潍柴气体机培训课件一

潍柴天然气发动机之

燃气发动机基础知识

三羚公司培训

燃气发动机基础知识（燃料）燃气发动机燃料主要有三种：CNG-Compressednaturalgas压缩天然气:主要成分是甲烷，易于完全燃烧，不稀释润滑油，能够延长发动机使用寿命。比空气轻，泄露后迅速飘散大气中，安全性好。LNG-Liquefiednaturalgas液化天然气：在常压下、温度为-162度的液体天然气，储存于车载绝热气瓶中。液化天然气燃点高、安全性能强，适于长途运输和储存。LPG-Liquefiedpertroleumgas液化石油气：常温常压下为气态的烃类混合物，比空气重，有较高的辛烷值，具有混合均匀、燃烧充分、不积碳、不稀释润滑油等优点，能够延长发动机使用寿命，而且一次载气量大、行驶里程长。第一代天然气发动机使用非增压预混合技术。技术特点:1、文丘里式混合器进气总管混合；2、机械式节气门控制；3、空燃比闭环控制；4、理论空燃比燃烧。典型系统：LANDIRENZO不足之处：1、燃料控制不精确燃料消耗较高。2、排气温度高。3、容易引起发动机回火。燃气发动机基础知识（发展过程）燃气发动机基础知识（发展过程）第二代天然气发动机使用电控预混合技术。技术特点:1、比例混合器进气总管预混合；2、电子节气门控制；3、空燃比闭环控制；4、能够实现稀薄燃烧达到Ⅲ、欧Ⅳ排放要求。典型系统：ECONTROL

不足之处：1、没有喷射阀燃料控制不精确，燃料消耗较高；2、启动加速性差。燃气发动机基础知识（发展过程）第三代天然气发动机使用电控单点喷射技术。技术特点:1、电控喷射、进气总管预混合；2、电子节气门控制；3、增压压力闭环控制；4、空燃比闭环控制；5、能够实现稀薄燃烧达到欧Ⅲ、欧Ⅳ排放要求。典型系统：WOODWARDOH1.2，OH2.0不足之处：无法实现更低的燃料消耗。燃气发动机基础知识（过程）第四代天然气发动机使用HPDI缸内喷射技术技术特点:1、缸内燃气直接喷射；2、超稀薄燃烧；3、保持原柴油机动力性水平；4、能够达到欧Ⅴ更高排放要求；5、燃料消耗低。典型系统：WESTPORT公司HPDI系统不足之处：成本较高。燃气发动机基础知识（燃料特性）燃料种类天然气(CH4)LPG柴油(C16H34为代表)汽油(C8H18为代表)常态下密度kgm-30.75~0.8(气态)580830720～750沸点℃-161.5-100170～35030～190理论空燃比(kg/kg)17.2：114.3：114.8：1低热值MJ(kg)-149.8145.942.5043.90辛烷值(RON)130100~11023～3080～99十六烷值040～6027燃烧极限(体积)%5～151.5~9.51.58～8.21.3～7.6自然温度(常压下)T℃537450250390～420闪点℃-43-18760其中：辛烷值:指与汽油抗爆性相同的标准燃料所含异辛烷的体积分数.低热值:指1立方米燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度,但烟气中的水蒸气仍为蒸汽状态时所放出的热量.

燃气发动机基础知识（CNG特性）项目技术指标高位发热量，MJ/m3＞31.4≈

7500大卡总硫（以硫计），mg/m3≤200硫化氢，mg/m3≤15二氧化碳yco2，％≤3.0氧气yo2，％≤0.5水露点，℃在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，水露点不应高于-13℃；当最低气温低于-8℃，水露点应比最低气温低5℃注：本标准中气体体积的标准参比条件是101.325kPa，20℃水露点：天然气水露点温度指天然气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。燃气发动机基础知识（与柴油机区别）潍柴天然气发动机是在相应型号潍柴柴油机基础上改制，采用美国WOODWOODOH2.0燃气电控系统。1、取消了柴油机的燃油系统(高压油泵、喷油器、高压油管等件），增加了燃气供给系统（气瓶、滤清器、高压切断阀、减压器、燃气热交换器和节温器、喷射阀等件）。2、采用点燃式燃烧方式（气缸盖上的喷油器安装孔改为火花塞安装孔），增加了点火控制系统（点火ECU、点火线圈、高压线、火花塞）。3、为了防止爆震，压缩比比柴油机要小，燃烧室形式（活塞）与柴油机不同。4、增加了信号发生器，用于判缸和测量发动机转速。5、增加了混合器和节气门，使燃气和空气在混合器中混合。6、排气温度高，增压器采用水冷中间壳，进、排气门座采用耐磨、耐高温材料，采用带隔热材料的排气管。7、采用WOODWARD单点喷射系统，闭环控制稀薄燃烧。燃气发动机基础知识（技术特点）1、抗爆震性：在压缩过程中气缸内末端混合气自燃称为爆震。爆震是一种不正常的燃烧，发生爆震后，发动机动力性、经济性将急剧恶化，发动机寿命大大减少。天然气发动机因为火焰传播速度慢，末端混合气容易在正常火焰未到达之前自燃，从而引起爆震。潍柴天然气发动机压缩比经过精准计算和试验验证，设计为10.5-11.5，既满足了抗爆震性，又提高了发动机热效率。下述情况可导致爆震：过多的积炭

(过高的机油灰分)机油消耗过大，发动机过浓燃烧燃料浓于设定点超过5%中冷器污染

(过高进气温度)增压不能控制或过高点火定时不准燃料品质差(低辛烷值)燃气发动机基础知识（技术特点）2、稀薄燃烧：过量空气系数λ大于1。

λ：过量空气系数即理论上燃烧所有燃料所需的空气量。柴油机理论空燃比：14.5天然气发动机理论空燃比：16~17汽油机理论空燃比：14.7潍柴天然气发动机正常工作过量空气系数范围：

1.11＜λ＜1.54。

稀薄燃烧的优点：经济性好排放性能好发动机热负荷减小当量比稀浓CNG柴油机汽油机燃气发动机基础知识（技术特点）3、失火极限：混合气浓度过浓或者过稀都