3 0.75~0.8(气态) 830

170～350

14.3：1

42.50 720～750 30～190 14.8：1 43.90

-161.5 17.2：1 49.81 130 -100

理论空燃比(kg/kg)

低热值 MJ(kg) -1 45.9

辛烷值(RON) 十六烷值

100~110 23～30

40～60

1.58～8.2

250

80～99

27 0

燃烧极限(体积) % 自然温度(常压下)T ℃

闪点℃5～15

650

1.5~9.5

450

1.3～7.6

390～420

60

-43 -187

其中：辛烷值:指与汽油抗爆性相同的标准燃料所含异辛烷的体积分数.

低热值:指1立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量.

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天然气的安全性：

1）天然气在压缩（液化）、储运、减压、燃烧过程中,都是在严格密封的状态进行，不易泄漏；

2）天然气比空气轻（密度为空气密度的55％），如有泄漏，在高压下很快散失，不易着火；

3）天然气的着火点为650～750℃，比汽油高约260℃，

4）爆炸极限5～15%，比汽油的1～6%高2.5～4.7倍，与汽油相比不易发生燃烧和爆炸。

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第一代天然气发动机使用非增

压预混合技术。

技术特点:

1、文丘里式混合器进气总

管混合；

2、机械式节气门控制；

3、空燃比闭环控制；

4、理论空燃比燃烧。

典型系统：LANDIRENZO

不足之处：

1、燃料控制不精确燃料消耗

较高。

2、排气温度高。

3、容易引起发动机回火。

4、达不到标放要求，现已不

用于车用机产品。

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第二代天然气发动机使用电

控预混合技术。

技术特点:

1、比例混合器进气总管预

混合；

2、电子节气门控制；

3、空燃比闭环控制；

4、能够实现稀薄燃烧达到

Ⅲ、欧Ⅳ排放要求。

典型系统：ECONTROL

不足之处：

1、没有喷射阀燃料控制不

精确，燃料消耗较高；

2、启动加速性差。

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第三代天然气发动机使用电

控单点喷射技术。

技术特点:

1、电控喷射、进气总管预

混合；

2、电子节气门控制；

3、增压压力闭环控制；

4、空燃比闭环控制；

5、能够实现稀薄燃烧达到

欧Ⅲ、欧Ⅳ排放要求。

典型系统：WOODWARD

OH1.2

，OH2.0

不足之处：无法实现更低的

燃料消耗。

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智能化与共轨柴油机同步

⏹CAN通讯

⏹巡航、PTO、排气制动

⏹多功率开关

⏹共轨行

⏹恒温风扇

⏹ECU安装在发动机上，

便于装车

⏹诊断维修设备、诊断

接口、故障代码等与

潍柴共轨柴油机一致

⏹便于与柴油机同步实

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现社会化服务

天然气发动机使用HPDI缸内喷射技术技术特点:

1、缸内燃气直接喷射；

2、超稀薄燃烧；

3、保持原柴油机动力性水平；

4、能够达到欧Ⅴ更高排放要求；

5、燃料消耗低。

典型系统：WESTPORT公司HPDI系统不足之处：成本较高。

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4-3-1 高压直喷系统HPDI

高 LNG 储罐与泵总成

高压直喷喷油器

压 天

然

气体控制模块 气

控制单元

高压共轨柴油泵

液压泵

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4-3-2 工作原理

引燃

压缩冲程上止点前喷入少

量柴油（5%），形成火焰。

气体喷射

柴油引燃后，天然气以300bar

的压力喷射到火焰中，成为燃

烧的主要燃料。

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燃气发动机柴油机

燃料供给系统燃气供给燃油供给

（电磁切断阀、稳压器、燃料（高压油泵、高压油管、

计量阀等）喷油器等）

点火方式压缩比点燃

（点火控制模块、点火线圈、

高压线、火花塞等）

压燃12左右17左右

转速信号采集信号发生器飞轮壳处

（相位传感器）

燃料空气混合混合器、节气门无

低

排温高

(增压器、排气管、进排气门座)

电控系统WOODWARD BOSCH

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