氣體供給燃料系統(tǒng)

1、1第九節(jié)第九節(jié) 氣體供給燃料系統(tǒng)氣體供給燃料系統(tǒng) 內(nèi)燃機(jī)使用氣體燃料的方法內(nèi)燃機(jī)使用氣體燃料的方法缸外混合供氣系統(tǒng)的基本要求與結(jié)構(gòu)方案缸外混合供氣系統(tǒng)的基本要求與結(jié)構(gòu)方案預(yù)混點(diǎn)燃式氣體燃料供給系統(tǒng)簡(jiǎn)介預(yù)混點(diǎn)燃式氣體燃料供給系統(tǒng)簡(jiǎn)介混合器與減壓器混合器與減壓器電控噴射式氣體燃料供給系統(tǒng)電控噴射式氣體燃料供給系統(tǒng)柴油引燃雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給系統(tǒng)柴油引燃雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給系統(tǒng)氣體燃料供給系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)的匹配氣體燃料供給系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)的匹配主要學(xué)習(xí)內(nèi)容主要學(xué)習(xí)內(nèi)容2二、具體使用方法二、具體使用方法缸外混合、火花點(diǎn)火缸外混合、火花點(diǎn)火壓縮天然氣壓縮天然氣(CNG)(CNG)液化石油氣液化石油氣(LPG

2、)(LPG)一、常用氣體燃料一、常用氣體燃料缸外混合缸外混合 、柴油引燃、柴油引燃缸內(nèi)噴射、火花點(diǎn)火缸內(nèi)噴射、火花點(diǎn)火缸內(nèi)噴射、柴油引燃缸內(nèi)噴射、柴油引燃缸外缸內(nèi)噴射、壓縮自燃缸外缸內(nèi)噴射、壓縮自燃3一、對(duì)供氣系統(tǒng)的基本要求一、對(duì)供氣系統(tǒng)的基本要求 對(duì)點(diǎn)燃式氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，只允對(duì)點(diǎn)燃式氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，只允許過量空氣系數(shù)許過量空氣系數(shù)a a在較小范圍內(nèi)變化。對(duì)柴油引在較小范圍內(nèi)變化。對(duì)柴油引燃的氣體燃料燃的氣體燃料- -柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，a a一般為一般為1.41.41.91.9。 在進(jìn)行供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到不同的供氣系在進(jìn)行供氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要考

3、慮到不同的供氣系統(tǒng)、不同的氣體燃料，對(duì)配氣相位、點(diǎn)火提前角、統(tǒng)、不同的氣體燃料，對(duì)配氣相位、點(diǎn)火提前角、點(diǎn)火能量、火花塞結(jié)構(gòu)及位置等均有不同的要求點(diǎn)火能量、火花塞結(jié)構(gòu)及位置等均有不同的要求等因素的影響。等因素的影響。 供氣系統(tǒng)應(yīng)使氣體燃料與空氣的混合盡可能均勻，供氣系統(tǒng)應(yīng)使氣體燃料與空氣的混合盡可能均勻，燃料量調(diào)節(jié)可靠，具有防爆安全性。燃料量調(diào)節(jié)可靠，具有防爆安全性。 供氣系統(tǒng)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、操作維護(hù)供氣系統(tǒng)應(yīng)滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、操作維護(hù)方便等要求。方便等要求。 4二、缸外混合供氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類二、缸外混合供氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類 文杜里管（文杜里管（VenturiVenturi）式氣

4、體燃料供給系統(tǒng)）式氣體燃料供給系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、怠速、加速及功率控制等功能均在減發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、怠速、加速及功率控制等功能均在減壓器上實(shí)現(xiàn)，這種裝置的混合器為文杜里管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓器上實(shí)現(xiàn)，這種裝置的混合器為文杜里管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但減壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。但減壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 比例調(diào)節(jié)器式氣體燃料供給系統(tǒng)比例調(diào)節(jié)器式氣體燃料供給系統(tǒng)采用膜片式混合器來調(diào)節(jié)空燃比，這種裝置的混合器采用膜片式混合器來調(diào)節(jié)空燃比，這種裝置的混合器體積較大，但減壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。體積較大，但減壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 電控噴射式氣體燃料供給系統(tǒng)電控噴射式氣體燃料供給系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)及各種傳感器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各工況的數(shù)據(jù)進(jìn)行采由計(jì)算機(jī)及各種傳感器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各工

5、況的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體燃料控制閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)集、處理、實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體燃料控制閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)控制精度高，各種工況適應(yīng)性好?？刂凭雀?，各種工況適應(yīng)性好。5a)氣體燃料在進(jìn)氣總管與空氣混合氣體燃料在進(jìn)氣總管與空氣混合 b)氣體燃料在進(jìn)氣歧管與空氣混合氣體燃料在進(jìn)氣歧管與空氣混合 缸外混合的兩種供氣位置缸外混合的兩種供氣位置形成的混合氣形成的混合氣均勻，控制系均勻，控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但安統(tǒng)簡(jiǎn)單，但安全性較差。全性較差。6此系統(tǒng)是在保此系統(tǒng)是在保留原車化油器留原車化油器供油系統(tǒng)的情供油系統(tǒng)的情況下，增加一況下，增加一套套CNGCNG的儲(chǔ)存、的儲(chǔ)存、供給與轉(zhuǎn)換裝供給與轉(zhuǎn)換裝置而構(gòu)成的。置

6、而構(gòu)成的。一、天然氣和汽油兩用燃料供給系統(tǒng)一、天然氣和汽油兩用燃料供給系統(tǒng)7儲(chǔ)罐液面上本是蒸儲(chǔ)罐液面上本是蒸氣層，為什么不直氣層，為什么不直接從蒸氣層抽取氣接從蒸氣層抽取氣態(tài)態(tài)LPGLPG而要將液態(tài)而要將液態(tài)LPGLPG送到蒸發(fā)減壓器送到蒸發(fā)減壓器中去氣化呢？中去氣化呢？ 二、液化石油氣和汽油兩用燃料供給系統(tǒng)二、液化石油氣和汽油兩用燃料供給系統(tǒng)與與CNGCNG系統(tǒng)大同小異，主要區(qū)別在于氣體燃料的存儲(chǔ)與系統(tǒng)大同小異，主要區(qū)別在于氣體燃料的存儲(chǔ)與減壓方式上。減壓方式上。液化石油氣存貯在專門的儲(chǔ)罐中，充液口在儲(chǔ)罐上方，液化石油氣存貯在專門的儲(chǔ)罐中，充液口在儲(chǔ)罐上方，出液口在儲(chǔ)罐下方。充液時(shí)儲(chǔ)罐不充滿

7、（最多到其容積出液口在儲(chǔ)罐下方。充液時(shí)儲(chǔ)罐不充滿（最多到其容積的的80%80%），液面上是），液面上是LPGLPG蒸氣，靠飽和蒸氣壓將液化石蒸氣，靠飽和蒸氣壓將液化石油氣壓出。油氣壓出。8一、一、 混合器及其特性混合器及其特性 簡(jiǎn)單混合器特性簡(jiǎn)單混合器特性2()/aa aadaG CApp2()/gg ggdgGCApp設(shè)混合器前空氣壓力為設(shè)混合器前空氣壓力為p pa a，天，天然氣壓力為然氣壓力為p pg g，空氣與天然氣，空氣與天然氣匯合處的壓力為匯合處的壓力為p pd d，近似按不，近似按不可壓縮流體的伯努利方程，可可壓縮流體的伯努利方程，可寫出空氣和天然氣的體積流量寫出空氣和天然氣的體

8、積流量公式為：公式為：簡(jiǎn)單混合器的原理簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)單混合器的原理簡(jiǎn)圖9gaaaadgggagdGC AppGC App ,dadagagppppppgddagpppp當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況改變時(shí)，上式中方括號(hào)內(nèi)的數(shù)值變化不大，可當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工況改變時(shí)，上式中方括號(hào)內(nèi)的數(shù)值變化不大，可近似地視為常數(shù)近似地視為常數(shù)C C，則有：，則有：式中，式中，G Ga a，G Gg g空氣流量和天然氣流量，空氣流量和天然氣流量，mm3 3/s /s；C Ca aA Aa a，C Cg gA Ag g空氣和天然氣的有效流通面積（空氣和天然氣的有效流通面積（A A為通路面積為通路面積，mm2 2，C C為流量系數(shù)）；為流量系數(shù)）；a

9、 a，g g空氣和天然氣的密度，空氣和天然氣的密度，kg/mkg/m3 3。這樣，混合氣的空燃比即為：這樣，混合氣的空燃比即為：/()ddagCppp和和10/()ddagCppp gappdp0,()ddappp0dp當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)，會(huì)隨會(huì)隨的增大而變大，并且如圖的增大而變大，并且如圖7-90b7-90b所示，在所示，在時(shí)，只能吸進(jìn)天然氣，時(shí)，只能吸進(jìn)天然氣，隨著，隨著的增大，的增大，先快后慢地變大，最終也趨近一個(gè)常數(shù)先快后慢地變大，最終也趨近一個(gè)常數(shù)C C； 并且如圖并且如圖7-90a7-90a所示，在所示，在gappdp()dagdgpppp dp 的增大（即隨的增大（即隨G Ga a、G

10、Gg g的增大）而變小，的增大）而變小，時(shí)，吸不出天然氣，時(shí)，吸不出天然氣，隨著，隨著的增大，的增大，先快后慢地變小，最終趨于一個(gè)常數(shù)先快后慢地變小，最終趨于一個(gè)常數(shù)C C；時(shí)，時(shí)，會(huì)隨會(huì)隨當(dāng)當(dāng)1112 比例調(diào)節(jié)式混合器比例調(diào)節(jié)式混合器 下圖所示的比例式混合器，就是為了克服簡(jiǎn)單混合器的不足，兼有防下圖所示的比例式混合器，就是為了克服簡(jiǎn)單混合器的不足，兼有防止怠速過稀與實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷加濃作用的一種綜合改進(jìn)方案，這種混合器由止怠速過稀與實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷加濃作用的一種綜合改進(jìn)方案，這種混合器由于毋需另外配置怠速供氣與高負(fù)荷加濃裝置，而且簡(jiǎn)化了減壓器的結(jié)構(gòu)，于毋需另外配置怠速供氣與高負(fù)荷加濃裝置，而且簡(jiǎn)化了減壓

11、器的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用比較廣泛。應(yīng)用比較廣泛。比例調(diào)節(jié)式混合器原理簡(jiǎn)圖比例調(diào)節(jié)式混合器原理簡(jiǎn)圖 天然氣流通面積和空天然氣流通面積和空氣流通面積隨著固定氣流通面積隨著固定于膜片上的滑閥位置于膜片上的滑閥位置的改變而改變的改變而改變 膜片上方空間通過膜片上方空間通過滑閥中的幾個(gè)小孔滑閥中的幾個(gè)小孔與天然氣和空氣的與天然氣和空氣的交匯處相通交匯處相通 當(dāng)節(jié)氣門開度加大當(dāng)節(jié)氣門開度加大時(shí)，膜片就上移，時(shí)，膜片就上移，使空氣和天然氣的使空氣和天然氣的流通面積都變大流通面積都變大停車時(shí)膜片上下方停車時(shí)膜片上下方都是大氣壓力，彈都是大氣壓力，彈簧使滑閥下移，將簧使滑閥下移，將天然氣通路封閉，天然氣通路封閉，因此允許

12、因此允許pg有不大有不大的正壓力的正壓力13二、減壓器的工作原理二、減壓器的工作原理基本功能：減壓和穩(wěn)壓基本功能：減壓和穩(wěn)壓工作原理：工作原理：發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)，橡膠膜發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)，橡膠膜片下方減壓室中的氣體片下方減壓室中的氣體壓力等于大氣壓，彈簧壓力等于大氣壓，彈簧力對(duì)杠桿的作用力矩大力對(duì)杠桿的作用力矩大于減壓器前氣體壓力通于減壓器前氣體壓力通過閥門對(duì)杠桿的作用力過閥門對(duì)杠桿的作用力矩，閥門關(guān)閉并且對(duì)閥矩，閥門關(guān)閉并且對(duì)閥口保持一定的密閉力口保持一定的密閉力 發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，p p22p p0 0，膜片，膜片兩邊壓力差所產(chǎn)生的使膜片向兩邊壓力差所產(chǎn)生的使膜片向下的力對(duì)杠桿的作用方向與

13、下的力對(duì)杠桿的作用方向與p p1 1對(duì)杠桿的作用力方向一致，當(dāng)對(duì)杠桿的作用力方向一致，當(dāng)p p2 2小到一定程度之后，二者對(duì)小到一定程度之后，二者對(duì)杠桿的合力矩就能克服彈簧力杠桿的合力矩就能克服彈簧力的作用力矩而使杠桿向順時(shí)針的作用力矩而使杠桿向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)并開啟閥門，使天然方向轉(zhuǎn)動(dòng)并開啟閥門，使天然氣通過減壓器而流向混合器，氣通過減壓器而流向混合器，壓力也就從壓力也就從p p1 1降低到降低到p p2 2。14氣體燃料供給氣體燃料供給系統(tǒng)也分為機(jī)系統(tǒng)也分為機(jī)械控制與電子械控制與電子控制式兩類控制式兩類 15 特點(diǎn)特點(diǎn) 氣體燃料作通過混合器同空氣混合進(jìn)入氣缸，形成比較氣體燃料作通過混合器同空

14、氣混合進(jìn)入氣缸，形成比較均勻的混合氣，在壓縮行程活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，被噴入均勻的混合氣，在壓縮行程活塞接近上止點(diǎn)時(shí)，被噴入缸內(nèi)并被壓燃的柴油點(diǎn)燃。這里，引燃柴油被壓燃著火，缸內(nèi)并被壓燃的柴油點(diǎn)燃。這里，引燃柴油被壓燃著火，與在柴油機(jī)中的情形類似與在柴油機(jī)中的情形類似 ； 空氣和氣體燃料系在缸外預(yù)先混合，其混合氣的著火與空氣和氣體燃料系在缸外預(yù)先混合，其混合氣的著火與燃燒，與火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)相似。燃燒，與火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)相似。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 既可用柴油引燃?xì)怏w燃料工作，也可用既可用柴油引燃?xì)怏w燃料工作，也可用100%100%的柴油燃的柴油燃料工作，擴(kuò)大了發(fā)動(dòng)機(jī)在燃料種類選擇上的空間。料工作，擴(kuò)大了發(fā)動(dòng)

15、機(jī)在燃料種類選擇上的空間。 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 燃柴油的霧化不好，大負(fù)荷時(shí)受到爆燃限制，等。燃柴油的霧化不好，大負(fù)荷時(shí)受到爆燃限制，等。 16 系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成括天然氣（或液化石油氣）預(yù)混合供給系統(tǒng)括天然氣（或液化石油氣）預(yù)混合供給系統(tǒng)柴油供給系統(tǒng)柴油供給系統(tǒng)工作狀態(tài)切換及控制系統(tǒng)工作狀態(tài)切換及控制系統(tǒng) 調(diào)控方式調(diào)控方式機(jī)械控制式機(jī)械控制式機(jī)電結(jié)合控制方式機(jī)電結(jié)合控制方式全電控方式全電控方式國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多國(guó)內(nèi)應(yīng)用最多國(guó)外業(yè)已批國(guó)外業(yè)已批量應(yīng)用量應(yīng)用尚處于研尚處于研發(fā)階段發(fā)階段1718 在汽油機(jī)上燃用氣體燃料時(shí)要注意在汽油機(jī)上燃用氣體燃料時(shí)要注意：燃用燃用CNGCNG時(shí)，汽油機(jī)功率將下降時(shí)，汽油機(jī)功率將下降20%20%25%25%；燃用；燃用LPGLPG時(shí)，汽油機(jī)功率將下降時(shí)，汽油機(jī)功率將下降5%5%10%10%。氣體燃料的辛烷值高，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可適當(dāng)提高，氣體燃料的辛烷值高，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可適當(dāng)提高，提高壓縮比可使燃用氣體燃料時(shí)的功率下降得到部分恢提高壓縮比可使燃用氣體燃料時(shí)的功率下降得到部分恢復(fù)。復(fù)。由于氣體燃料的著火溫度高、火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊?、滯燃期由于氣體燃料的著火溫度高、火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊?、滯燃期長(zhǎng)，因此要加大點(diǎn)火提前角，提高點(diǎn)火能