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CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

什么是CNG(压缩天然气)发动机
CNG 即压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)是天然气加压并以气态储存在容器中。压缩天然气除了可以用油田及天然气田里的天然气外,还可以人工制造生物沼气(主要成分是甲烷)。
顾名思义CNG发动机就是燃料用CNG(压缩天然气)的发动机(一般应用于大车、客车)。CNG汽车属于燃料汽车的一种,利用可燃气体做能源驱动的汽车。

CNG(压缩天然气)发动机工作原理
高压的压缩天然气从储气钢瓶出来,经过天然气滤清器过滤后,经高压电磁阀进入高压减压器,高压减压器的作用是将高压的压缩天然气(工作压力200bar-30bar)经过减压加热将压力调整至7bar-9bar。高压天然气在减压过程中由于减压膨胀,需要吸收大量的热量,为防止减压器结冰,须用发动机冷却液在减压器里对燃气进行加热。

经减压后的天然气进入电控调压器(EPR),电控调压器的作用是根据发动机运行工况精确控制天然气供给量。天然气与空气在混合器内充分混合,进入发动机缸内,经火花塞点燃进行燃烧,火花塞的点火时刻由ECM控制,氧传感器即时监控燃烧后的尾气的氧浓度,计算出空燃比,ECM根据氧传感器的反馈信号及时修正天然气供给量。

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

天然气发动机控制系统

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

增压压力的控制
Turbo-Charger Control
增压器提供一个和发动机负荷相应的可变的进气增压压力,而增压器的废气旁通阀可以通过释放涡轮处的排气压力来减小增压压力。这通过一个膜片推动杠杆来完成。当压力提供给膜片时,杠杆移动去打开废气旁通阀。ECI系统利用废气旁通控制阀来控制到废气旁通阀执行器的压力。
废气旁通控制阀的安装用来阻止压力到废气旁通阀执行器。提供给废气旁通控制阀的压力应该在22~25psig之间。废气旁通控制阀有一个压力传感器监控着到执行器的压力,它根据ECM计算出来的WGP命令大小,或者释放或者把压力送到执行器。

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

负荷的控制
Load Control
ECM接收到一个带有IVS的油门踏板传来的代表负载命令的可变电压信号,它然后将这个位置命令其转换成一个负荷百分比命令。因为ECM使用负载命令,然后计算出要达到此负荷需要的MAP目标和TIP目标。
当发动机的负载朝MAP目标升高时,电子节气门开度和废气旁通阀开度不断调整使MAP压力值达到MAP目标。然后电子节气门再进行调整,使电子节气门前后的压差达到目标值,在调整节气门的过程中不断调整废气旁通阀的开度,保持MAP压力值和目标值一致。

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

燃料的控制
Fuel Control
电控调压器(EPR)是通过一个微处理器控制的高速大马力电机驱动的压力调节器。EPR里的微处理器通过CAN通讯接收到从ECM传来的燃料压力指令(EPR燃料出口压力和混合器入口处的空气压力之差),并将EPR内的信息传回给ECM。然后EPR内的电机驱动调压器内膜片来调整EPR出口压差值,使这个压差满足ECM指令要求。

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

CNG发动机燃气系统组成
1、高压燃料切断阀

? 工作原理:由线圈驱动阀芯,由ECM控制其开合,停机状态下处于常闭状态。
? 作用:及时切断或恢复燃料供给。

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

2、高压减压器

? 工作原理:通过压力膜片克服弹簧阻力,带动杠杆,调整节流孔的流通面积,从而控制减压后的天然气压力。
? 作用:通过节流和加热,使高压压缩天然气减压至7bar-9bar的低压天然气。

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

3、低压燃料切断阀

? 工作原理:由线圈驱动阀芯,由ECM控制其开合,停机状态下处于常闭状态。
? 作用:及时切断或恢复燃料供给。

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

4、电控调压器部件

? 工作原理:该零件内部有一控制芯片,该控制芯片接受来自ECM的控制指令,通过高速电磁阀控制天然气气量,从而实时有效控制空燃比。
? 作用:控制天然气供给量。

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

5、混合器:

? 工作原理及作用:将天然气和中冷后的空气充分混合,使燃烧更充分、柔和。有效降低NOx排放和排气温度。

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6、电子节气门
? 工作原理及作用:通过控制蝶阀的开度,控制进入缸内的混和气的量,从而控制发动机的转速和负荷。驾驶者通过油门踏板,将动力需求传送给ECM,ECM接收到油门踏板信号后,根据发动机运行工况控制电子节气门开度。通过控制蝶阀开度,控制怠速转速和调速特性曲线。

7、电控模块

? 作用:电控CNG发动机管理核心,通过各种传感器监控发动机运行工况,并根据发动机运行工况和控制MAP控制各执行器。
? 工作环境:1)温度:(-40-105)℃ 2)最大震动:8G@10-1000HZ

? 工作电压:16-32 V DC

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

8、废气旁通控制阀:

废气旁通控制阀:
? 工作原理及作用:通过控制废气旁通控制阀的占空比,控制废气旁通控制阀的出口压力,从而控制发动机的增压压力。采用该技术能有效提升发动机低速扭矩及动力响应性,满足公交车频繁起步的工作要求!9、防喘振阀
? 作用:当发动机突然减速时 ,通过喘振阀通气软管将节气门后的低压压力传递到防喘振阀压力反馈接头上,打开喘振阀单向截止膜片,使增压器压气机前后压力平衡,避免增压器喘振,保护增压器。

CNG(压缩天然气)发动机工作原理以及组成

10.电子油门踏板:

作用:驾驶者通过电子油门踏板驱动和控制发动机运行工况,反映驾驶者的实际动力需求。

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