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上接【淺談LNG發動機的車輛駕駛操作（一）】

　　（2）供應系統

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

　　圖8：LNG供應系統部分部件

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

　　圖9：LNG汽化器工作原理

　　圖10：LNG調壓閥（穩壓器）

　　調壓閥（穩壓器，圖10）是將氣化后的LNG壓力進行調節的裝置，穩定氣壓后可以保證發動機運行平穩，它的調節需要使用電腦讀取發動機進氣壓力的數值后，再進行調整，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，壓力調整時要控制發動機在怠速運轉平穩后進行，并注意一般調整NGP為7.9～8.2bar，因為根據大量的實驗表明，在此壓力范圍內工作的發動機運行經濟性與動力性最佳。因此，在配備LNG發動機的車輛使用時必須注意調整好發動機端的進氣壓力，保證發動機經濟性與動力性的匹配。

　　（3）使用系統

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

　　燃料供應系統

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

　　圖11：LNG發動機端熱交換器及雙節溫器

　　隨后，燃氣經過熱交換器加熱后，再通過節溫器進入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發動機燃氣混合器

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

　　圖13：LNG發動機系統工作原理圖解

　　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發動機FMV（燃氣計量閥）

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

　　圖15：CNG發動機系統工作原理圖解

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

圖16：LNG發動機負荷控制示意圖　　

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

　　電子節氣門根據ECU指令，有三種工作狀態：

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

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

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

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

　　圖17：LNG發動機電子節氣門外觀

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

　　圖18：LNG發動機專用渦輪增壓器外部及廢氣控制閥

　　圖19：LNG發動機專用渦輪增壓器增壓壓力示意圖

　　圖20：LNG發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定，造成發動機運轉不平穩；

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

　　4.如果電氣連接發生故障或斷開，則會造成發動機功率下降的現象。

　　一般無電路故障的情況下，發生發動機動力不足，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發動機專用渦輪增壓器廢氣控制閥常見故障部位

　　點火系統

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

　　圖23：LNG發動機點火系統示意圖

　　點火系統中較為重要的部件有：點火信號發生器、高壓線圈、火花塞等。

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

　　圖24：LNG發動機點火信號發生器

　　LNG車用發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儲存電流，次級線圈部分含有更多的線圈匝數，從而產生變壓器功能（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點火線圈延長一倍左右。

　　LNG發動機的火花塞使用燃氣發動機專用銥、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。火花塞的安裝扭矩在25～40N.m之間。火花塞間隙調整控制在0.35±0.05mm（嚴格用塞規調整）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動機功率正常。

　　圖25：LNG發動機專用銥、鉑金焊點火花塞

　　燃氣發動機的整體控制系統包括傳感器信號系統、ECU及輸出控制系統。車載發動機ECU根據駕駛員的動力需要（油門開度）和發動機瞬時工況、發動機轉速、環境溫度、發動機水溫、發動機進氣量、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，達到控制發動機動力輸出的目的（圖26）。

圖26：LNG發動機電控系統示意圖

　　總體來說，燃氣發動機與傳統的燃油發動機區別主要在于以下幾點:

　　1、取消了柴油機的燃油系統(高壓油泵、噴油器、高壓油管等件），增加了燃氣供給系統（氣瓶、高壓切斷閥、減壓器、燃氣熱交換器和節溫器、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（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生器，用于判缸的位置和測量發動機轉速。

　　5、增加了燃氣混合器和高敏感的電子節氣門，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、發動機的排氣溫度高，增壓器工作環境惡劣，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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