第十章 新型燃料发动机.docx
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第十章新型燃料发动机
第十章新型燃料发动机
教学重点
1.了解液化石油器（LPG）、压缩天然气（CNG）物化特性；
2.掌握液化石油气（LPG）发动机燃料供给系统组成和工作特点；
3.掌握压缩天然气（CNG）发动机燃料供给系统组成和工作特点。
教学难点
1.掌握蒸发调压器，混合器，多功能阀等部件结构和工作原理；
2.LPG，CNG汽车发动机燃料系统常见故障的诊断与排除。
学时分配
序号
内容
学时
1
2
3
4
5
6
10.1概述
10.2液化石油气汽车发动机燃料系统
10.3压缩天然气汽车发动机燃料系统
实验一液化石油气汽车发动机燃料系统的结构认识
实验二压缩天然气汽车发动机燃料系统的结构认识
小结
2
4
4
2
2
1
7
本章总学时
15
10.1概述
10.1.1燃气汽车分类
10.1.2液化石油气物化特性
液化石油气是碳氢化合物的混合物。
主要成分是丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10）及少量的丙烯和丁烯的混合物（表10-1）。
表10-1LPG与汽油物化性质比较
10.1.3压缩天然气物化特性
天然气是指地下多孔地质构造中发现的自然形成的烃类气体和蒸汽的混合气体。
主要成分是甲烷。
分为气田气和石油伴生气两种（表10-2）。
表10-2CNG与汽油物化性质比较
10.2液化石油气汽车发动机燃料系统
10.2.1LPG燃气汽车分类
1.单燃料（LPG）汽车
2.两用燃料（LPG和汽油转换使用）汽车
3.双燃料（LPG和柴油共同使用）汽车
10.2.2液化石油气（LPG）发动机燃料供给系统组成（以两用燃料汽车发动机为例）
1.组成：
由钢瓶、蒸发调压器、LPG电磁阀、汽油电磁阀、混合器、循环水管、转换开关、高压管、电路装置等部件组成。
2.流程图（LPG－汽油两用燃料电喷型汽车）：
3.系统安装（电喷汽车）：
电喷汽车LPG燃料供给系统安装示意图.swf
10.2.3LPG汽车燃料供给系统主要部件结构和功能
1.液化石油气钢瓶：
由低合金高强度钢焊接而成，安装在汽车尾部行李箱中（图10－1）工作压力一般为2.25MPa，具有燃料储存运输，液体检测和安全防护作用。
钢瓶限量充装是钢瓶容积的80%，为保障钢瓶安全性，通过压力循环试验，静水压力爆破试验，防火试验，坠落试验。
图10－1
2.多功能阀
1）组成：
加注口，进液阀，限液阀，限充阀，出液阀，安全阀，放气阀和气量显示器。
2）作用：
限充阀是当充气量达到总容量80%时，自动切断多功能阀入口，安全阀是保证钢瓶压力维持在安全范围内（2.5±0.2MPa），放气阀是放掉钢瓶中的气体.气量显示器是显示钢瓶中LPG的余量，提醒驾驶员及时充气，限流阀是控制LPG流量。
3.蒸发调压器
1）作用：
把LPG从液态转变为气态，并降低LPG压力到接近大气压，并根据发动机不同工况向发动机提供一定数量燃气。
2）组成：
燃料管路，水道管路，一级减压室，二级减压室。
3）原理：
调压器.swf
4.混合器
1）作用：
根据发动机不同的工况向发动机提供浓度合适的混合气。
2）安装位置：
化油器车安装在化油器上方，电喷车安装在节气门前空滤器接口处。
3）原理：
混合器原理.swf
5.电磁阀
LPG电磁阀（图10－2）使用LPG燃料时，电磁阀开启，同时过滤到杂质。
使用汽油时关闭。
汽油电磁阀作用是当发动机使用汽油时开启，使用LPG时关闭。
当LPG系统出现故障时，通过强制开关强制打开供油通道。
图10－2
10.3LPG汽车发动机燃料系统常见故障诊断和排除
表10-3液化石油气汽车发动机常见故障及处理
故障现象
故障可能原因
处理方法
无法启动
LPG系统保险丝断路
检查更换
点火系统无点火信号
检查更换
控制开关失灵
更换
出气开关（手动出液阀）未开启
打开
钢瓶中无LPG燃料
添加或用汽油发动
高压管和低压管接口有泄漏
检查调整
多功能阀没有开启或开启不足
开启
怠速调整螺钉未打开
打开
蒸发调压器有结霜现象
检查循环水畅通否
怠速运转不稳
空滤器滤芯堵塞
更换或清洗
怠速螺钉调整不当
调整
进气通道有泄漏
修复
弹簧调整和装配同心度误差大
调整
动力不足
钢瓶中LPG燃料不充足
添加
功能阀没有开启到正常位置
调整
空气滤清器滤芯堵塞
清洗或更换
混合气浓度不当（太稀或太浓）
调整
蒸发调压器有真空管有漏气
检查更换
蒸发调压器焦油太多
排除
LPG管路或阀门堵塞
检查各级压力
LPG耗气量大
空气滤清器滤芯堵塞
更换或清洗
混合气浓度太浓
调整
功能阀开启太大
调整
管路或管路接口有泄漏
检查修复
调压膜片破损
更换
蒸发调压器循环水不畅通
检查修复
废气排放不合格
空气滤清器滤芯堵塞
更换或清洗
步进电机开度不正常
检查更换
混合气浓度不当（太稀或太浓）
调整
10.3压缩天然气汽车发动机燃料系统
10.3.1分类（根据燃料供给方式）
1.CNG－汽油两用燃料系统
2.CNG－柴油双燃料系统
3.CNG单燃料供给系统
10.3.2压缩天然气（CNG）发动机燃料供给系统组成
1.预混合点燃式CNG-汽油两用燃料发动机。
1）特点：
发动机燃料系统在汽油车燃料系统基础上，增加CNG储气、供气和控制。
2）系统流程
3）系统原理
化油器发动机改装为两用燃料CNG发动机系统原理图.swf
2.预混合压缩式天然气－柴油双燃料发动机
1）特点：
以天然气为主要燃料，少量柴油作为引燃燃料。
2）供气流程
3）系统原理
双燃料发动机构造示意图.swf
3.电子控制压缩天然气单燃料发动机
1）分类：
缸外供气和缸内供气
2）供气原理：
10.3.3CNG汽车燃料供给系统主要部件结构和功能
1.CNG储气瓶：
由8～12个高压气瓶组成，安装于车顶或车底部，我国现主要采用钢制气瓶。
2.高压截止阀：
安装于气瓶组与减压调节器之间的供气管路中。
作用是当汽车因加气、修理、入库停车时用来截止气瓶组到减压调节器之间的气路连接。
3.气压显示装置：
主要由高压表、低压表、储量显示器等装置组成，高压表是监视储气瓶内CNG压力和燃气储量（20MPa）低压表是监视减压调节器工作状态正常与否，储量显示器是及时反应储气瓶中燃气量。
4.减压调节器
1）作用：
减压、稳压和过滤等功能。
2）结构：
一级减压腔、二级减压腔、怠速调节装置、循环水进出道、电磁阀等。
3）原理：
（1）充气状态时，CNG进入一级减压腔后经二级减压进气阀进入二级减压腔。
当二级减压腔压力达到一定值时，二级减压腔进气阀口关闭。
（2）发动机起动时，电磁阀通电，阀门开启，一级减压腔中CNG直接从电磁阀进入三级减压腔。
同时，二级减压腔中CNG也进入C腔，当点火开关回位后，电磁阀断电，一级和三级减压腔通道截止。
（3）怠速和小负荷时，进气歧管处真空度大，作用在真空泵膜片吸力大，辅助带动低压杠杆转动，低压阀门开启。
（4）大负荷和加速工况，进气歧管和混合气处真空度大，真空膜片和低压膜片使低压杠杆上移动的位移大，加浓阀打开，二级减压腔压力下降。
进气阀门开启大，一级腔中CNG进入二级和三级腔，来满足大负荷和加速需。
5.混合器
1）作用：
依靠发动机运转时产生负压，将低压CNG和空气混合吸入气缸，按动力需要，控制节气门来调节天然气和空气流量，适应发动机不同工况燃烧。
2）形式：
文丘里式和比例式
3）文丘里式混合器结构原理：
壳体和芯子两部分组成。
芯子喉径最小处均匀分布一组小孔，壳体上有天然气进气道。
动力调节阀安装在调节器和混合器之间的低压管路中。
调节螺钉控制混合气浓度。
4）比例式混合器结构原理
混合器原理.swf
6.天然气过滤器及开关阀
1）作用：
控制低压系统气路接通或断开和过滤掉减压后气体中杂质。
2）特点：
当发动机处于双燃料工作时，电磁阀处于开启状态，当以纯柴油工作时，电磁阀处于关闭状态。
10.3.4压缩天然气（CNG）汽车发动机燃料系统常见故障诊断和排除
表10－4CNG汽车常见故障的诊断和排除
分类
序号
故障现象和原因
排除方法
起
动
困
难
1
发动机起动转速低
1）蓄电池存电不足，电压低于9V
调换电量充足蓄电池
2）蓄电池接线接触不良
检查紧固
3）起动机有故障
检修或调换
2
发动机不能起动
1）将燃料转换开关置于“气”位，电磁阀不工作，天然气路不通
检查电磁阀线圈，如损坏更换线圈
检查电磁阀接线，判断有无电流输出。
根据情况检查电源，若有电流输出而电磁阀仍不工作，调换电磁阀。
2）点火能量不足，分缸跳火试验中发现火花弱。
检查分电器白金，并用砂条砂平清洁。
调整白金触点间隙和点火时间。
检查点火线圈或附加电阻。
3
以天然气作燃料不易起动而用汽油起动后再转换到天然气燃料工作正常
1）怠速不稳，中速时排水管有放炮声，主要是混合气过浓。
检查并清洁空气滤清器芯。
调整三级阀弹簧手动旋钮。
如以上方法不能解决，调整减压器。
2）怠速不稳易熄火，加速时发动机振动且无高速，主要是混合气过稀。
三级弹簧手动旋钮调得过紧，应适当回旋。
检修调整减压器。
动
力
性
能
1
发动机无高速或高速不稳
混合气过稀或过浓
调整怠速调节旋钮，调整三级弹簧及动力阀。
2
点火系统火花弱
按前表中叙述方法判断和处理。
3
分缸断火试验转速变化不大
某气缸工作不良，应检修发动机。
经
济
性
下
降
1
天然气气耗太高
1）动力性差。
按动力性能差故障排除方法处理。
2）减压器一、二级压力是否过高。
调整一、二级阀压力到规定压力范围。
3）天然气系统中有无漏气。
检查漏气点并及时处理。
4）混合气流量调整不当。
调整混合器，改变混合气偏浓状况。
运
行
中
突
发
故
障
1
电路突然中断
1）保险丝烧坏。
更换保险丝。
2）搭铁不良。
检查搭铁线并紧固
2
突然中断供气
1）电路故障
检查电路接线
2）水循环不起作用，发生冰堵。
检查加热水循环
3）电磁阀芯胶垫膨胀。
更换电磁阀。
3
发动机突然运转不正常
1）减压器漏气或膜片损坏
检查减压器，视情况更换减压器
实验一液化石油汽车发动机燃料系统的结构认识
实验二压缩天然气汽车发动机燃料系统的结构认识
小结
1.液化石油气主要是由碳和氢两种元素构成的碳氢化合物的混合物,在常温、常压下液化石油气呈气态，但加压（1.6MPa左右）或冷却后容易液化。
2.LPG从气态转变为液态时，体积约缩小250～300倍，因此液态LPG易于运输、贮存和分配。
3.我国在汽车上主要采用压缩天然气技术，即将天然气加压到250MPa,使其体积缩小250倍，贮存在储气罐供汽车使用。
4.天然气易燃浓度极限比汽油高，自燃温度高，比汽油安全。
5.天然气和液化石油气比汽油的燃点高，火焰速度慢，需要点火能量高。
6.LPG汽车按燃料供给系统的不同可分为三种形式：
单燃料（LPG）汽车、两用燃料（LPG和汽油）汽车和双燃料（LPG和柴油）汽车。
7.LPG汽车目前主要有两种形式：
化油器型和电喷型。
8.LPG气瓶最大的充装容积是钢瓶容积的80％。
9.LPG蒸发调压器作用是把LPG从液态转变为气态，并降低LPG的压力到接近大气压，并根据发动机不同的工况向发动机提供一定数量的燃气。
10.CNG汽车按燃料供给系统的不同可分为三种形式：
单燃料（CNG）汽车、两用燃料（CNG和汽油）汽车和双燃料（CNG和柴油）汽车。
11.CNG汽车混合器作用是依靠发动机运转时产生的负压，将减压调节器输出的天然气和空气混合后吸入气缸内，并按动力需要，通过控制节气门来调节天然气和空气的流量，供发动机不同工况燃烧。
12.汽油电磁阀上装有手动开关，旋转开关可使汽油电磁阀处于常开状态，不受燃料转换开关控制，在燃气系统出现故障时使用。
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