一、捷达双燃发动机介绍
大众公司推出了满足捷达电喷车特殊需要的Dream XXI燃气顺序喷射系统,并完成了与捷达电喷车的匹配工作,匹配后的CNG/汽油两用燃料车的动力性、排放性能、经济性都满足相关法规的要求。
双燃料发动机应该有2套基本系统:燃料供给系统和控制系统。燃料供给系统有并行的2路,一路是原汽油机上的燃油喷射系统,供给双燃料发动机工作所必须的引燃汽油量;另一路是燃气供给系统,供给可燃气体。因双燃料系统中的燃油供给系统与传统的燃油系统一样,下面就捷达的双燃料发动机的燃气系统进行说明。
二、捷达Dream XXI燃气喷射系统组成
捷达DreamXXI -N CNG两用燃料喷射系统的系统布置简图如图1所示:
按照完成的功能划分,Dream XXI燃气喷射系统可分为2个部分:CNG(压缩天然气)供给系统;CNG供给控制系统。前者实现CNG的随车储存、在各种管路内的输送、充装和向发动机喷射等功能;后者与原车的ECU配合,实现CNG的定时定量喷射。
(一)CNG供给系统
作用:充装、储存,并向发动机输送CNG,对CNG压力进行调节,并执行CNG的分配和喷射。
组成:储气瓶、储气瓶阀、导气管路、充气阀、供气(充气)管路、减压器、低压 管路、高频电磁阀组等,如图2所示。
1.储气瓶
作用:储存CNG的容器,最大工作压力20MPa ;
CNG储气瓶一般为中间圆柱体、两端椭圆形结构,在一端有储气瓶阀接口,整体为无缝结构。
(1)CNG储气瓶种类:
钢瓶—由无缝钢管经特殊工艺加工而成,重量大,价格便宜,不适合在小型车上使用;
复合材料气瓶—钢质和铝合金内衬,外部环向、纵向缠绕玻璃纤维或碳纤维。与钢瓶相比,质量约少30%~50%,但价格较高。主要有整体缠绕和半缠绕等几种类型。
(2)捷达电喷车使用的储气瓶
储气瓶一般布置在行李箱的里端;根据捷达车行李箱的容积,匹配了水容积为55L的储气瓶,如图3所示。
按照最大充装压力20MPa计算,55L储气瓶的最大充装量为11 m3压缩天然气(标准状态下)。
2.充气阀
作用:CNG加气站向储气瓶充装压缩天然气的接口。
根据不同地区的要求,捷达两用燃料车采用插销式或快装式充气阀。如图4所示充气阀内部结构为单向阀结构;外端为与加气枪连接的接口;内端为与充气管路(D6Xl钢管)连接的接口。
3.减压器
作用:将由储气瓶输出的最大压力为20MPa的CNG调节成满足发动机工作需要的具备一定压力的天然气。减压器进口压力最大20MPa、出口压力1.8bar。
减压器功能:将CNG压力调节至符合发动机工作需要的压力(减压过程),减压过程为吸热过程,需要吸收大量的热量,为保证减压器的正常工作,将发动机冷却液引入减压器内,为减压过程提供热量,在环境温度过低时使用CNG,一方面对发动机不利,同时不能为减压过程提供充足的热量,将导致工作不稳。通过减压器上的温度传感器测量其温度,通过设定,在温度低于限值时,只能使用汽油工作,温度升高到限值以上,才能使用CNG。在CNG的稳压腔上设有电磁截止阀,在停车或使用汽油工作时,电磁截止阀关闭,同时一级进口关闭;在使用CNG工作时,电磁截止阀打开。
捷达燃气喷射系统配置的减压器为R89/C型,如图5所示。
(1) R89/C型减压器为两级式结构。
(2) R89/C型减压器一级为减压腔,CNG在进入该腔后,压力降低到2.3bar。
(3) R89/C型减压器二级为稳压腔,一级腔输送来的低压天然气,经过调节后,通过稳压结构的作用,输出1.9bar稳定压力的天然气。
(4)为保证怠速时的稳定性和最佳的混合比,可将发动机进气管处的进气压力引入一级腔的平衡室,调节其工作过程。
(5)为避免因温度变化过大引起的工作不稳,在冷却液的出口处,安装有恒温结构,保证在正常状态下减压器腔内温度的恒定;在安装时需保证正确的冷却液流动方向,否则将造成液体不能流动,系统工作不稳。
(6)为避免因减压器故障造成的腔内压力异常升高,在一级腔内设有安全保护阀。
(7)在CNG进入一级腔之前的高压部分设有CNG过滤器。
4.高频电磁阀组
控制燃料喷射的部件,高频电磁阀数量与发动机气缸数量相同,每一个高频电磁阀控制一个气缸的燃料喷射。当发动机某一气缸需要燃料时,对应的高频电磁阀打开,喷入燃料,其它的高频电磁阀保持关闭,燃料的喷射量由高频电磁阀打开的时间决定,控制系统根据发动机所处的状态控制高频电磁阀打开的时间,高频电磁阀组结构如图6所示。