单燃料气体燃料发动机
——仅用CNG或LPG中的一种最为发动机 燃料的发动机
与两用燃料发动机相区别？
4.3.1 压缩天然气发动机

车用压缩天燃气装置：
天然气储气系统
充气阀、高压截止阀、天然气储气瓶、高压管 线、高压接头、传感器、气量显示器
天然气供给系统
滤清器、减压器阀、混合器
（1）充气阀
丙烷：470°C 丁烷：365°C
ห้องสมุดไป่ตู้

6）热值
单位质量LPG热值比汽油高 单位体积LPG热值比汽油低


7）点火极限
LPG燃烧范围比汽油宽
（1）液化石油气的物化特性


8）理论空燃比
丙烷：15.65 丁烷：15.43


9）辛烷值
LPG辛烷值高于汽油，适合更高的压缩比


10）气/液容积比
LPG气/液容积比随温度改变，因此防止其瓶 爆炸
6-混合器 10-化油器 12-减压器
3档：避免发生
油气混烧现象
两用燃料开环供给系统工作原理方框图
按供给控制装置不同：

开环混合器供给系统
A、3档 B、固定空燃比，与工况的匹配不良

闭环带电动力阀混合器供给系统
A、2档，自动控制油气延时 B、空燃比控制灵活 C、加附加控制元件
4.2.2 LPG/汽油两用燃料发动机的燃气供给系统
（1）天然气的携带性差：液化石油气在较低压力下 （690kPa）就可以完全液化，几乎和汽柴油同样便于携带； 但天然气只有采用先进的膨胀制冷过程将其冷却到 -162℃ 才能液化，这要求有较高的技术，无论是液化设备还是车 上储罐，造价都会较高。目前广泛采用的CNG均采用高压 （20～25MPa）存储在高压气瓶内，这些气瓶导致汽车自 重增大，空间减小，限制了续驶里程。 （2 ）气体燃料的充气系数比液体燃料大约低 10%；气体燃 料的理论混合气热值也较低；与相同排量的汽油机比，发 动机功率有所下降。
4.1.2 液化石油气

（1）液化石油气的物化特性


主要成份：丙烷（C3H8） 丁烷（C4H10）
蒸气压力随温度升高增大， 随成分比例变化
（1）液化石油气的物化特性


1）密度
A、液态密度：约0.55kg/L 比汽油低 B、气态密度：比空气大，不容易消散


2）沸点
沸点低于0度，常温下挥发性好
天然气点火上限：15%；点火下限：5% 过量空气系数：0.6~1.8 可大范围改变混合比，提高经济性、环保性


6）自燃温度
天然气自燃温度比汽油高 天然气：630~730°C
天然气作为内燃机燃料的特点：


7）起燃方式
天然气自燃温度比汽油高 适于高压缩比下点燃、柴油压燃方式引燃


8）抗爆性与辛烷值
1、LPG发动机着火特性、启动性能、加速特性比较差
A、气化潜热高，压缩终了温度低 B、进气不充分 C、LPG着火温度高
2、LPG发动机的动力性和经济性不高
LPG蒸发，混合气密度小，进入气缸的混合气量少，输出功率小

3、LPG发动机的排气和噪声
趋势：CO\HC减少，燃烧温度下降，NOx排放下降
4.3 单燃料发动机
（1）液化石油气的物化特性


3）蒸发潜热
蒸发潜热：液体燃料蒸发时从周围吸取热量 LPG 工作时，需要热源提供热量 ——较高温度的发动机循环水



4）蒸气压
蒸气压——密闭容器内，LPG最终蒸发和液化 达到平衡的稳定压力值 减压汽化，通过管路输送燃料

（1）液化石油气的物化特性


5）着火温度
5-混合器 8-汽油电磁阀 20-减压器电磁阀
7——减压蒸发器
根据系统原理图，写出LPG/汽油两用燃 料开环供给系统工作原理方框图
？
3档：避免发生
油气混烧现象
两用燃料开环供给系统工作原理方框图
LPG气路
LPG 钢瓶
蒸发减压器 电磁阀
3档：避免发生
油气混烧现象
两用燃料开环供给系统工作原理方框图
4.2.3 液化石油气/汽油两用燃料发动机的性能
2.缺点
（3）若以双燃料或两用燃料并存形式应用于汽车，则整车 成本提高约15%。
4.2 两用燃料发动机

两用燃料发动机： 在原有汽油机基础上，再添加一套气体 燃料供给系统
缸外供气形式 缸内供气形式
进气道混合器预混合供气

进气阀处喷射供气
缸内高压喷射供气

缸内低压喷射供气
4.2.1 CNG/汽油两用燃料发动机的燃气供给系统
第四章
气体燃料发动机
背景：石油危机 环境污染

CNG LPG
4.1 燃气的性质

4.1.1 天然气 ——主要成分CH4
CH4
—— 碳/氢值最大，分子结构稳定


1）生成CO2少 2）有效防止爆燃 3）抗氧化稳定性高
天然气作为内燃机燃料的特点：


1）密度
密度小（为空气的55%）
（3）燃料经济性好：天然气价格优于汽油
（4）压缩天然气比汽油安全：天然气密封好，在空气中 易被驱散，燃点高（537℃） （5）使用性能好：冷起动性能好，运转平稳，燃烧不会 产生积炭，发动机寿命长，维修费低 （6）天然气有较好的抗爆性：天然气辛烷值130，液化 石油气100，高级汽油96
CNG和LPG汽车的优缺点
辛烷值：115~130 抗爆性能好，采用较高的压缩比，提高动力性， 经济性

（2）车用天然气技术要求


1）减少硫化氢
腐蚀气瓶和设备管线


2）减少重烃
冷凝成液体，降低储气瓶有效体积


3）减少水分
A、生成水合物 B、加速天然气中酸性气体对金属设备的腐蚀 C、环境温度低时，结冰
车用天然气的技术要求

安全性优于汽油 2）热值 分子结构简单
单位质量热值略高于汽油；单位体积热值为汽油的90%



天然气作为内燃机燃料的特点：


3）状态、沸点
沸点：-162°C 难于液化，存储困难


4）颜色、味道、毒性
无色、无味、无毒性 加臭剂 便于检验泄露
天然气作为内燃机燃料的特点：


5）混合气发火界限宽
（1）液化石油气的物化特性 11）色、味、毒性
加臭剂 —— 检测泄露




12）腐蚀性
丁二烯对橡胶腐蚀性强 采用耐腐蚀的橡胶
车用液化石油气技术要求
代用燃料发动机
CNG和LPG汽车的优缺点
（1）充分利用天然气资源可以替代十分短缺的汽油和柴
油；
1. 优点
（2）减少对大气的污染：燃料与空气混合均匀，燃烧较 完全，可大幅度降低CO和HC排放，彻底改善微粒排放污 染，甲烷CO2排放低