上接【淺談LNG發(fā)動機的車輛駕駛操作（一）】

　　（2）供應系統(tǒng)

　　LNG車輛的供應系統(tǒng)主要是管路，其作用是提供合適壓力的LNG燃料給發(fā)動機使用，由管路、汽化器、濾清器、燃氣電磁閥、穩(wěn)壓罐、調(diào)壓閥（穩(wěn)壓器）等部件組成（如圖8）。

　　圖8：LNG供應系統(tǒng)部分部件

　　汽化器就是一臺熱交換器，根據(jù)低溫液體特性，利用發(fā)動機的熱冷卻液對LNG液體進行加熱，將液態(tài)天然氣汽化成氣態(tài)天然氣供發(fā)動機使用（如圖9）。

　　圖9：LNG汽化器工作原理

　　圖10：LNG調(diào)壓閥（穩(wěn)壓器）

　　調(diào)壓閥（穩(wěn)壓器，圖10）是將氣化后的LNG壓力進行調(diào)節(jié)的裝置，穩(wěn)定氣壓后可以保證發(fā)動機運行平穩(wěn)，它的調(diào)節(jié)需要使用電腦讀取發(fā)動機進氣壓力的數(shù)值后，再進行調(diào)整，不能隨意變動。其最大進口壓力為28bar，出氣壓力范圍在7～14bar，工作溫度在-40℃～75℃之間，安裝時注意箭頭所指的氣流方向，壓力調(diào)整時要控制發(fā)動機在怠速運轉平穩(wěn)后進行，并注意一般調(diào)整NGP為7.9～8.2bar，因為根據(jù)大量的實驗表明，在此壓力范圍內(nèi)工作的發(fā)動機運行經(jīng)濟性與動力性最佳。因此，在配備LNG發(fā)動機的車輛使用時必須注意調(diào)整好發(fā)動機端的進氣壓力，保證發(fā)動機經(jīng)濟性與動力性的匹配。

　　（3）使用系統(tǒng)

　　使用系統(tǒng)就是燃氣發(fā)動機系統(tǒng)，通過燃燒燃氣，對外輸出動力。其工作原理基本與燃油發(fā)動機基本相同，主要在以下系統(tǒng)上有些區(qū)別。

　　燃料供應系統(tǒng)

　　在LNG從氣瓶體通過管路進入汽化器加熱汽化后，經(jīng)過穩(wěn)壓罐穩(wěn)壓、由燃氣濾清器濾清，之后通過電磁切斷閥控制通斷進入穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，減壓器減壓至7-8bar后，燃氣再次進入發(fā)動機端的第二熱交換器(見圖11），根據(jù)燃氣的溫度再次進行調(diào)整，保證進入發(fā)動機的燃氣溫度在0-40度的范圍內(nèi)。

　　圖11：LNG發(fā)動機端熱交換器及雙節(jié)溫器

　　隨后，燃氣經(jīng)過熱交換器加熱后，再通過節(jié)溫器進入FMV（燃氣計量閥），由FMV控制噴射量，隨后燃氣進入燃氣混合器（見圖12）中，與增壓后的清潔空氣進行混合，成為可燃混合氣。

　　圖12：LNG發(fā)動機燃氣混合器

　　ECU根據(jù)發(fā)動機的工況進行分析判斷，通過電子節(jié)氣門控制可燃混合氣進入發(fā)動機進氣支管、發(fā)動機的氣缸內(nèi)燃燒做功（見圖13）。

　　圖13：LNG發(fā)動機系統(tǒng)工作原理圖解

　　FMV（燃氣計量閥，圖14）是燃氣車重要的工作部件，相當于汽油車的化油器的作用，它通過ECU的電子信號，控制多個小電磁閥的開啟和關閉來控制噴氣量，達到控制混合氣濃度的目的。

　　圖14：NG發(fā)動機FMV（燃氣計量閥）

　　CNG發(fā)動機的原理基本相同，與LNG發(fā)動機的區(qū)別是壓縮氣瓶內(nèi)的燃氣通過管路進入減壓器，減壓至7-8bar后，再經(jīng)過濾清器進入熱交換器，最終供發(fā)動機燃燒（見圖15）。

　　圖15：CNG發(fā)動機系統(tǒng)工作原理圖解

　　LNG發(fā)動機的負荷控制系統(tǒng)由腳踏板的控制變化，通過ECU來間接控制節(jié)氣門的開度，最終達到控制發(fā)動機負荷的目的。ECU接受電子腳踏板位置信號的變化，并轉換成節(jié)氣門開度信號，節(jié)氣門從ECU處接受開度命令信號，并將實際開度反饋給ECU。電子腳踏板和節(jié)氣門間不使用機械部件連接，如圖16。

圖16：LNG發(fā)動機負荷控制示意圖　　

　　電子節(jié)氣門（圖17）集成有執(zhí)行器，位置傳感器，節(jié)氣閥門等。接收PWM信號由ECU控制其開度大小，節(jié)氣閥門開度大小控制混合氣進氣量，從而改變發(fā)動機的輸出功率。

　　電子節(jié)氣門根據(jù)ECU指令，有三種工作狀態(tài)：

　　1、當發(fā)動機速度低于怠速目標值時，ECU進行怠速控制，即控制節(jié)氣門開度位置，保持發(fā)動機速度在怠速目標值附近。

　　2、當發(fā)動機速度超過最大額定轉速時，ECU限制節(jié)氣門開度位置，即速度越高節(jié)氣門開度位置越小。

　　3、當發(fā)動機速度在怠速和最大額定轉速之間時，節(jié)氣門開度位置直接由腳踏板控制，即節(jié)氣門開度位置隨腳踏板位置同步變化。

　　電子節(jié)氣門內(nèi)部包含節(jié)氣門開度位置傳感器，ECU通過比較節(jié)氣門位置傳感器反饋信號和節(jié)氣門開度指令信號之間的差值來確定電子節(jié)氣門是否處于正常的工作狀態(tài)。其有特定設置：一旦電子節(jié)氣門發(fā)生故障，ECU將進入特定的跛行回家模式，發(fā)動機轉速和輸出扭矩都將受限制。當發(fā)生其他某些故障時，ECU也進入跛行回家模式。

　　圖17：LNG發(fā)動機電子節(jié)氣門外觀

　　由于LNG自身的特性，其燃燒濃度為5-15%之間，因此LNG發(fā)動機的渦輪增壓器結構與普通燃油發(fā)動機有較大的區(qū)別，最重要的區(qū)別在于增加了廢氣控制閥（見圖18-21）。

　　圖18：LNG發(fā)動機專用渦輪增壓器外部及廢氣控制閥

　　圖19：LNG發(fā)動機專用渦輪增壓器增壓壓力示意圖

　　圖20：LNG發(fā)動機專用渦輪增壓器廢氣控制閥圖

21：廢氣控制閥原理示意圖

　　LNG發(fā)動機專用渦輪增壓器廢氣控制閥的PWM信號控制如下：

　　DC%=0時，電磁閥關閉，壓縮空氣全部用來推動增壓器廢氣閥，使其完全打開，從而推動增壓器工作的排氣能量減少，最終降低增壓力；

　　DC%=100%，電磁閥處壓縮空氣泄漏量最大，增壓器廢氣閥在彈簧力左右下趨向關閉，從而使增壓器工作的排氣能量增多，增壓壓力升高。

　　增壓控制邏輯為:

　　MAP<設定增壓壓力,DC％增加；

　　MAP>設定增壓壓力,DC％減少。

　　另外，在安裝使用時必須注意：

　　1.如果通至閥門的空氣被污染，閥門間的隔網(wǎng)可能堵塞；

　　2.注意管路連接的長度不可隨意更改，否則增壓控制可能不穩(wěn)定，造成發(fā)動機運轉不平穩(wěn)；

　　3.如果控制閥與空氣的連接受阻或斷開，發(fā)動機功率過大，就可能會損壞發(fā)動機，或者產(chǎn)生故障碼（該故障碼通過限制節(jié)氣門來保護發(fā)動機和降低功率）；

　　4.如果電氣連接發(fā)生故障或斷開，則會造成發(fā)動機功率下降的現(xiàn)象。

　　一般無電路故障的情況下，發(fā)生發(fā)動機動力不足，加速無力的故障有可能需要清洗廢氣旁通上的電磁閥過濾網(wǎng)或更換廢氣旁通電磁閥，并緊固廢氣旁通閥取氣管和放氣管（見圖22）。

　　圖22：LNG發(fā)動機專用渦輪增壓器廢氣控制閥常見故障部位

　　點火系統(tǒng)

　　LNG發(fā)動機的點火系統(tǒng)也有別于傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機，其結構也由于LNG燃燒的特性有較大變化（圖23）。

　　圖23：LNG發(fā)動機點火系統(tǒng)示意圖

　　點火系統(tǒng)中較為重要的部件有：點火信號發(fā)生器、高壓線圈、火花塞等。

　　點火信號發(fā)生器（圖24）的作用是精確地知道發(fā)動機的凸輪軸位置（如應知道哪一缸發(fā)火）和發(fā)動機轉速。它提供信號給發(fā)動機控制模塊（ECM），通過發(fā)動機轉速來控制其他參數(shù)，包括：進氣量、燃料量、點火提前角等。點火信號發(fā)生器可以調(diào)整準確的點火提前角度，在調(diào)整時需用點火正時燈測量后再進行。

　　圖24：LNG發(fā)動機點火信號發(fā)生器

　　LNG車用發(fā)動機的高壓線圈采用筆式感應點火線圈，在初級線圈使用較少的線圈匝數(shù)儲存電流，次級線圈部分含有更多的線圈匝數(shù)，從而產(chǎn)生變壓器功能（電壓）升高，并取消了部分高壓線，減少故障點，其點火能量損失較小，點火電壓高，而且使用壽命較傳統(tǒng)點火線圈延長一倍左右。

　　LNG發(fā)動機的火花塞使用燃氣發(fā)動機專用銥、鉑金焊點火花塞（圖25），點火強度高，使用壽命長，可達10萬～12萬公里?；鸹ㄈ陌惭b扭矩在25～40N.m之間。火花塞間隙調(diào)整控制在0.35±0.05mm（嚴格用塞規(guī)調(diào)整）之間最佳，如果間隙偏大，先把塞尺塞進間隙，用小扳手輕輕敲擊側電極拐角部位；如果間隙偏小，先用小虎鉗把間隙慢慢調(diào)大，然后塞入塞尺，再用小扳手輕輕敲擊側電極，但要注意保證側電極和中心電極面平行一致，否則會影響點火效果和發(fā)動機功率正常。

　　圖25：LNG發(fā)動機專用銥、鉑金焊點火花塞

　　燃氣發(fā)動機的整體控制系統(tǒng)包括傳感器信號系統(tǒng)、ECU及輸出控制系統(tǒng)。車載發(fā)動機ECU根據(jù)駕駛員的動力需要（油門開度）和發(fā)動機瞬時工況、發(fā)動機轉速、環(huán)境溫度、發(fā)動機水溫、發(fā)動機進氣量、進氣壓力、曲軸位置、燃氣溫度及壓力、廢氣排放氧傳感器等一系列的信號，綜合處理后對燃氣計量閥、電子節(jié)氣門、渦輪增壓器的廢氣控制閥、點火線圈等進行精確控制，達到控制發(fā)動機動力輸出的目的（圖26）。

圖26：LNG發(fā)動機電控系統(tǒng)示意圖

　　總體來說，燃氣發(fā)動機與傳統(tǒng)的燃油發(fā)動機區(qū)別主要在于以下幾點:

　　1、取消了柴油機的燃油系統(tǒng)(高壓油泵、噴油器、高壓油管等件），增加了燃氣供給系統(tǒng)（氣瓶、高壓切斷閥、減壓器、燃氣熱交換器和節(jié)溫器、噴射閥等部件）。

　　2、燃氣機采用點燃式燃燒方式（氣缸蓋上的噴油器安裝孔改為火花塞安裝孔），增加了點火控制系統(tǒng)（點火ICM控制器、點火線圈、高壓線、火花塞）。

　　3、燃氣機的氣缸壓縮比比柴油機的小，燃燒室形式（活塞）與柴油機不同。

　　4、燃氣機增加了點火信號發(fā)生器，用于判缸的位置和測量發(fā)動機轉速。

　　5、增加了燃氣混合器和高敏感的電子節(jié)氣門，使燃氣和空氣在混合器中充分混合（因此，燃氣車的油門反應速度較慢）。

　　6、發(fā)動機的排氣溫度高，增壓器工作環(huán)境惡劣，采用水冷中間殼。

　　7、進、排氣門座采用耐磨、耐高溫材料。

　　8、由于LNG發(fā)動機與柴油機相比空燃比小，同等功率下需要的空氣量少，增壓器帶有廢氣旁通控制閥。

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