氣體燃料動機課件

1、氣體燃料發(fā)動機課件第四章第四章 氣體燃料發(fā)動機氣體燃料發(fā)動機氣體燃料發(fā)動機課件n背景：石油危機背景：石油危機n 環(huán)境污染環(huán)境污染n CNGn LPG氣體燃料發(fā)動機課件4.1 燃氣的性質(zhì)燃氣的性質(zhì)n4.1.1 天然氣天然氣 主要成分主要成分CH4nCH4 碳碳/氫值最大，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定氫值最大，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定n1）生成）生成CO2少少n2）有效防止爆燃）有效防止爆燃n3）抗氧化穩(wěn)定性高）抗氧化穩(wěn)定性高氣體燃料發(fā)動機課件天然氣作為內(nèi)燃機燃料的特點：天然氣作為內(nèi)燃機燃料的特點：n1）密度）密度n密度小（為空氣的密度?。榭諝獾?5%）n安全性安全性優(yōu)于汽油優(yōu)于汽油n2）熱值）熱值n分子結(jié)構(gòu)簡單分子結(jié)構(gòu)簡

2、單n單位質(zhì)量熱值略高于汽油；單位體積熱值為汽油的單位質(zhì)量熱值略高于汽油；單位體積熱值為汽油的90% 氣體燃料發(fā)動機課件n3）狀態(tài)、沸點）狀態(tài)、沸點n沸點：沸點：-162Cn難于液化，存儲困難難于液化，存儲困難n4）顏色、味道、毒性）顏色、味道、毒性n無色、無味、無毒性無色、無味、無毒性n加臭劑加臭劑 便于檢驗泄露便于檢驗泄露天然氣作為內(nèi)燃機燃料的特點：天然氣作為內(nèi)燃機燃料的特點：氣體燃料發(fā)動機課件n5）混合氣發(fā)火界限寬）混合氣發(fā)火界限寬n天然氣點火上限：天然氣點火上限：15%；點火下限：；點火下限：5%n過量空氣系數(shù)：過量空氣系數(shù)：0.61.8n可大范圍改變混合比，提高經(jīng)濟性、環(huán)保性可大范圍改

3、變混合比，提高經(jīng)濟性、環(huán)保性n6）自燃溫度）自燃溫度n天然氣自燃溫度比汽油天然氣自燃溫度比汽油高高n天然氣：天然氣：630730C天然氣作為內(nèi)燃機燃料的特點：天然氣作為內(nèi)燃機燃料的特點：氣體燃料發(fā)動機課件n7）起燃方式）起燃方式n天然氣自燃溫度比汽油天然氣自燃溫度比汽油高高n適于高壓縮比下適于高壓縮比下點燃點燃、柴油壓燃方式、柴油壓燃方式引燃引燃n8）抗爆性與辛烷值）抗爆性與辛烷值n辛烷值：辛烷值：115130n抗爆性能好，采用較高的壓縮比，提高動力性，抗爆性能好，采用較高的壓縮比，提高動力性，經(jīng)濟性經(jīng)濟性天然氣作為內(nèi)燃機燃料的特點：天然氣作為內(nèi)燃機燃料的特點：氣體燃料發(fā)動機課件（2）車用天然

4、氣技術(shù)要求）車用天然氣技術(shù)要求n1）減少硫化氫）減少硫化氫n腐蝕氣瓶和設(shè)備管線腐蝕氣瓶和設(shè)備管線n2）減少重?zé)N）減少重?zé)Nn冷凝成液體，降低儲氣瓶有效體積冷凝成液體，降低儲氣瓶有效體積n3）減少水分）減少水分n A、生成水合物、生成水合物n B、加速天然氣中酸性氣體對金屬設(shè)備的腐蝕、加速天然氣中酸性氣體對金屬設(shè)備的腐蝕n C、環(huán)境溫度低時，結(jié)冰、環(huán)境溫度低時，結(jié)冰氣體燃料發(fā)動機課件車用天然氣的技術(shù)要求車用天然氣的技術(shù)要求氣體燃料發(fā)動機課件4.1.2 液化石油氣液化石油氣n（1）液化石油氣的物化特性）液化石油氣的物化特性n主要成份：丙烷（主要成份：丙烷（C3H8）n 丁烷（丁烷（C4H10）n蒸氣

5、壓力蒸氣壓力隨溫度升高增大，隨溫度升高增大，n 隨成分比例變化隨成分比例變化氣體燃料發(fā)動機課件（1）液化石油氣的物化特性）液化石油氣的物化特性n1）密度）密度nA、液態(tài)密度：約、液態(tài)密度：約0.55kg/L 比汽油低比汽油低nB、氣態(tài)密度：比空氣大，不容易消散、氣態(tài)密度：比空氣大，不容易消散n2）沸點）沸點n沸點低于沸點低于0度，常溫下?lián)]發(fā)性好度，常溫下?lián)]發(fā)性好氣體燃料發(fā)動機課件（1）液化石油氣的物化特性）液化石油氣的物化特性n3）蒸發(fā)潛熱）蒸發(fā)潛熱n蒸發(fā)潛熱：液體燃料蒸發(fā)時從周圍吸取熱量蒸發(fā)潛熱：液體燃料蒸發(fā)時從周圍吸取熱量nLPG 工作時，需要熱源提供熱量工作時，需要熱源提供熱量n 較高溫

6、度的發(fā)動機循環(huán)水較高溫度的發(fā)動機循環(huán)水n4）蒸氣壓）蒸氣壓n蒸氣壓蒸氣壓密閉容器內(nèi)，密閉容器內(nèi)，LPG最終蒸發(fā)和液化最終蒸發(fā)和液化達到平衡的穩(wěn)定壓力值達到平衡的穩(wěn)定壓力值n 減壓汽化，通過管路輸送燃料減壓汽化，通過管路輸送燃料氣體燃料發(fā)動機課件（1）液化石油氣的物化特性）液化石油氣的物化特性n5）著火溫度）著火溫度n丙烷：丙烷：470C 丁烷：丁烷：365Cn6）熱值）熱值n單位質(zhì)量單位質(zhì)量LPG熱值比汽油高熱值比汽油高n單位體積單位體積LPG熱值比汽油低熱值比汽油低n7）點火極限）點火極限nLPG燃燒范圍比汽油寬燃燒范圍比汽油寬氣體燃料發(fā)動機課件（1）液化石油氣的物化特性）液化石油氣的物化特

7、性n8）理論空燃比）理論空燃比n丙烷：丙烷：15.65 丁烷：丁烷：15.43n9）辛烷值）辛烷值nLPG辛烷值高于汽油，適合更高的壓縮比辛烷值高于汽油，適合更高的壓縮比n10）氣）氣/液容積比液容積比nLPG氣氣/液容積比隨溫度改變，因此防止其瓶液容積比隨溫度改變，因此防止其瓶爆炸爆炸氣體燃料發(fā)動機課件（1）液化石油氣的物化特性）液化石油氣的物化特性n11）色、味、毒性）色、味、毒性n加臭劑加臭劑 檢測泄露檢測泄露n12）腐蝕性）腐蝕性n丁二烯對橡膠腐蝕性強丁二烯對橡膠腐蝕性強n采用耐腐蝕的橡膠采用耐腐蝕的橡膠氣體燃料發(fā)動機課件車用液化石油氣技術(shù)要求車用液化石油氣技術(shù)要求氣體燃料發(fā)動機課件代

8、用燃料發(fā)動機代用燃料發(fā)動機氣體燃料發(fā)動機課件CNGCNG和和LPGLPG汽車的優(yōu)缺點汽車的優(yōu)缺點1. 1. 優(yōu)點優(yōu)點（1 1）充分利用天然氣資源可以替代十分短缺的汽油和柴）充分利用天然氣資源可以替代十分短缺的汽油和柴油；油；（2 2）減少對大氣的污染：）減少對大氣的污染：燃料與空氣混合均勻，燃燒較燃料與空氣混合均勻，燃燒較完全，可大幅度降低完全，可大幅度降低COCO和和HCHC排放，徹底改善微粒排放污排放，徹底改善微粒排放污染，甲烷染，甲烷COCO2 2排放低排放低（3 3）燃料經(jīng)濟性好：）燃料經(jīng)濟性好：天然氣價格優(yōu)于汽油天然氣價格優(yōu)于汽油（4 4）壓縮天然氣比汽油安全：）壓縮天然氣比汽油安全

9、：天然氣密封好，在空氣中天然氣密封好，在空氣中易被驅(qū)散，燃點高（易被驅(qū)散，燃點高（537537）（5 5）使用性能好：）使用性能好：冷起動性能好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，燃燒不冷起動性能好，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，燃燒不會產(chǎn)生積炭，發(fā)動機壽命長，維修費低會產(chǎn)生積炭，發(fā)動機壽命長，維修費低（6 6）天然氣有較好的抗爆性：）天然氣有較好的抗爆性：天然氣辛烷值天然氣辛烷值130130，液化，液化石油氣石油氣100100，高級汽油，高級汽油9696氣體燃料發(fā)動機課件CNGCNG和和LPGLPG汽車的優(yōu)缺點汽車的優(yōu)缺點2.2.缺點缺點（1 1）天然氣的攜帶性差：）天然氣的攜帶性差：液化石油氣在較低壓力下液化石油氣在較低壓力下（69

10、0kPa690kPa）就可以完全液化，幾乎和汽柴油同樣便于攜帶；）就可以完全液化，幾乎和汽柴油同樣便于攜帶；但天然氣只有采用先進的但天然氣只有采用先進的膨脹制冷膨脹制冷過程將其冷卻到過程將其冷卻到-162-162才能液化，這要求有較高的技術(shù)，無論是液化設(shè)備還是車才能液化，這要求有較高的技術(shù)，無論是液化設(shè)備還是車上儲罐，造價都會較高。目前廣泛采用的上儲罐，造價都會較高。目前廣泛采用的CNGCNG均采用高壓均采用高壓（202025MPa25MPa）存儲在高壓氣瓶內(nèi)，這些氣瓶導(dǎo)致汽車自重）存儲在高壓氣瓶內(nèi)，這些氣瓶導(dǎo)致汽車自重增大，空間減小，限制了續(xù)駛里程。增大，空間減小，限制了續(xù)駛里程。（2 2）

11、氣體燃料的充氣系數(shù)比液體燃料大約低）氣體燃料的充氣系數(shù)比液體燃料大約低10%10%；氣體燃；氣體燃料的理論混合氣熱值也較低；與相同排量的汽油機比，發(fā)料的理論混合氣熱值也較低；與相同排量的汽油機比，發(fā)動機功率有所下降。動機功率有所下降。（3 3）若以雙燃料或兩用燃料并存形式應(yīng)用于汽車，則整車）若以雙燃料或兩用燃料并存形式應(yīng)用于汽車，則整車成本提高約成本提高約15%15%。氣體燃料發(fā)動機課件4.2 兩用燃料發(fā)動機兩用燃料發(fā)動機n兩用燃料發(fā)動機：兩用燃料發(fā)動機：n在原有汽油機基礎(chǔ)上，再添加一套氣體燃料供給系統(tǒng)n 缸外供氣形式n 缸內(nèi)供氣形式進氣道混合器預(yù)混合供氣進氣道混合器預(yù)混合供氣進氣閥處噴射供氣

12、進氣閥處噴射供氣缸內(nèi)高壓噴射供氣缸內(nèi)高壓噴射供氣缸內(nèi)低壓噴射供氣缸內(nèi)低壓噴射供氣氣體燃料發(fā)動機課件4.2.1 CNG/汽油兩用燃料發(fā)動機的燃氣供給系統(tǒng)汽油兩用燃料發(fā)動機的燃氣供給系統(tǒng)6-混合器混合器10-化油器化油器12-減壓器減壓器氣體燃料發(fā)動機課件兩用燃料開環(huán)供給系統(tǒng)工作原理方框圖3檔：避免發(fā)生檔：避免發(fā)生油氣混燒現(xiàn)象油氣混燒現(xiàn)象氣體燃料發(fā)動機課件按供給控制裝置不同：n開環(huán)混合器供給系統(tǒng)開環(huán)混合器供給系統(tǒng) A、3檔檔 B、固定空燃比，與工況的匹配不良、固定空燃比，與工況的匹配不良n閉環(huán)帶電動力閥混合器供給系統(tǒng)閉環(huán)帶電動力閥混合器供給系統(tǒng) A、2檔，自動控制油氣延時檔，自動控制油氣延時 B、

13、空燃比控制靈活、空燃比控制靈活 C、加附加控制元件、加附加控制元件氣體燃料發(fā)動機課件4.2.2 LPG/汽油兩用燃料發(fā)動機的燃氣供給系統(tǒng)汽油兩用燃料發(fā)動機的燃氣供給系統(tǒng)7減壓蒸發(fā)器減壓蒸發(fā)器5-混合器8-汽油電磁閥20-減壓器電磁閥氣體燃料發(fā)動機課件 根據(jù)系統(tǒng)原理圖，寫出根據(jù)系統(tǒng)原理圖，寫出LPG/汽油兩用燃汽油兩用燃料開環(huán)供給系統(tǒng)工作原理方框圖料開環(huán)供給系統(tǒng)工作原理方框圖 ？氣體燃料發(fā)動機課件兩用燃料開環(huán)供給系統(tǒng)工作原理方框圖3檔：避免發(fā)生檔：避免發(fā)生油氣混燒現(xiàn)象油氣混燒現(xiàn)象氣體燃料發(fā)動機課件兩用燃料開環(huán)供給系統(tǒng)工作原理方框圖3檔：避免發(fā)生檔：避免發(fā)生油氣混燒現(xiàn)象油氣混燒現(xiàn)象蒸發(fā)減壓器電磁閥

14、LPG鋼瓶LPG氣路氣體燃料發(fā)動機課件4.2.3 液化石油氣液化石油氣/汽油兩用燃料發(fā)動機的性能汽油兩用燃料發(fā)動機的性能1、LPG發(fā)動機發(fā)動機著火特性、啟動性能、加速特性著火特性、啟動性能、加速特性比較差比較差 A、氣化潛熱高，壓縮終了溫度低 B、進氣不充分 C、LPG著火溫度高2、LPG發(fā)動機的發(fā)動機的動力性動力性和和經(jīng)濟性經(jīng)濟性不高不高 LPG蒸發(fā)，蒸發(fā)，混合氣密度小，進入氣缸的混合氣量少，輸出功率輸出功率小n3、LPG發(fā)動機的發(fā)動機的排氣和噪聲排氣和噪聲 趨勢：COHC減少，燃燒溫度下降，NOx排放下降氣體燃料發(fā)動機課件4.3 單燃料發(fā)動機單燃料發(fā)動機單燃料氣體燃料發(fā)動機單燃料氣體燃料發(fā)

15、動機 僅用僅用CNG或或LPG中的一種最為發(fā)動機中的一種最為發(fā)動機燃料的發(fā)動機燃料的發(fā)動機 與與兩用燃料發(fā)動機兩用燃料發(fā)動機相區(qū)別？相區(qū)別？氣體燃料發(fā)動機課件4.3.1 壓縮天然氣發(fā)動機壓縮天然氣發(fā)動機n車用壓縮天燃氣裝置：車用壓縮天燃氣裝置： 天然氣儲氣系統(tǒng)天然氣儲氣系統(tǒng) 充氣閥、高壓截止閥、天然氣儲氣瓶、高壓管充氣閥、高壓截止閥、天然氣儲氣瓶、高壓管線、高壓接頭、傳感器、氣量顯示器線、高壓接頭、傳感器、氣量顯示器 天然氣供給系統(tǒng)天然氣供給系統(tǒng) 濾清器、減壓器閥、混合器濾清器、減壓器閥、混合器氣體燃料發(fā)動機課件（1）充氣閥）充氣閥氣體燃料發(fā)動機課件（2）儲氣瓶）儲氣瓶氣瓶：氣瓶：高壓：高壓：

16、20MPa材料：材料：鋼、鋁合金鋼、鋁合金 復(fù)合材料復(fù)合材料注意：注意：安全可靠安全可靠膜片、易熔合金瓶口裝置瓶口裝置氣體燃料發(fā)動機課件（3）高壓管線及高壓接頭）高壓管線及高壓接頭（密封）（密封）接頭體接頭體+卡套卡套+壓緊螺母壓緊螺母氣體燃料發(fā)動機課件（4）減壓閥）減壓閥減壓調(diào)節(jié)器減壓調(diào)節(jié)器n一級減壓一級減壓 20MPa 0.350.4MPan二級減壓二級減壓 0.150.19MPan三級減壓三級減壓 負壓 滿足發(fā)動機各種工況氣體燃料發(fā)動機課件（5）混合器安裝：安裝：空氣濾清器與化油器之間空氣濾清器與化油器之間（6）氣量顯示器）氣量顯示器 指示氣瓶剩余其量的多少指示氣瓶剩余其量的多少氣體燃料

17、發(fā)動機課件4.3.2 液化氣燃料發(fā)動機nA 壓力不高！ B 需要蒸發(fā)氣化n（1） 氣瓶氣瓶 工作壓力：工作壓力：1.6MPa壓力小壓力小材料：普通鋼板材料：普通鋼板容積較大容積較大氣體燃料發(fā)動機課件（2）蒸發(fā)器）蒸發(fā)器目的：目的：保證發(fā)動機穩(wěn)定連續(xù)的得到混合氣的供給，保證發(fā)動機穩(wěn)定連續(xù)的得到混合氣的供給， 進入氣缸前先對進入氣缸前先對LPG進行蒸發(fā)氣化進行蒸發(fā)氣化措施：措施：發(fā)動機冷卻水加熱氣化發(fā)動機冷卻水加熱氣化氣體燃料發(fā)動機課件（3）減壓器）減壓器0.6MPa 0.20.3MPa 0.1MPa（4）混合器）混合器 控制空燃比控制空燃比氣體燃料發(fā)動機課件4.4 雙燃料發(fā)動機雙燃料發(fā)動機雙燃料

18、發(fā)動機發(fā)動機工作時同時要用 兩種燃料 （柴油機引燃） 兩用燃料發(fā)動機兩用燃料發(fā)動機 單燃料發(fā)動機單燃料發(fā)動機？氣體燃料發(fā)動機課件雙燃料發(fā)動機雙燃料發(fā)動機優(yōu)點優(yōu)點：n1、可采用較高的壓縮比，提高動力性能、可采用較高的壓縮比，提高動力性能n2、保持柴油機的高壓縮比，具有較高的熱效率、保持柴油機的高壓縮比，具有較高的熱效率n3、柴油引燃，點火能量高、柴油引燃，點火能量高n4、點火能量高，有利于實現(xiàn)稀薄燃燒、點火能量高，有利于實現(xiàn)稀薄燃燒n5、有效降低柴油機的排放煙度、有效降低柴油機的排放煙度氣體燃料發(fā)動機課件存在的存在的問題問題：n1、低負荷低負荷時，燃料燃燒不完全，經(jīng)濟性時，燃料燃燒不完全，經(jīng)濟性

19、能差，排放性能差能差，排放性能差n2、高負荷高負荷時，可能出現(xiàn)工作粗暴或者敲時，可能出現(xiàn)工作粗暴或者敲缸現(xiàn)象缸現(xiàn)象氣體燃料發(fā)動機課件2、 雙燃料發(fā)動機的分類雙燃料發(fā)動機的分類缸內(nèi)直接噴射 進氣管混合器供氣缸外供氣 進氣歧管噴射機械控制式電子控制式控制精度控制精度控制穩(wěn)定性控制穩(wěn)定性氣體燃料發(fā)動機課件混合器混合器安裝：安裝：空氣濾清器與化油器之間空氣濾清器與化油器之間氣體燃料發(fā)動機課件3、雙燃料發(fā)動機的特性、雙燃料發(fā)動機的特性（1）動力性）動力性 最大輸出功率比柴油機稍高最大輸出功率比柴油機稍高（控制條件：不（控制條件：不敲缸敲缸） 動力性與柴油機動力性與柴油機結(jié)構(gòu)和指標(biāo)結(jié)構(gòu)和指標(biāo)有關(guān)系有關(guān)系（低壓縮比、高速、非增壓的柴油機抗敲缸能力較強）（低壓縮比、高速、非增壓的柴油機抗敲缸能力較強）氣體燃料發(fā)動機課件雙燃料發(fā)動機的特性雙燃料發(fā)動機的特性（2）速度特性）速度特性柴油引燃的點火能量高，易于實現(xiàn)柴油引燃的點火能量高，易于實現(xiàn)稀薄燃燒稀薄燃燒雙燃料發(fā)動機各工況下精確控制氣體燃料雙燃料發(fā)動機各工況下精確控制氣體燃料兼顧功率、轉(zhuǎn)矩、氣體