液化石油气发动机的性能及故障特征
发布时间: 2022-07-22 14:06:15 来源:新188体育入口 作者:新188体育决赛


  气体的密度与温度和压强有关而lpg的温度取决于发动机冷却液的加热温度压力取决于发动机进气系统的压力即取决于发动机的工况而且发动机的工况是瞬息万变的用一个本质上是机械装置的蒸发器来适应瞬息万变的工况提供适当的lpg不可能的因此以蒸发器为燃料系核心元件的第一二代lpg发动机具有先天的缺陷使lpg发动机需要特定的调整和维护保养对车况也有一定的要求其主要故障如下所述

  En r y Re e r ha dIfo ma i a eg s ac n t r t o V 1 8 No 2 02 o 1 .1 0

  文章 编 号 : 1 0 8 7 2 0 ) 卜0 4 5 0 8 8 5 (0 2 0 0 3 0

  ( .上 海工 程技 术 大学 汽车 学 院,上 海 2 0 3 ; 2 上 海理 工 大学 机 械 工程 学 院,上 海 2 O 9 ) 1 0 36 . 0 0 3 摘 要 : 分析 了"4 N 油 气 (P 作 为 发动机燃 料 时的特 点 ,烈及 L G- 油双 燃料 发动  ̄ g L G) P 汽

  机 的性 能特 点和 实用化 技 术 ,介绍 L G 发 动机 的发展状 况 ,对 L G一 P P 汽油双燃 抖发动 机 的 故障特征作探 讨 ,针对 此 类双燃料 发动机 的技 术调 整和 改进 方面提 出 了观点 关键 词: 发 动机 ;液 化石 油 气:燃料性能 中国 法 分类 号 : U4 97 ; K4 4 6 .5 T 64 文 献标 识码 : A

  随着城 市空气污染 的 日益严重 ,汽 车尾气排 放法规 也越 来越严格 ,使用传 统液体燃料 的发

  动 机 已不 能 满 足 尾 气 排 放 法 规 的 限制 。2 0世 纪 初 ,世 界 各 国 开 始 采 用 天 然 气 ( NG) 、液 化 石 油 气 (P 为 汽 车 的气 体燃 料 , 以适 应 石 油 能 源 的 短 缺 和 汽 车尾 气 排 放 法 规 的要 求 。 L G) 2 0世 纪 3 0年代 ,欧 洲 意 大 利 、前 苏 联 等 国 开 始用 汽 油 化 油 器 发 动机 改 装 成 气 体 燃 料 发 动 机 t 一 代气 体 燃 料 发动 机 ) 第 ,用 储 气瓶 、电控 阀 、蒸 发 器 ( 称 调 压 器 、蒸 发 器 调 压 器 ) 又 、混 台 器 等 组 成 气 体 燃 料 供 给 系统 。8 年 代 , 各 国在 发 动 机 上 应 用 ^闭 环 控 制 的 汽 油 电 喷 技 术 和三 0 元 催 化 器 ,使装 用 汽 油 发动 机 的汽 车 排 放 大 幅 降 低 ,随 后 在 这 类 汽 油 电 喷 车上 加 装 了气 体 燃 料 系统 ( 第二 代 气 体燃 料 发 动 机 ) 。第二 代 气 体 燃 料 发 动 机 仍 存 在 严 重 的 缺 点 ,诸 如 进 气 管 回 火和 排 放 性 能 不 稳 定 等 问题 。于 是 欧 美 各 国 采 用 了 电控 多 点 气态 喷 射 系 统 ( 三 代 气 体 燃 料 发 动 第 机 ) 该 系 统 采 用 了 比蒸 发器 先 进 的 定 压 调 节 器但 气 态 喷 射 仍 存 在 充 气 效 率 改 善 不 多 等不 足 , , 因 此 出现 了 电控 多 点 液 态 喷 射 系统 ( 四 代 气 体 燃 料 发 动 机 ) 第 。 我 国 汽 车 目前 所 用 的气 体 燃 料 发 动机 , 多 为 用 汽 油 化 油 器 发 动 机 或 单 点 供气 电 喷 发 动 机

  改装 的,属于第一 、二代 气体 燃料发动 机 ,所用燃 料 多为 液化石油气 (P ) L G 。与 第三 、四代 气 体燃料发动 机相 比, 国的液化石 油气 (P ) 我 L G 发动机存 在排 放性 能不够稳定 、 动力性 有所 下 降、 维 护 调 整 要 求 高 等 缺 点 。以下 就 从 液 化 石 油 气 (P 的 成 分 、燃 烧 特 点 等 方 面 着 手 ,针 对 我 国 L G)

  在用 车 使 用 虽 多 的第 一 、 二 代 L G 发 动 机 的性 能 及 故障 特 征 进 行 探 讨 。 P

  与汽 油 相 比 ,液 化 石 油 气 (P N # - 构 简 单 ,在 常 压 下 呈 气 态 ,容 易与 空 气 均 匀 混 台 L G)  ̄N

  作 者简 介 :棣 兆坤 (9 3 ) 1 5 一 ,男 ( ) 汉 ,江 苏省 昆 山市 人 ,副 教授 ,I  ̄i 。主要 从 事 内燃帆 、环境 保护 方 面 N ̄ 的教 学和 研究 工作

  因 此 作 发 动 机 燃 料 时 能 更 充 分 燃 烧 L G 的 成 分 主 要 为 丙 烷 ( I ) 丙 烯 ( 3 6 、 丁 烷 P C3h 、 " CH ) ( H1 、 丁 烯 ( 风 ) Q 0 ) Q 、或 其 混 合 物 。L G 作 为 发 动 机 燃 料 时 对 发 动 机 性 能 的 影 响 主 要 有 以 下 P

  由液 化石油气 ( P ) L G 分子结构 可知 ,液化石 油气 分子 中的 H C原子 比为 26 / .,大 于汽 油 的 HC 原 子 比 (.) 因此 L G 燃 烧 过 程 中 的 C / 21 。 P O、C0 等 有 害 物 较 少 ,容 易 达 到 排 放 法 规 要 求 。 2

  1 . 对 发 动 机 燃 料 经 济 性 的 影 响 2 液 化 石 油气 (P 由于 上 述 的 特 点 ,其 容 易 与 空 气 均 匀 混 合 ,能 更 充 分 燃 烧 。另 外 L G L G) P 的低 位 热 值 约 为 4 J g。 燃 比 为 1 .、辛 烷 值 为 10RON ( 6M . 。 k 、空 56 1 允许 较 大 的 压 缩 比 ) ,大 于 汽 油 的 低 位 热值 4 . MJ g。 空 燃 比 1 .、辛 烷 值 9 N,这 些 都 使 L G 的 燃 料 经 济性 比 汽 39 . 。 k 、 47 2RO P

  13 对 发 动 机 动 力 性 的 影 响 . 液 化 石 油 气 (P 的 理 论 空 燃 比是 汽 油 的 1 7 倍 ,而 且 气 态 燃 料 占 了较 多容 积 , 因此 其 L G) . o

  充气效 率 比汽油 为燃料 时降低 1%左 右 ,使 动力性 下 降。在加速 时动力不足较 为明显 ,主要 0 是因为 L G 蒸发器 对气态石 油气难 以有化油器加速泵 的作用 。在稳定匀速 工况 ,其 动力性 降 P 低 不 多 ( 现 为最 高 车 速 汽 油 车 相 差 不 大 ) 表 ,而 加 速 工 况 时 动 力 性 就 明 显 不 足 。与 此 相 比 ,气 态 喷射的第三 代 L G 系统 能较好地 ,渡 态喷射的第 四代 L G 系统 髓更 好地 提高充气 效率 ,按 需 P P 供 给 燃 料 , 改 善 加 速 性 等性 能 。

  14 对 发 动 机 点 火 系 的 要 求 . L G 的着 火温 度 比汽 油 高 5 ℃ , 因此 要 求 点 火 系统 更 可 靠 , 点火 能 量 更 强 。L G 着 火 温 P 0 P

  度较 高是 L G汽车启 动 困难 的原 因之一 。另外 ,L G 发动机启 动时冷却液温 度低 ,还不 能对 P P 蒸 发 器 内 的 L G 燃 料 加 热 ,影 响 了燃 料 的 汽 化 以及 L G 蒸 发 器 没 有 启 动 加 浓 装 置 等 , 也 是 P P

  L G 发 动 机 启 动 困难 的 原 因 。 P 1 . 辛烷 值 较 高 5 L G 的 辛 烷 值 约 比汽 油 高 1 ON,因此 可采 用 较 高压 缩 比 ,以 弥 补 动 力 性 的 不 足 。但 在 P 5R

  两用燃 料汽车 上,汽 油所允许 的压缩 比较低 ,为 了避免 发动机的爆震 ,只能采 用低压缩 比,因

  而不 能 充 分 利 用 L G 的性 能 P 16 火 焰 传 播速 度 较 小 . L G 火 焰 传 播 速 度 小 于 汽 油 , 因此 要 求 点 火 提 前 角 比用 汽 油 为燃 料 时 增 大 3 - 。 , 甚 至 P  ̄5 更 多 。 因此 在 两 用 燃 料汽 车 上 ,最 好 能装 有 点 火 提 前 角 自动 转 换 装 置 。 17 L G 要 求 较 小 的 混合 器 内径 . P L G 混 合 器 的 内径 一 般 小 于 汽 油 化 油 器 喉 口 内径 ,有 的 仅 为 喉 口 内径 的 ~ 半 。 因此 两 用 P 燃 料 汽 车 用 汽 油 运 行 时 ,进 气 阻 力 增 加 , 原系 统 匹 配 受 到 影 响 ,汽 油 机 的 性 能 ( 括排 放 、燃 包 料 消耗) 明显 下 降

  18 对 发 动 机 寿 命 的 影 响 . L G 不 会 在气 缸 表 面形 成 燃 油膜 而 稀 释 润 滑 油膜 ,也 不 会 润 湿 火 花 塞 , 因 而 使 积 碳 少 。 P 可 使 大 修 里程 提 高 节 约 维 修 费用 。

  汽 油 化 油 器 经 过 百 年 的 改 进 , 就 其 本 身 而 言 已相 当 完 善 ( 高 的 要 求 只 能 由 电控 装 置 完 更 成) 。化 油 器 主 要 元件 如 加 速 泵 、 主 量 孔等 控 制 的 是 液 态 汽 油 。液 体 具 有 不 可 压 缩 性 , 即汽 油 密度 可 视 为 定 值 ,因此 运 用 量 孔 、加 速 泵 等 元 件 的几 何 尺 寸 ,较 易 实现 对 汽 油 供 八 质 量 的计 量

  而 当 以 L G 作 为 燃 料 时 ,对 应 于 汽 油 化 油 器 的功 能 , 由 L G 燃 料 系 ( 一 、二 代 ) 核心 P F 第 的 元 件 蒸 发 器 承 担 ,它集 降压 、汽 化 和 加 热 功 能 于 一 体 ,对 气 体 燃 料 质 量 的计 量 和 控 制 就 困难 多 了 因 为 一 定 质量 气 体 的体 积 在 不 同环 境 下 是 不 同 的 , 因 此 难 以用 固 定 的 几 何 尺 寸 ( 量 孔 、 如 加速 泵 等 元 件 ) 计 量 。气 体 的密 度 与 温 度 和 压 强 有 关 ,而 L G 的 温 度 取 决 于 发 动 机 冷 却 液 的 来 P 加热 温 度 ,压 力 取 决 于 发 动 机 进 气 系 统 的压 力 ,即 取 决 于 发 动 机 的 工 况 ,而 且 发 动 机 的 工 况 是 瞬 息 万 变 的 ,用 一 个 本 质上 是 机 械 装 置 的蒸 发 器 来 适 应 瞬 息 万 变 的 工 况 ,提 供适 当 的 L G 是 P 不 可 能 的 , 此 以蒸 发 器 为燃 料 系核 心 元 件 的第 一 、 代 L G 发 动 机 具 有 先 天 的缺 陷 , L G 因 二 P 使 P 发动 机 需 要 特 定 的 调 整 和 维 护 保 养 ,对 车 况 也 有 一 定 的 要 求 ,其 主 要 故 障 如 下 所 述 。 21 排放 性 能 不 稳 定 ,耗 气 增 加 . 气 态 石 油 气 质 量 难 以 用 容 积 或 量 孔 的 大 小 来 计 量 和 间接 地 通 过 来 控 制 。 影 响 压 力 的 汽 因 素 主 要 为 蒸 发 器膜 片 两 侧 的 气 压 差 、调 整 弹 簧 力 ( 虑 到 杠 杆 比) 考 、1级 减 压 腔 和 2级 减 压 腔 之 间 的 压 力 作 用 以及 机 械 摩 擦 力 等 。汽 化 器 的 调 整 远 比化 油 器 量 孔 大 小 的 调 整 困难 得 多 ,调 整 不 良就 会 造 成 排 放 性 能 不 稳 定 及耗 气 增 加 。 靠 调 整 压 力 控 制 L G 供 给 量 的 另 一 缺 点 是 发 动 机 最 佳 运 行 工 况 范 围狭 窄 , 当发 动机 运 转 P 在 偏 离 此 转 速 和 节 气 门 开 度 时 ,发动 机 性 能 便 下 降 了 。此 外 ,随着 运 行 时 间 的 延 长 ,空气 滤 清 器 的进 气 阻 力 逐 渐 增 大 , 因而 进 气 管 真 空度 以及 L G 浓 度 也 逐 渐 增 大 ,这 些 都 造 成 排 放 性 能 P 不 稳 定 ,耗 气 量 增 加 。

  因此对第 一代 L G 系统而言 ,初始调整 时 , P 混合 气适 当调得偏稀 ,空滤 器保养周 期缩短 ; 空 滤 器 清 洗 、 更 换 后 须 重 新 调 整 。 此 外 , 当 L G 产 地 不 同 , 即 L G 成 分 有 所 变 动 时 ,排 放 、 P P

  气 耗 也 会 变 化 ,所 以对 气 源 、LP 质 量 和控 制 也 要 提 出 更 高 的 要 求 。 G

  这 种 情 况 一 般 发 生 在 发 动 机 进 气 口朝 前 安 装 的 汽 车 。当汽 车 加 速 或 迎 风 高速 行 驶 时 , 气 进 口产 生 动压 ,进 气 管 真 空 度 下 降 ,L G 进 入 量减 少 而 空 气 量 增 加 ,使 混 台 气 过 稀 ,汽 车 加 速 P 或 高 速 行 驶 困 难 。如 果 高 速 脱 档 滑 行 ,则 发 生 熄 火 。这和 空 滤 器 阻 力 增 加 所 引 起 的进 气 不 足 现 象 正 好相 反 。为 此 ,许 多 电 喷 汽 油 新 车 改装 成 第 二 代 L G 供 给 系 统 时 ,不 得 不 拆 除 提 高 进 气 P

  量 的装置 , 弃动压增 压进气 。 放 发动机达 到理论空燃 比时 , 空气的体积 是汽油 的 10 0倍 以上 , 00 因 此 提 高 发 动 机 动 力 等 性 能 的 关 键 在 于 如 何 组 织 更 多 的 空 气 量 。近 百 年来 , 数 的 科 学 家 和 工 无

  程 技 术 人 员 为此 作 出 了卓 越 的 贡 献 , 出 了 机械 式 增 压 、 气 涡轮 增 压 、 体 动 力 学 效 应 增 压 、 提 废 气 迎 风 集 气 1 压 等 等 , 都 是 为使 动 力 性 提 高 。L G 燃 料 系统 由 于控 制 欠 佳 而拆 除 提 高进 气 量 3增 P 的装 置 , 是 非 常 不 利 的措 施 。 电控 汽 油 车 通 过 传 感 器 感 知 实 际进 气 量 ,并 由计 算 机 按 程 序 和 工 况 喷 射 相 匹 配 的燃 料 ,因 此 不 会 发 生 上 述 问题 。 而 许 多 第 二 代 L G 汽 车 的 电 控 系 统 并 不 接 受 空 气 流 量 信 号 , 因 此 更 不 P 能 根 据 上 述 空 气 流 量 变 化 配 制 相 应 的 L G。这 也 证 明 :仅 仅 利 用 真 空 度 调 节 L G 燃 料 并 不 适 P P

  应 所 有 工 况 . 即蒸 发器 仅 仅 在 某 些 工 况 下 定性 地 调 节 L G 燃 料 ,而 另 一 些 工 况 下动 作 错 误 , P

  这 就 是 蒸 发器 致 命 的缺 陷 之 一 。 23 进 气 管 发生 回 火 . 汽 油 电 控 多 点 喷 射 系 统 中 ,进 气 管 内流 动 的是 纯 空 气 ,进 气 管 的 设计 是 在 此 条 件 下 ,以 提 高 充 气 效 率 为 主 要 目标 ,而 不 必 考 虑 气 体 会燃 烧 爆 炸 。 当 改成 第 二 代 L G 系 统 时 ,进 气 管 内 P 流 动 的是 易 爆 混 合 气 , 极 易 出现 进 气 管 回 火 ,炸 坏 空滤 器 甚 至 引 起 火 灾 。其 原 因 如 下 。 () 原 电控 汽 油 点 火 系 统 采 用 的是 高 能 、 两 缸 同 时 点 火 。 当 处 于 排 气 上 止 点 附近 时 . 进 1 排 气 门开 启 角 重 叠 , 由 于 L G 燃 烧 速 度 慢 , 缸 内仍 有 少 量 可 燃 气 体 ,或 者 未燃 HC.一 经 高 P 能 点 火 ,燃 气 进 入 进 气管 ,引 爆 管 内可 燃 气 ,因 而 造 成进 气 歧 管 和 空 滤 器 损 坏 。其 无 奈 的 补 救 对 策 之 一 是 降 低 火 花 塞 间隙 ,减 小 点 火 能 量 ( 背 离 了设 计 者 的 初 衷 ) 又 ; () 原 电控 汽 油 机 采 用 气 体 谐 振 增压 , 已经 进 行 了气 体动 力 学 匹配 , 改 装 L G 改 变 了 原 2 P 有 的气 体 流 动 规 律 ,可 能 引 爆 管 内 可燃 气 ; () 急 加 速 , 由于 前 述 原 因 , 引起 混 合 气 过 稀 而 回 火 ; 3 () 第 二 代 L G 汽 车 闭环 控 制 反 应 迟 钝 ,混 合 气 过 稀 。汽 油 电控 系 统 中 ,传 感 器 一 感 知 4 P 空 气 量 变 化 ,立 即调 整 喷 油 量 , 而 且 汽 油 喷 在 气 门 1 离 气 缸 近 ;而 L G 系 统 仅 仅 根 据 线, P 度 供 给 L G,直 到燃 烧 恶 化 到 传 感 器 发 出 信 号 ,远 离 气 缸 的步 进 电机 才 调 整 L G 管 道 流 通 截 P P 面 积 。亦 即 前者 是 “电子 主 动精 确 控 制 ( 油 ) 后 被动 闭环 修 正 ” 供 ,然 ,响应 快 ,而 后 者 仅 仅 “ 真 空 度 控 制 , 被 动 闭环 修 正 ” ,反应 迟 钝 。

  其 技 术 上 补 救 对 策 之 一 是 适 当 加 浓 混 合气 。 真 正解 决 这 一 问题 只 能 依 靠 第 三 、 代 L G 而 四 P 系统 。

  24 汽 车 转 弯 时 突 然 熄 火 . L G 蒸 发 器 均 垂 直 安 装 ,且 平 行 于 汽 车 纵 向 ( 发 器 膜 片 也 是 处 于 同样 状 态) 当 汽 车 转 P 蒸 。 弯 时 ,侧 向 离 心 力 使 膜 片 产 生 误 动 作 ,发 生 减 气 现 象 。如 果 脱 档 行 驶 ,则 发 动 机 极 易熄 火 。如 果 蒸 发器 的 安 装 改 为 与 汽 车 纵 剖 面 垂 直 , 虽 然 转 弯 所 产 生 的 侧 向 离 心 力 对 膜 片 的 影 响 可 以 消 除 ,但 加 减 速所 产 生 的惯 性 力 同样 会 使 膜 片 产 生 误 动 作 ;如 果蒸 发 器 水 平 安装 ,膜 片所 受 重 力 对 膜 片 作 用 产 生 误 动 作 。因 此 蒸 发 器 难 以适 应 电 子 时代 的 要 求 ,将 与 化 油 器 有 着 同样 的命 运 。

  ()液 化 石 油 气 (P 用 作 发 动机 燃 料 ,可 以 降低 尾 气 排 放 中 的 有 害气 体 成 分 ,提 高 燃 油 1 L G) 经济 性;

  () 对 于 用 机 械 “ 油器 ” 控 制 燃 料 供 给 量 的 L G 发 动 机 ( 一 代 L G 发 动 机 ) 需 要 2 化 P 第 P , 特 定 的 调 整 才 能 达 到 对 气 体 燃 料 的 较 好 控 制 及 降低 排 放 污 染 指 标 ,因此 这 种 发 动 机 不 能 满 足

  () 准 电控 L G 发 动 机 ( 二 代 L G 发 动机 ) 少 严 密 的 匹 配 ,其 排 放 指 标 不 够 完 善 ,还 3 P 第 P 缺 存在进 气管 回火的现象 ; () 电控 多 点 气 态 电 喷 L G 发 动 机 ( 三 代 L G 发 动 机 ) 用 了定 压 共 轭 供 气 系 统 , 使 发 4 P 第 P 采 动 机 的 燃 料 系 统 、燃 油 经济 性 和 排 放 性 能 都 得 到 改 善 ; () 电控 多 点 液 态 电 喷 L G 发 动 机 ( 四 代 L G 发 动 机 ) 燃 油经 济 性 优 于 汽 油 发 动 机 , 5 P 第 P 的 而其 排 放 性 能 与 电喷 汽 油 车 基 本 同一 水平 ;

  ()L G 汽 油两用汽 车的构造难 以兼顾两 种燃料发 动机 性 能的要求 ,因此 单燃料 L G 汽 6 P - P

  车 更有发展前 途; () 对 大 批 量 生 产 的 L G 汽 车 ,应 有 统 一 的质 量 、 排 放 等 指 标 标 准 。用 现 代 新 技 术 改进 7 P

  【】 范 守 林 ,朱 大 林 .液 化 石 油 气 一 油 双 燃 料 汽 车 [] 城 市 公 用 事 业 , 97 () 35 l 汽 J 19 , 2 : - I】 钱 一 人 .现 代 汽 车 发 动 机 电子 控 制 [ ] 上 海 :上 海 交 通 大 学 出版 社 ,9 9 2 M 19.

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  K e r s e g n ;i u fe to e m a ; e ; ef rm n e y wo d  ̄ n i e l e d p r lu g q i e s f l p ro a c u