汽油/天然气双燃料发动机的工作原理

汽油机改装成汽油/CNG双燃料发动机后，使用天然气时发动机的功率和扭矩会明显下降。研究表明，适当提高改型发动机的压缩比，不仅可以降低功率损失，还可以提高发动机的燃油经济性。

的组成和工作原理。CNG供应系统

目前，汽油/CNG双燃料发动机的CNG供应系统有多种类型。国产CYTZ-100 CNG供气系统是采用步进电机伺服阀和比例混合器的闭环控制系统。

车用气瓶容量为50L，压力为20MPa。多个气瓶通过安装在每个气瓶上的连接阀与高压管道连接。当驾驶员将汽油/CNG开关25置于“气体”位置时，电子控制单元(ECU)24给CNG电磁阀10通电，电磁阀打开。车辆气缸6中的CNG通过充气阀7、过滤器8、手动截止阀9和电磁阀进入减压调节器14。CNG在减压调节器中减压，低压天然气通过由步进电机15控制的低压通道进入混合器16。天然气在混合器中与空气混合，然后进入钢瓶。根据氧传感器21和发动机速度传感器20的信号，ECU通过调节步进电机的伺服阀的行程来改变减压调节器和混合器之间的低压通道的通过面积，从而控制天然气的流量。

减压调节器

因为气缸内的CNG压力随着油耗不断变化，所以需要安装减压调节器来保持天然气和空气的稳定混合比。卸压调节器能保证钢瓶内压力变化时，进入混合器的天然气压力基本不变。调压器将气瓶中的CNG压力从20MPa降至常压，通常分三个阶段。CYTZ-100三级减压调节器的结构。

减压调节器的工作原理：

当发动机不工作或不燃烧CNG，即没有CNG进入调压器时，一级阀口、二级阀口和三级阀口都处于常开状态。发动机工作时，CNG通过进气口进入减压调节器，并通过第一级阀芯和密封件之间的第一级阀口进入减压调节器的A腔，使第一级压力从20MPa下降到0.8MPa左右，超过0.8MPa，第一级膜片在CNG的压力下向上弯曲，克服主弹簧的预压力，带动第一级阀芯向上关闭第一级阀口。A腔内的CNG通过二次阀口进入B腔进行二次减压，压力降至0.02kPa随着CNG进入B腔，A腔内压力逐渐降低。如果压力低于0.8MPa，主膜片在主弹簧的预压力下向下弯曲，并带动主阀芯向下打开主阀口。进入B室的CNG通过三级阀口进入C室，压力降至3.0MPa，再通过步进电机的伺服阀进入混合器。如果B腔内的CNG压力超过0.02MPa，CNG压力将通过通气孔作用在二级膜片上，使其向上压缩二级弹簧，同时按压二级顶杆，关闭二级阀口。如果B腔中的CNG继续流入C腔，使B腔中的压力降至0.02MPa以下，二级膜片在二级弹簧的作用下松开二级顶杆和二级阀片，打开二级阀口。

压力调节器配有一级压力调节螺栓和三级压力调节螺栓，分别用于调节一级压力和三级压力。当CNG流经减压调节器时，压力大大降低，温度也急剧降低。CNG中的水可能会冻结，导致阀口和管道堵塞。所以减压调节器配有循环水套进行加热，CNG用发动机冷却液加热，防止其减压后温度降至冰点以下。

车用气瓶容量为50L，压力为20MPa。多个气瓶通过安装在每个气瓶上的连接阀与高压管道连接。当驾驶员将汽油/CNG开关设置到“气体”位置时，电子控制单元(ECU)给CNG电磁阀通电，电磁阀打开。汽车气瓶中的CNG通过充气阀、过滤器、手动切断阀和电磁阀进入减压调节器。CNG在降压调节器中降压，低压天然气通过步进电机控制的低压通道进入混合器。天然气在混合器中与空气混合，然后进入钢瓶。ECU根据氧传感器和发动机转速传感器的信号，通过调节步进电机伺服阀的行程来改变减压调节器和混合器之间低压通道的通过面积，从而控制天然气的流量。

比例混合器

混合器用于将空气和天然气按一定比例混合，形成一定浓度的可燃混合物。比例混合器的工作原理是利用进气管的真空度，同时控制空气和天然气的通过面积，来控制混合气的空燃比。

混合器安装在化油器的进气口上。混合器的C腔通过化油器与进气歧管相连，A腔与发动机的空气滤清器相连，D腔与天然气低压通道相连，膜片室B通过气孔与C腔相连。发动机工作时，进气管的真空度通过气孔传递到C室，再传递到膜片室B，使膜片室产生真空。由于A室的压力接近大气压，膜片在A室和膜片室的压力差下向上弯曲，克服膜片本身的重力和弹簧的弹力，打开天然气阀口和进气口，使天然气和空气进入C室，并在其中混合后再进入发动机。在发动机运转过程中，膜片会随着进气管真空度的变化而上下运动，天然气阀口和进气口的开度也会随之变化。当发动机停止时，腔室A、腔室C和隔膜腔室B处于大气压力。在自身重力和弹簧力的共同作用下，膜片向下弯曲，关闭天然气阀口和进气口。

手动截止阀

我国汽车行业标准QC/T 245-1998规定，天然气汽车应安装手动切断阀，可用于在CNGV充气、保养或储存停放时切断气瓶至减压器的CNG通道。

球形阀的阀体内装有圆柱形阀，圆柱形阀的左端面嵌有垫片。弹簧的预压力作用在柱阀右端，使柱阀保持常开，CNG从气瓶经柱阀流出截止阀。当手轮旋转时，主轴将膜片压向左侧，将柱塞阀推向左侧并压在阀座上，使截止阀关闭。隔膜由薄钢板或黄铜片制成，其作用是防止CNG通过心轴泄漏。一根延长轴连接到主轴上，将手轮安装在驾驶室内，这样司机就可以控制驾驶室内截止阀的开启和关闭。

5.汽油/压缩天然气转换开关

汽油/CNG转换开关有三个位置；当转换开关设置在“油”位置时；电动汽油泵电路打开，CNG电磁阀电路关闭。当转换开关置于“gas”位置时，打开CNG电磁阀电路，切断电动汽油泵电路。当开关处于“中间”位置时，它不会连接任何电路。