混合器
气瓶
切断阀
滤清器
稳压器
热交换器
节温器
FMV燃料计量阀
低压滤第清1器7页(选共装) 页
滤清器
作用：去除超过95%以上的0.3 到0.6 微米范围的悬浮颗粒。
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电磁阀
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稳压压器器
作用：调节燃气压力至7-8bar
平衡管接头
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热交换器
潍柴天然气发动机培训 三羚公司培训
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天然气发动机的基础概念
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一、进气=功率
1、更多进气 = 更大功率
（意味着不能一味加大油门来提升马力）
进气压力增加= 进气流量增加= 扭矩增加 发动机对进气调节控制能力决定发动机性能
2、增压低则功率小 如果增压低，系统中不能通过增加燃料来提升动力 – 发生爆震问题 – 过多燃料导致排放急剧恶化 – 燃料经济性变差
2、稀燃:混合气中多余了空气称为稀， λ＞1表示稀， （多余了燃料称为浓，λ <1 表示浓）
稀燃的优点： 1、燃料经济性 2、排放特性 3、热负荷 – 排温 – 传至发动机冷却液的热量降低
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四、爆震 (末端气体爆震)
1、定义：爆震是气缸中正常火焰燃烧产生的压力温度上升，从而导致未燃燃料 同空气的自燃现象。 爆震是不正常的。
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专用气门座圈和气门
燃气机专用气门座圈及气门
1、耐高温；2、耐腐蚀；3、自润滑性能好 4、气门阀座和气门寿命与柴油机相同
密封带堆焊
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专用活塞
内冷油道
内冷油道 喷油入口
采用加大内冷振荡油道活塞
1、可以多带走30%的热量；
内冷油道连杆 小头喷油口
内冷油道 喷油出口
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二、节气门
• 对于柴油机 燃料 = 功率
• 由于预混的CNG 不能同柴油机同样程度的稀燃，必须通过其他方式限 制发动机动力。
柴油机 稀
汽油机
当量比
浓
CNG
• 节气门为控制空气流动的装置。
天然气稀燃发动机
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三、稀燃
正常的空燃比是以当量比来表示的。
1、当量混合:理论上足够的空气燃烧完所有的燃料，燃烧后无氧气和未燃烧燃料 残留。通常空燃比以质量比给出。 用λ表示过量空气系数，当量混合时即λ＝ １ 柴油机空燃比：14.5 天然气发动机 空燃比：16-17
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天然气发动机工作原理：
• LNG从气瓶体通过管路进入汽化器加热汽 化，经过稳压罐稳压后由燃气滤清器滤清 ，之后通过电磁切断阀控制通断进入稳压 器稳压，稳压后的燃气进入热交换器。
• CNG从压缩气瓶通过管路进入减压器减 压至7-8bar后，经过滤清器进入热交换器
• 燃气经过热交换器加热后通过节温器进入 FMV，由FMV控制喷射入混合器中与增 压后的空气混合。电子节气门控制混合气 进入发动机气缸内燃烧做功。
2、爆震带来的影响： • 长时间的爆震会导致发动机系统损坏 (活塞环、火花塞、活塞、气门座圈等
) • 爆震在低速高负荷下最严重。
3、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 ~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)
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燃气供给系统
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燃气供给系统图
燃气供给系统的作用:
压力管理: 气罐压力混合器前极低压力
温度控制: 极低温度的燃气将冻结管路和部件，系统件 有效加热并控制燃气温度在合理范围内
传感器: 提供稀燃燃烧需要的燃气温度信息，精确控制 喷嘴喷射量.
安全性: 燃气需要电磁阀控制燃气的开断。
热交换器的作用： 天然气从液态变为气态导致 燃气温度大幅降低，通过发动机的冷却液给 天然气进一步加热，可防止进入燃料计量阀 前的燃气结晶影响燃料计量阀性能。
结构：换热器采用叉流结构以避免因燃气过冷 和冷却液过热时导致的热冲击
性能：在冷却水温高于0度的发动机所有工况， 热交换器能保证燃气始终高于-40 ℃。冷却 水温高于82C时燃气温度高于0度。
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热交换器--低温启动性能好
WOODWARD系统 独特的板式换热器
隔热材料排气管
外包隔热材料排气管
隔热材料排气管
1、可以降低排气管温度30℃～50℃
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潍柴燃气电控系统WOODWARD OH2.0系统结构示意图
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天然三气、发工动作机原工理作过程
液化天然气从储气瓶流出，经过水浴式汽化器加热后汽化为气态天然气，经 过滤清器过滤杂质，流入高压切断阀，接着进入稳压器，进一步调整天然气 压力后，进入热交换器进行加热，然后经过节温器流入燃料计量阀，燃料计 量阀的作用是根据发动机运行工况精确控制天然气喷射量。天然气与空气在 混合器内充分混合，进入发动机缸内，经火花塞点燃后燃烧，火花塞的点火 时刻由ECU控制，氧传感器即时监控燃烧情况并反馈给ECU，ECU根据氧传 感器的反馈信号及时修正天然气喷射量。
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五、失火
• 天然气发动机的失火极限：过浓 0.7＜ λ ＜1.6过稀。 • 过低的稀燃导致高的碳氢排放并降低发动机功率和高的燃气消耗。 • 过浓的混合气导致高的碳氢排放和高的排气温度。
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第二部分：天然气发动机结构及工作原理
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天然气发动机结构特点
潍柴天然气发动机是在相应型号潍柴柴油机基础上改制并增加燃气电控系 统而成。目前潍柴LNG发动机采用美国WOODWOOD2.0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），增加了燃气 供给系统（气瓶、燃气热交换器和节温器、喷射阀等）。 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（点火控制器、点火线圈、高压线、火花塞）。 3、压缩比比柴油机的小，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充分混合。 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、WOODWARD系统采用ECU控制，单点喷射，稀薄燃烧。