燃?xì)獍l(fā)動機(jī)技術(shù)

燃?xì)獍l(fā)動機(jī)技術(shù)第一頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月第一節(jié)概述一、燃?xì)馄嚨陌l(fā)展二、燃?xì)馄嚨念愋腿?、燃?xì)獍l(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)第二頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月一、燃?xì)馄嚨陌l(fā)展燃?xì)馄嚨陌l(fā)展歷程我國燃?xì)馄嚨陌l(fā)展現(xiàn)狀3.燃?xì)馄嚨陌l(fā)展趨勢第三頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月1.燃?xì)馄嚨陌l(fā)展歷程：

1872年天然氣發(fā)動機(jī)問世；三十年代初由意大利人率先采用天然氣作為汽車燃料。七十年代燃?xì)馄嚰夹g(shù)逐漸快速發(fā)展。九十年代后天然氣汽車數(shù)量迅速增加。第四頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月2.

我國燃?xì)馄嚨陌l(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)50時年代開始天然氣汽車的研究；

80年代中期開始發(fā)展天然氣汽車；

1994年起上海組織開展液化石油氣燃?xì)馄嚇榆嚨倪m用及研究；

2001年底我國燃?xì)馄嚤Ｓ辛恳殉^11萬輛,預(yù)計到2005年，我國燃?xì)馄嚨谋Ｓ辛繉⑦_(dá)到100萬輛，到2001年將達(dá)到150萬量。第五頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

3.燃?xì)馄嚨陌l(fā)展趨勢

目前，兩用燃料單點噴射系統(tǒng)和單一燃料（天然氣或液化石油氣）閉環(huán)多點順序噴射系統(tǒng)相繼問世，而閉環(huán)多點順序噴射系統(tǒng)是當(dāng)今燃?xì)獍l(fā)動機(jī)電控技術(shù)發(fā)展的主流和方向。第六頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月二、燃?xì)馄嚨念愋?/p>

1.

按所用氣體燃料的種類液化石油氣汽車、天然氣汽車、液化石油氣汽車以液化石油氣作為燃料；天然氣汽車以天然氣作為燃料。

2.

按所用燃料的數(shù)量和形式單燃料燃?xì)馄嚒捎萌剂先細(xì)馄?、混合燃料燃?xì)馄噯稳剂先細(xì)馄囍皇褂锰烊粴饣蛞夯蜌庵械囊环N作為發(fā)動機(jī)燃料。第七頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月三、燃?xì)獍l(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)

1.燃?xì)獍l(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)類型

2.機(jī)械控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)第八頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月1.燃?xì)獍l(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)類型（1）按燃?xì)夤┙o量的控制方式（2）按燃?xì)夤┙o方式（3）按空燃比控制方式（4）按發(fā)動機(jī)的類型第九頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月（1）按燃?xì)夤┙o量的控制方式

機(jī)械控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、電子控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)、電子控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)由各種傳感器采集并向ECU輸送發(fā)動機(jī)的工況信息，ECU則根據(jù)這些信息和內(nèi)存控制模型直接控制功率閥或燃?xì)鈬娚淦鞴ぷ?，以實現(xiàn)對供氣量的控制。電子控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的燃?xì)馀c空氣可以采用缸內(nèi)混合方式，也可采用缸外混合方式。第十頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月（2）按燃?xì)夤┙o方式

混合氣供給系統(tǒng)、燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)混合氣供給系統(tǒng)的燃?xì)馀c空氣采用缸外混合方式，與傳統(tǒng)的化油器式汽油發(fā)動機(jī)類似。燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)與空氣可以采用缸內(nèi)混合方式，也可采用缸外混合方式。缸內(nèi)混合方式與柴油機(jī)類似，在發(fā)動機(jī)壓縮行程接近上止點時，將一定量的燃?xì)饨?jīng)安裝在氣缸蓋上的高壓燃料閥（或噴嘴）直接噴入氣缸，在氣缸內(nèi)部使燃?xì)馀c空氣混合形成可燃混合氣。缸外混合方式是將燃?xì)舛〞r、定量的噴入各缸進(jìn)氣歧管中的進(jìn)氣門處。第十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月（3）按空燃比控制方式

開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)機(jī)械控制燃?xì)夤┙o系統(tǒng)均屬開環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)是由ECU根據(jù)氧傳感器的反饋信號對供氣量進(jìn)行修正。第十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月（4）按發(fā)動機(jī)的類型

單燃料發(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)、兩用燃料發(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)、混合燃料發(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)。第十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

2.機(jī)械控制式燃?xì)夤┙o系統(tǒng)（1）單燃料發(fā)動機(jī)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)（2）兩用燃料發(fā)動機(jī)供氣系統(tǒng)（3）燃料發(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)第十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月（1）單燃料發(fā)動機(jī)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)

單燃料發(fā)動機(jī)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)一般利用節(jié)氣門根據(jù)工況要求實現(xiàn)對混合氣量的控制，而可燃混合氣一般利用火花塞點燃。

第十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月（2）兩用燃料發(fā)動機(jī)供氣系統(tǒng)

化油器式汽油機(jī)改裝的汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點：即在原汽油機(jī)上加裝一套CNG燃?xì)夤┙o系統(tǒng)，包括高壓鋼瓶、高壓管路、濾清器、調(diào)節(jié)器、混合器等，在燃用天然氣時，替代原汽油機(jī)供給系統(tǒng)向發(fā)動機(jī)提供天然氣－空氣混合氣?；推魇狡蜋C(jī)改裝的汽油/LPG兩用燃料發(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)由燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)控制兩個電磁閥實現(xiàn)燃用汽油與LPG的切換，LPG經(jīng)過濾清器過濾后，進(jìn)入調(diào)節(jié)器進(jìn)行減壓并蒸發(fā)，氣態(tài)的LPG流入混合器與空氣混合形成可燃混合氣進(jìn)入氣缸。第十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月（3）燃料發(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)

柴油/CNG混合燃料發(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)組成：燃料供給系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)控制保護(hù)系統(tǒng)、天然氣供給和調(diào)節(jié)系統(tǒng)、天然氣儲存系統(tǒng)。第十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月第二節(jié)兩用燃料發(fā)動機(jī)混合器供氣電控系統(tǒng)一、電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的功能二、混合器供氣電控系統(tǒng)的組成三、混合器供氣電控系統(tǒng)工作原理第十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月一、電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的功能

1.模擬汽油噴射信號發(fā)動機(jī)在燃用燃?xì)鈺r必須在切斷汽油噴射的同時，由電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)向汽油ECU輸入模擬的汽油噴射信號。

2．模擬氧傳感器信號電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)必須向汽油ECU輸入一個理想的模擬氧傳感器信號，以便切換到燃用汽油時汽油ECU能夠正常工作。第十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月二、混合器供氣電控系統(tǒng)的組成

1．

基本組成除與電控汽油噴射系統(tǒng)共用的元件外，增加的主要電控元件有：轉(zhuǎn)換開關(guān)、模擬器、燃?xì)釫CU、步進(jìn)電機(jī)功率閥等。

2．

主要元件位置燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器、混合器、步進(jìn)電動機(jī)功率閥等均安裝在發(fā)動機(jī)室內(nèi)，燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝在駕駛室內(nèi)儀表盤附近，不同車型高壓氣瓶安裝位置不同，手動供氣閥、電磁閥等安裝位置不同。第二十頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月三、混合器供氣電控系統(tǒng)工作原理

1．

開環(huán)控制系統(tǒng)2．

閉環(huán)控制系統(tǒng)第二十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

1．

開環(huán)控制系統(tǒng)電控汽油噴射發(fā)動機(jī)改裝的汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機(jī)開環(huán)控制供氣系統(tǒng)，在進(jìn)氣管前，該系統(tǒng)的燃?xì)夤┙o和汽油供給兩個燃料供給系統(tǒng)是并列的。在發(fā)動機(jī)工作時由油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)控制燃?xì)怆姶砰y和電動燃油泵，同一時刻，只允許發(fā)動機(jī)燃用汽油或燃?xì)庖环N燃料。發(fā)動機(jī)燃用天然氣時，將燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到“氣”位置，此時燃?xì)怆姶砰y開啟、電動燃油泵停止工作，天然氣經(jīng)減壓調(diào)節(jié)器減壓后，在經(jīng)動力調(diào)節(jié)閥進(jìn)入混合器，并與來自空氣濾清器的清潔空氣混合后供往氣缸。第二十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

2．

閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)，在減壓調(diào)節(jié)器和混合器之間安裝由ECU控制的功率閥，并加裝氧傳感器實現(xiàn)空燃比閉環(huán)控制，則可使發(fā)動機(jī)在各種工況下都能獲得最佳的空燃比。第二十三頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月第三節(jié)混合燃料發(fā)動機(jī)混合器供氣電控系統(tǒng)混合燃料發(fā)動機(jī)混和供氣電控系統(tǒng)是純混合器供氣電控系統(tǒng)與第一代柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)合，混合燃料發(fā)動機(jī)采用壓縮自然式的點火方式，沒有點火系統(tǒng)，而引燃柴油的噴射量和噴射正時由柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)控制。

CNG/柴油混和燃料非增壓發(fā)動機(jī)混和器供氣系統(tǒng)組成：天然氣供氣系統(tǒng)、引燃柴油供給系統(tǒng)、電子控制單元。

第二十四頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月天然氣供氣系統(tǒng)主要由高壓氣瓶、電磁閥、調(diào)節(jié)器、功率閥、混和器組成。電子控制單元的主要功能是根據(jù)各傳感器信號來確定供油齒條和功率閥的位置，并根據(jù)燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)等控制天燃?xì)怆姶砰y的通斷，同時燃?xì)釫CU也具有失效保護(hù)功能。第二十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月第四節(jié)電控燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)一、電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)二、電控液態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)第二十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月一、電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)

電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)的分類2.單燃料或兩用燃料發(fā)動機(jī)電控多點燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)3.混合燃料發(fā)動機(jī)電控多點燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)4.電控燃?xì)庵苯訃娚湎到y(tǒng)第二十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

1．

電控氣態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)的分類

（1）按使用燃料電控氣態(tài)CNG噴射系統(tǒng)、電控氣態(tài)LPG噴射系統(tǒng)下一頁第二十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

（2）按燃?xì)釫CU工作原理直接采集信號控制系統(tǒng)、間接采集信號控制系統(tǒng)。直接采集信號控制系統(tǒng)的燃?xì)釫CU直接采集各種傳感器信號，如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門位置、氧傳感器等信號，經(jīng)過分析計算，確定噴入各缸的燃?xì)饬?。間接采集信號控制系統(tǒng)的燃?xì)釫CU只相當(dāng)于一個轉(zhuǎn)換器，它充分利用汽油ECU的控制功能，采集汽油ECU輸出的噴油器控制信號并將其轉(zhuǎn)化為燃?xì)鈬娚淦骺刂菩盘栐儆脕砜刂迫細(xì)鈬娚淦鞯膰娚鋾r刻和噴射時間。第二十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

2.單燃料或兩用燃料發(fā)動機(jī)電控多點燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)電控多點燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)將燃?xì)鈬娚淦鞑贾迷诟鞲走M(jìn)氣歧管的進(jìn)氣門處，采用順序噴射控制方式分別對每個缸的燃?xì)鈬娚淦鬟M(jìn)行控制。如圖日本本田公司研制的電控多點燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)。第三十頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

3．

混合燃料發(fā)動機(jī)電控多點燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)混合燃料發(fā)動機(jī)電控多點燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)與混合器供氣電控系統(tǒng)相比，只是采用的燃?xì)夤┙o方式不同，多點燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)中取消了功率閥和混合器，利用燃?xì)鈬娚淦骺刂迫細(xì)夤┙o量。如圖柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)與電控多點燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)組成的柴油/CNG混和燃料發(fā)動機(jī)供給系統(tǒng)。第三十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

4．

電控燃?xì)庵苯訃娚湎到y(tǒng)電控燃?xì)庵苯訃娚湎到y(tǒng)利用燃?xì)鈬娚淦髦苯酉驓飧變?nèi)供氣，并由燃?xì)釫CU控制噴氣量和噴氣正時。第三十二頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月二、電控液態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)電控液態(tài)燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)以液化石油氣為燃料，主要部件包括，LPG燃料泵、壓力調(diào)節(jié)器、壓力傳感器、噴射器及ECU等。目前研制的電控液態(tài)LPG噴射系統(tǒng)都是間接采集信號的控制系統(tǒng)，即燃?xì)釫CU都是利用汽油ECU的噴油器控制信號（包括同步噴射信號和異步噴射信號），來控制燃?xì)鈬娚淦鞯墓ぷ?。第三十三頁，共四十六頁?022年，8月28日2005年6月第五節(jié)電控燃?xì)夤┙o系統(tǒng)主要元件

一、功率閥二、模擬器三、點火提前調(diào)節(jié)器四、燃?xì)鈬娚淦鞯谌捻?，共四十六頁?022年，8月28日2005年6月一、功率閥

（1）功率閥的安裝位置（2）功率閥的類型（3）功率閥的控制原理第三十五頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

（1）功率閥的安裝位置功率閥安裝在燃?xì)鈮毫φ{(diào)節(jié)器與混合器之間的低壓輸氣管路中。第三十六頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月（2）功率閥的類型步進(jìn)電動機(jī)功率閥、占空比功率閥。步進(jìn)電動機(jī)功率閥采用步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動調(diào)節(jié)閥來執(zhí)行燃?xì)釫CU的指令，實現(xiàn)燃?xì)夤┙o量調(diào)節(jié)。占空比功率閥采用占空比控制型電磁閥來執(zhí)行燃?xì)釫CU的指令，實現(xiàn)燃?xì)夤┙o量調(diào)節(jié)。

第三十七頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

（3）功率閥的控制原理功率閥通過改變低壓輸氣管路的流通截面來控制供氣量。雙步進(jìn)電動機(jī)功率閥

第三十八頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月二、模擬器

（1）

模擬器的功用（2）

模擬器的類型及工作原理第三十九頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月（1）

模擬器的功用發(fā)動機(jī)燃用燃?xì)鈺r，產(chǎn)生并向汽油ECU輸送模擬噴油器工作的信號。

第四十頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

（2）

模擬器的類型及工作原理電壓驅(qū)動方式：當(dāng)燃用汽油時，模擬器接通短路開關(guān)即可將蓄電池12V電源不經(jīng)電阻R輸送給噴油器，噴油器正常工作。當(dāng)燃用燃?xì)鈺r，模擬器斷開短路開關(guān)，此時汽油ECU仍能正常向噴油器輸送噴油信號，由于接通噴油器搭鐵回路后，蓄電池12V電源經(jīng)過串聯(lián)電阻R輸送給噴油器，使通過噴油器的電流減小，噴油器線圈產(chǎn)生的電磁力不足以吸開針閥，所以噴油器不噴油，但輸送給汽油ECU的仍是12V電壓信號。下一頁第四十一頁，共四十六頁，2022年，8月28日2005年6月

電流驅(qū)動方式：當(dāng)燃用汽油時，模擬器接通噴油器電路而斷開電阻R電路，噴油器正常工作。當(dāng)燃用燃?xì)鈺r，模擬器則斷開噴油器電路而接通電阻R電路，噴油器不噴油，由于噴油器并聯(lián)電阻與噴油器電阻相等，所以輸送給汽油ECU的電流信