汽油/天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理

汽油機(jī)改裝成汽油/CNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)后，使用天然氣時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩會(huì)明顯下降。研究表明，適當(dāng)提高改型發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，不僅可以降低功率損失，還可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性。

的組成和工作原理。CNG供應(yīng)系統(tǒng)

目前，汽油/CNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的CNG供應(yīng)系統(tǒng)有多種類型。國產(chǎn)CYTZ-100 CNG供氣系統(tǒng)是采用步進(jìn)電機(jī)伺服閥和比例混合器的閉環(huán)控制系統(tǒng)。

車用氣瓶容量為50L，壓力為20MPa。多個(gè)氣瓶通過安裝在每個(gè)氣瓶上的連接閥與高壓管道連接。當(dāng)駕駛員將汽油/CNG開關(guān)25置于“氣體”位置時(shí)，電子控制單元(ECU)24給CNG電磁閥10通電，電磁閥打開。車輛氣缸6中的CNG通過充氣閥7、過濾器8、手動(dòng)截止閥9和電磁閥進(jìn)入減壓調(diào)節(jié)器14。CNG在減壓調(diào)節(jié)器中減壓，低壓天然氣通過由步進(jìn)電機(jī)15控制的低壓通道進(jìn)入混合器16。天然氣在混合器中與空氣混合，然后進(jìn)入鋼瓶。根據(jù)氧傳感器21和發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器20的信號，ECU通過調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的伺服閥的行程來改變減壓調(diào)節(jié)器和混合器之間的低壓通道的通過面積，從而控制天然氣的流量。

減壓調(diào)節(jié)器

因?yàn)闅飧變?nèi)的CNG壓力隨著油耗不斷變化，所以需要安裝減壓調(diào)節(jié)器來保持天然氣和空氣的穩(wěn)定混合比。卸壓調(diào)節(jié)器能保證鋼瓶內(nèi)壓力變化時(shí)，進(jìn)入混合器的天然氣壓力基本不變。調(diào)壓器將氣瓶中的CNG壓力從20MPa降至常壓，通常分三個(gè)階段。CYTZ-100三級減壓調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)。

減壓調(diào)節(jié)器的工作原理：

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作或不燃燒CNG，即沒有CNG進(jìn)入調(diào)壓器時(shí)，一級閥口、二級閥口和三級閥口都處于常開狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，CNG通過進(jìn)氣口進(jìn)入減壓調(diào)節(jié)器，并通過第一級閥芯和密封件之間的第一級閥口進(jìn)入減壓調(diào)節(jié)器的A腔，使第一級壓力從20MPa下降到0.8MPa左右，超過0.8MPa，第一級膜片在CNG的壓力下向上彎曲，克服主彈簧的預(yù)壓力，帶動(dòng)第一級閥芯向上關(guān)閉第一級閥口。A腔內(nèi)的CNG通過二次閥口進(jìn)入B腔進(jìn)行二次減壓，壓力降至0.02kPa隨著CNG進(jìn)入B腔，A腔內(nèi)壓力逐漸降低。如果壓力低于0.8MPa，主膜片在主彈簧的預(yù)壓力下向下彎曲，并帶動(dòng)主閥芯向下打開主閥口。進(jìn)入B室的CNG通過三級閥口進(jìn)入C室，壓力降至3.0MPa，再通過步進(jìn)電機(jī)的伺服閥進(jìn)入混合器。如果B腔內(nèi)的CNG壓力超過0.02MPa，CNG壓力將通過通氣孔作用在二級膜片上，使其向上壓縮二級彈簧，同時(shí)按壓二級頂桿，關(guān)閉二級閥口。如果B腔中的CNG繼續(xù)流入C腔，使B腔中的壓力降至0.02MPa以下，二級膜片在二級彈簧的作用下松開二級頂桿和二級閥片，打開二級閥口。

壓力調(diào)節(jié)器配有一級壓力調(diào)節(jié)螺栓和三級壓力調(diào)節(jié)螺栓，分別用于調(diào)節(jié)一級壓力和三級壓力。當(dāng)CNG流經(jīng)減壓調(diào)節(jié)器時(shí)，壓力大大降低，溫度也急劇降低。CNG中的水可能會(huì)凍結(jié)，導(dǎo)致閥口和管道堵塞。所以減壓調(diào)節(jié)器配有循環(huán)水套進(jìn)行加熱，CNG用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液加熱，防止其減壓后溫度降至冰點(diǎn)以下。

車用氣瓶容量為50L，壓力為20MPa。多個(gè)氣瓶通過安裝在每個(gè)氣瓶上的連接閥與高壓管道連接。當(dāng)駕駛員將汽油/CNG開關(guān)設(shè)置到“氣體”位置時(shí)，電子控制單元(ECU)給CNG電磁閥通電，電磁閥打開。汽車氣瓶中的CNG通過充氣閥、過濾器、手動(dòng)切斷閥和電磁閥進(jìn)入減壓調(diào)節(jié)器。CNG在降壓調(diào)節(jié)器中降壓，低壓天然氣通過步進(jìn)電機(jī)控制的低壓通道進(jìn)入混合器。天然氣在混合器中與空氣混合，然后進(jìn)入鋼瓶。ECU根據(jù)氧傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的信號，通過調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)伺服閥的行程來改變減壓調(diào)節(jié)器和混合器之間低壓通道的通過面積，從而控制天然氣的流量。

比例混合器

混合器用于將空氣和天然氣按一定比例混合，形成一定濃度的可燃混合物。比例混合器的工作原理是利用進(jìn)氣管的真空度，同時(shí)控制空氣和天然氣的通過面積，來控制混合氣的空燃比。

混合器安裝在化油器的進(jìn)氣口上。混合器的C腔通過化油器與進(jìn)氣歧管相連，A腔與發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣濾清器相連，D腔與天然氣低壓通道相連，膜片室B通過氣孔與C腔相連。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，進(jìn)氣管的真空度通過氣孔傳遞到C室，再傳遞到膜片室B，使膜片室產(chǎn)生真空。由于A室的壓力接近大氣壓，膜片在A室和膜片室的壓力差下向上彎曲，克服膜片本身的重力和彈簧的彈力，打開天然氣閥口和進(jìn)氣口，使天然氣和空氣進(jìn)入C室，并在其中混合后再進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，膜片會(huì)隨著進(jìn)氣管真空度的變化而上下運(yùn)動(dòng)，天然氣閥口和進(jìn)氣口的開度也會(huì)隨之變化。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)，腔室A、腔室C和隔膜腔室B處于大氣壓力。在自身重力和彈簧力的共同作用下，膜片向下彎曲，關(guān)閉天然氣閥口和進(jìn)氣口。

手動(dòng)截止閥

我國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 245-1998規(guī)定，天然氣汽車應(yīng)安裝手動(dòng)切斷閥，可用于在CNGV充氣、保養(yǎng)或儲存停放時(shí)切斷氣瓶至減壓器的CNG通道。

球形閥的閥體內(nèi)裝有圓柱形閥，圓柱形閥的左端面嵌有墊片。彈簧的預(yù)壓力作用在柱閥右端，使柱閥保持常開，CNG從氣瓶經(jīng)柱閥流出截止閥。當(dāng)手輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，主軸將膜片壓向左側(cè)，將柱塞閥推向左側(cè)并壓在閥座上，使截止閥關(guān)閉。隔膜由薄鋼板或黃銅片制成，其作用是防止CNG通過心軸泄漏。一根延長軸連接到主軸上，將手輪安裝在駕駛室內(nèi)，這樣司機(jī)就可以控制駕駛室內(nèi)截止閥的開啟和關(guān)閉。

5.汽油/壓縮天然氣轉(zhuǎn)換開關(guān)

汽油/CNG轉(zhuǎn)換開關(guān)有三個(gè)位置；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)設(shè)置在“油”位置時(shí)；電動(dòng)汽油泵電路打開，CNG電磁閥電路關(guān)閉。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“gas”位置時(shí)，打開CNG電磁閥電路，切斷電動(dòng)汽油泵電路。當(dāng)開關(guān)處于“中間”位置時(shí)，它不會(huì)連接任何電路。