玉柴天然气发动机培训讲义(XXXX0317)

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0 2
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技术概述-排放法规的限值 (CNG)
排放 实 施 标准 日 期
CO
HC
一氧化碳 碳氢化合物
g/kwh g/kwh
欧Ⅰ 2001.9.1 ≤4.5
≤1.1
NOx 氮氧化合
物
g/kwh
≤8.0
PT 微粒 g/kwh
≤0.36 ≤0.61 ＞85kW ≤85kW
欧Ⅱ 2003.9.1 ≤4.0
汽油机改装 ➢ 取消原汽油机的燃油喷射系统相关的零部件，增加燃气供 给系统 ➢ 优点：成本低 ➢ 缺点：发动机强度低，因之功率低＋气耗高＋排放困难
混合驱动汽车的技术分析与现状
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技术概述-气体发动机与柴油机的差别
1、燃料供给系统 取消了原柴油机燃油喷射系统相关的零部件，
增加了燃料电磁阀、电控调压器、混合器、滤清器等 燃料供给相关零部件组合。 2、点火系统
LPG发动机，但比柴油机低。压缩比的选取与燃料的抗爆 震性能相关，抗爆震性能是用燃料的辛烷值来衡量，辛烷 值越高抗爆震性能越好，常用的几种燃料按抗爆震性能由 高到低排序依次为：柴油、天然气（甲烷）、丙烷、丁烷 （LPG是丙烷和丁烷的混合物）和汽油。 5、空燃比控制
气体发动机通过安装在发动机排气管上的氧传感器 测量排气中的氧浓度，计算出混合气空燃比。发动机控制 系统修正气体燃料供给量，实现全工况闭环控制，精确控 制空燃比，使天然气在缸内燃烧最优化。 6、增压控制
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技术概述-玉柴的气体发动机排放技术路线
NOx-g/kwh
28
24
NOx
HC,CO - g/kwh
7
6
20
5
16
HC
4
氧化催化
12
CO
转换装置 Catalyst
3
8
2
4
0 1
HC 0.4 CO 0.1
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 λ
混合驱动汽车的技术分析与现状
≤1.1
≤7.0
≤0.15 ≤0.15*
欧Ⅲ 2008.1.1 ≤ 5.45 NMHC≤ 0.78 ≤ 5.0
CH4 ≤1.6
欧Ⅳ
≤4.0
NMHC≤ 0.55
Yuchai Machinery Co. Ltd.
玉柴气体发动机(ECI系统)培训
玉柴工程研究院 新能源动力工程部 2011.03.17
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混合驱动汽车的技术分析与现状
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内容 1. 气体发动机技术概述 2. 玉柴气体机系统组成原理 3. 典型零部件结构原理 4. 常见故障处理
混合驱动汽车的技术分析与现状
增压中冷能大大提高发动机的动力性能。ECI EPR系 统气体发动机对增压压力进行了控制，保证发动机具有理 想的扭矩曲线及良好的瞬态响应性能。
技术概述-玉柴的电控燃气系统选型
针对各种电控系统的技术特点，成熟程度及对燃烧方式和燃 料的适应性能，玉柴选用了以电控调压器为燃料控制方 案的电控系统。这种电控系统的优点为：
高排放标准技术路线选择； 高性价比电控燃气系统的选型集成； 适合点燃式发动机本体的改进设计； 高效的燃烧系统匹配设计； 低速大扭矩增压器的优化匹配； 高转化效率催化转化器的优化匹配； 发动机台架整机性能电控标定； 发动机整车性能电控标定。 解决窜机油及气门座圈磨损等机械开发；
混合驱动汽车的技术分析与现状
柴油机是压燃式发动机，而气体发动机由于受 燃料特性限制（抗爆振性能），采用的是与汽油机一 样的点燃方式。 3、控制系统
ECI EPR系统气体发动机是一种电控发动机，对 空燃比、点火提前角和增压压力等实现了精确控制。
说明:LPG主要含丙烷和丁烷，CNG主要含甲烷
技术概述-气体发动机与柴油机的差别
4、压缩比 根据这种燃料特性，一般天然气发动机压缩比高于
稀薄燃烧： ➢ 系统特点：λ＞1的稀薄燃烧，宽域氧传感器闭环控制， 氧化型催化转化器 ➢ 优点：燃料经济性较好，排放好，排温低，可靠性好 ➢ 缺点：系统相对复杂，成本高
混合驱动汽车的技术分析与现状
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技术概述-柴油机与汽油机改装的比较
柴油机改装 ➢ 取消原柴油机的燃油喷射系统相关的零部件，增加燃气供 给系统 ；增加点火系统 ➢ 优点：发动机强度高，因之可沿用高压缩比＋涡轮增压＋ 中冷＝高功率＋低气耗＋高可靠性＋低排放 ➢ 缺点：整机成本较高
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技术概述-燃料供给方式的比较
机械混合进气：由减压器和混合器控制燃料供给量 ➢ 优点：系统简单，成本低
➢ 缺点：混合气浓度控制精度差，易出现回火，放炮故 障，一般应用在自然吸气发动机上
电控混合进气：在机械混合进气基础上，增加步进电机 阀等燃料控制执行器，并采用氧传感器，使燃料控制精 度得到提高
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技术概述-气体发动机技术分类
从点燃方式分：
➢ 火花塞点燃方式
➢ 压燃方式
燃料供给方式的分类
➢ 机械混合式
➢ 电控混合式
➢ 电控喷射或电控调压
从混合气浓度来分类
➢ 当量燃烧
➢ 稀薄燃烧
从燃料特性分
➢ 单燃料式（LNG，CNG，LPG）
➢ 双燃料式（CNG＋柴油，CNG＋汽油） 混合驱动汽车的技术分析与现状
比单点喷射系统有更好的燃料控制响应性能
燃料混合均匀，使燃烧更充分能实现更高的排放水平
比多点喷射系统有更好的各缸均匀性，适合于增压中 冷稀薄燃烧发动机，能实现更稀薄的燃烧
相比喷射系统电控调压器系统成本更低
可同时适应于LPG、CNG及LNG发动机
混合驱动汽车的技术分析与现状
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技术概述-玉柴的气体发动机技术路线
增压中冷稀薄燃烧 电控调压器燃料控制或电控喷射燃料控制 稀燃氧传感器闭环控制 单缸独立高能点火 高响应性能的电控增压压力控制 电子节气门+电子油门踏板 适应气体成分变化的爆震控制 大气环境传感器对大气压力、温度及湿度进行修正 自适应修正+故障诊断
混合驱动汽车的技术分析与现状
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技术概述-玉柴的气体发动机开发技术
➢ 优点：发动机稳态燃料控制精度得到提高 ➢ 缺点：瞬态燃料精度控制差
燃料喷射或电控调压：利用燃料喷嘴或电控调压器对燃 料进行精确控制
➢ 优点：混合气控制精度高，瞬态响应快，各种工况适 应性好
➢ 缺点：控制系统较复杂
混合驱动汽车的技术分析与现状
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技术概述-不同混合气浓度的燃烧比较
当量燃烧： ➢ 系统特点：λ=1，开关型氧传感器闭环控制，三元催 化转化器 ➢ 优点：系统相对简单 ➢ 缺点：燃料经济性差，排温高