CNG(壓縮天然氣）發動機工作原理以及組成

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什么是CNG(壓縮天然氣）發動機
CNG 即壓縮天然氣（Compressed Natural Gas，簡稱CNG）是天然氣加壓并以氣態儲存在容器中。壓縮天然氣除了可以用油田及天然氣田里的天然氣外，還可以人工制造生物沼氣（主要成分是甲烷）。
顧名思義CNG發動機就是燃料用CNG(壓縮天然氣）的發動機（一般應用于大車、客車）。CNG汽車屬于燃料汽車的一種，利用可燃氣體做能源驅動的汽車。

CNG(壓縮天然氣）發動機工作原理
高壓的壓縮天然氣從儲氣鋼瓶出來，經過天然氣濾清器過濾后，經高壓電磁閥進入高壓減壓器，高壓減壓器的作用是將高壓的壓縮天然氣（工作壓力200bar-30bar）經過減壓加熱將壓力調整至7bar-9bar。高壓天然氣在減壓過程中由于減壓膨脹，需要吸收大量的熱量，為防止減壓器結冰，須用發動機冷卻液在減壓器里對燃氣進行加熱。

經減壓后的天然氣進入電控調壓器(EPR)，電控調壓器的作用是根據發動機運行工況精確控制天然氣供給量。天然氣與空氣在混合器內充分混合，進入發動機缸內，經火花塞點燃進行燃燒，火花塞的點火時刻由ECM控制，氧傳感器即時監控燃燒后的尾氣的氧濃度，計算出空燃比，ECM根據氧傳感器的反饋信號及時修正天然氣供給量。

天然氣發動機控制系統

增壓壓力的控制
Turbo-Charger Control
增壓器提供一個和發動機負荷相應的可變的進氣增壓壓力，而增壓器的廢氣旁通閥可以通過釋放渦輪處的排氣壓力來減小增壓壓力。這通過一個膜片推動杠桿來完成。當壓力提供給膜片時，杠桿移動去打開廢氣旁通閥。ECI系統利用廢氣旁通控制閥來控制到廢氣旁通閥執行器的壓力。
廢氣旁通控制閥的安裝用來阻止壓力到廢氣旁通閥執行器。提供給廢氣旁通控制閥的壓力應該在22～25psig之間。廢氣旁通控制閥有一個壓力傳感器監控著到執行器的壓力，它根據ECM計算出來的WGP命令大小，或者釋放或者把壓力送到執行器。

負荷的控制
Load Control
ECM接收到一個帶有IVS的油門踏板傳來的代表負載命令的可變電壓信號，它然后將這個位置命令其轉換成一個負荷百分比命令。因為ECM使用負載命令，然后計算出要達到此負荷需要的MAP目標和TIP目標。
當發動機的負載朝MAP目標升高時，電子節氣門開度和廢氣旁通閥開度不斷調整使MAP壓力值達到MAP目標。然后電子節氣門再進行調整，使電子節氣門前后的壓差達到目標值，在調整節氣門的過程中不斷調整廢氣旁通閥的開度，保持MAP壓力值和目標值一致。

燃料的控制
Fuel Control
電控調壓器(EPR)是通過一個微處理器控制的高速大馬力電機驅動的壓力調節器。EPR里的微處理器通過CAN通訊接收到從ECM傳來的燃料壓力指令（EPR燃料出口壓力和混合器入口處的空氣壓力之差），并將EPR內的信息傳回給ECM。然后EPR內的電機驅動調壓器內膜片來調整EPR出口壓差值，使這個壓差滿足ECM指令要求。

CNG發動機燃氣系統組成
1、高壓燃料切斷閥

? 工作原理：由線圈驅動閥芯，由ECM控制其開合，停機狀態下處于常閉狀態。
? 作用：及時切斷或恢復燃料供給。

2、高壓減壓器

? 工作原理：通過壓力膜片克服彈簧阻力，帶動杠桿，調整節流孔的流通面積，從而控制減壓后的天然氣壓力。
? 作用：通過節流和加熱，使高壓的壓縮天然氣減壓至7bar-9bar的低壓天然氣。

3、低壓燃料切斷閥

? 工作原理：由線圈驅動閥芯，由ECM控制其開合，停機狀態下處于常閉狀態。
? 作用：及時切斷或恢復燃料供給。

4、電控調壓器部件

? 工作原理：該零件內部有一控制芯片，該控制芯片接受來自ECM的控制指令，通過高速電磁閥控制天然氣氣量，從而實時有效控制空燃比。
? 作用：控制天然氣供給量。

5、混合器:

? 工作原理及作用：將天然氣和中冷后的空氣充分混合，使燃燒更充分、柔和。有效降低NOx排放和排氣溫度。

6、電子節氣門
? 工作原理及作用：通過控制蝶閥的開度，控制進入缸內的混和氣的量，從而控制發動機的轉速和負荷。駕駛者通過油門踏板，將動力需求傳送給ECM，ECM接收到油門踏板信號后，根據發動機運行工況控制電子節氣門開度。通過控制蝶閥開度，控制怠速轉速和調速特性曲線。

7、電控模塊

? 作用：電控CNG發動機管理核心，通過各種傳感器監控發動機運行工況，并根據發動機運行工況和控制MAP控制各執行器。
? 工作環境：1）溫度：（-40-105）℃ 2）最大震動：8G@10-1000HZ

? 工作電壓：16-32 V DC

8、廢氣旁通控制閥:

廢氣旁通控制閥:
? 工作原理及作用：通過控制廢氣旁通控制閥的占空比，控制廢氣旁通控制閥的出口壓力，從而控制發動機的增壓壓力。采用該技術能有效提升發動機低速扭矩及動力響應性，滿足公交車頻繁起步的工作要求！9、防喘振閥
? 作用：當發動機突然減速時，通過喘振閥通氣軟管將節氣門后的低壓壓力傳遞到防喘振閥壓力反饋接頭上，打開喘振閥單向截止膜片，使增壓器壓氣機前后壓力平衡，避免增壓器喘振，保護增壓器。