玉柴CNG天然气发动机技术.pdf

玉柴机器股份有限公司玉柴机器股份有限公司玉柴机器股份有限公司玉柴机器股份有限公司玉柴机器股份有限公司玉柴机器股份有限公司玉柴机器股份有限公司玉柴机器股份有限公司 Yuchai Machinery Co Ltd Yuchai Machinery Co Ltd http 玉柴LNG CNG发动机介绍 玉柴玉柴玉柴玉柴玉柴玉柴玉柴玉柴LNG CNGLNG CNGLNG CNGLNG CNGLNG CNGLNG CNGLNG CNGLNG CNG发动机的开发发动机的开发发动机的开发发动机的开发发动机的开发发动机的开发发动机的开发发动机的开发 2004年7月 玉柴与美国WOODWARD公司合作 成功开发了YC6112CNG发动机 2005年7月 玉柴独立进行了YC6105CNG发动机 的开发 2005年11月 玉柴和美国Econtrols Inc 公司合作 实 现了发动机控制系统技术的更新 与世界一流的 CNG发动机制造技术保持同步 此外 玉柴正在着手开发欧 欧 的CNG发动机 以满足将来日益严格的排放法规 在LPG LNG CNG开发方面 玉柴的合作伙伴 荷兰荷兰荷兰荷兰DELTEC公司公司公司公司 荷兰荷兰荷兰荷兰TNO皇家研究院皇家研究院皇家研究院皇家研究院 美国美国美国美国Econtrols Inc 公司公司公司公司 美国美国美国美国WOODWARD公司公司公司公司 意大利意大利意大利意大利LANDI公司公司公司公司 美国美国美国美国IMPCO公司公司公司公司 日本日本日本日本NGK公司公司公司公司 玉柴LNG CNG发动机主要产品玉柴LNG CNG发动机主要产品 单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射 LPGLPGLPGLPG 单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射 CNG LNGCNG LNGCNG LNGCNG LNG 1220 1300 1280 1300 1350 1300 1140 1300 1200 1300 214 2100 228 2100 250 2100 205 2100 221 2100 9 839L 6L 6L 6L 6缸缸缸缸国国国国 YC6M290N 30 YC6M310N 30 YC6M340N 30 YC6M280P 30 YC6M300P 30 单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射 CNG LNGCNG LNGCNG LNGCNG LNG 850 1400 980 1400 170 2300 191 2300 7 8L 6L 6L 6L 6缸缸缸缸国国国国 YC6G230N 40 YC6G260N 40 单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射 LPGLPGLPGLPG 850 1400162 2300YC6G220P 30 单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射 CNG LNGCNG LNGCNG LNGCNG LNG 850 1400 980 1400 170 2300 191 2300 7 8L 6L 6L 6L 6缸缸缸缸国国国国 YC6G230N 30 YC6G260N 30 单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射 CNG LNGCNG LNGCNG LNGCNG LNG 710 710 710 710 1500150015001500 650 650 650 650 1500150015001500 155 2500155 2500155 2500155 2500 140 2500140 2500140 2500140 2500 6 5L 6 6 5L 6 6 5L 6 6 5L 6 缸缸缸缸国国国国 YC6J210N 30YC6J210N 30YC6J210N 30YC6J210N 30 YC6J190N 30YC6J190N 30YC6J190N 30YC6J190N 30 单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射单点燃气喷射 CNG LNGCNG LNGCNG LNGCNG LNG 650 1400650 1400650 1400650 1400132 2300132 2300132 2300132 23005 2L 45 2L 45 2L 45 2L 4缸缸缸缸国国国国 YC4G180N 30YC4G180N 30YC4G180N 30YC4G180N 30 喷油系统喷油系统喷油系统喷油系统 最大扭矩最大扭矩最大扭矩最大扭矩 转速转速转速转速 N mN mN mN m rpm rpm rpm rpm 额定功率额定功率额定功率额定功率 转速转速转速转速 kW rpmkW rpmkW rpmkW rpm 排量排量排量排量 缸数缸数缸数缸数排放排放排放排放机型机型机型机型 YC4GYC4GYC4GYC4G系列系列系列系列LNG CNGLNG CNGLNG CNGLNG CNG发动机技术参数发动机技术参数发动机技术参数发动机技术参数 缸径缸径缸径缸径 行程行程行程行程 mm 112 132 排排排排 量量量量 L 5 2 功率功率功率功率 转速转速转速转速 kW rpm YC4G180N 132 2300 最大扭矩最大扭矩最大扭矩最大扭矩 N m rpm YC4G180N 650 1400 排放排放排放排放 欧欧欧欧 噪音噪音噪音噪音 93 dB YC6JYC6JYC6JYC6J系列系列系列系列LNG CNGLNG CNGLNG CNGLNG CNG发动机技术参数发动机技术参数发动机技术参数发动机技术参数 缸径缸径缸径缸径 行程行程行程行程 mm 105 125 排排排排 量量量量 L 6 454 压缩比压缩比压缩比压缩比 11 功率功率功率功率 转速转速转速转速 kW rpm YC6J190N 140 2500 YC6J210N 155 2500 最大扭矩最大扭矩最大扭矩最大扭矩 N m rpm YC6J190N 640 1500 YC6J210N 710 1500 排放排放排放排放 欧欧欧欧 欧欧欧欧 噪音噪音噪音噪音 93 dB YC6GYC6GYC6GYC6G系列系列系列系列LNG CNGLNG CNGLNG CNGLNG CNG发动机技术参数发动机技术参数发动机技术参数发动机技术参数 缸径缸径缸径缸径 行程行程行程行程 mm 112 132 排排排排 量量量量 L 7 8 压缩比压缩比压缩比压缩比 11 功率功率功率功率 转速转速转速转速 kW rpm YC6G230N 170 2300 YC6G260N 191 2300 最大扭矩最大扭矩最大扭矩最大扭矩 N m rpm YC6G230N 850 1400 YC6G260N 980 1400 排放排放排放排放 欧欧欧欧II 欧欧欧欧 欧欧欧欧 噪音噪音噪音噪音 93 dB YC6MYC6MYC6MYC6M系列系列系列系列LNG CNGLNG CNGLNG CNGLNG CNG发动机技术参数发动机技术参数发动机技术参数发动机技术参数 缸径缸径缸径缸径 行程行程行程行程 mm 120 145 排排排排 量量量量 L 10 功率功率功率功率 转速转速转速转速 kW rpm YC6M290N 214 2100 YC6M310N 228 2100 YC6M340N 250 2100 最大扭矩最大扭矩最大扭矩最大扭矩 N m rpm YC6M290N 1220 1300 YC6M310N 1280 1300 YC6M340N 1350 1300 排放排放排放排放 欧欧欧欧 欧欧欧欧 噪音噪音噪音噪音 93 dB 玉柴玉柴玉柴玉柴CNGCNGCNGCNG发动机原理图发动机原理图发动机原理图发动机原理图 电控调压器电控调压器电控调压器电控调压器 技术特点技术特点技术特点技术特点 美国美国美国美国EcontrolsEcontrolsEcontrolsEcontrols公司的控制系统公司的控制系统公司的控制系统公司的控制系统 先进先进先进先进 的控制理论和策略保证发动机长寿命的控制理论和策略保证发动机长寿命的控制理论和策略保证发动机长寿命的控制理论和策略保证发动机长寿命 可靠的运行可靠的运行可靠的运行可靠的运行 电控单点喷射电控单点喷射电控单点喷射电控单点喷射 创新的使用电控调压器创新的使用电控调压器创新的使用电控调压器创新的使用电控调压器 代替代替代替代替 传统的燃气喷嘴传统的燃气喷嘴传统的燃气喷嘴传统的燃气喷嘴 为用户大幅度的降低购为用户大幅度的降低购为用户大幅度的降低购为用户大幅度的降低购 买成本和使用成本买成本和使用成本买成本和使用成本买成本和使用成本 增压中冷增压中冷增压中冷增压中冷 稀薄燃烧稀薄燃烧稀薄燃烧稀薄燃烧 增压中冷能大大提高发动机的动力性能增压中冷能大大提高发动机的动力性能增压中冷能大大提高发动机的动力性能增压中冷能大大提高发动机的动力性能 稀薄燃烧能稀薄燃烧能稀薄燃烧能稀薄燃烧能 有效降低发动机的热负荷有效降低发动机的热负荷有效降低发动机的热负荷有效降低发动机的热负荷 提高发动机的可靠性提高发动机的可靠性提高发动机的可靠性提高发动机的可靠性 使用使用使用使用 先进的高速电磁阀先进的高速电磁阀先进的高速电磁阀先进的高速电磁阀 300Hz 300Hz 300Hz 300Hz 技术控制增压压力技术控制增压压力技术控制增压压力技术控制增压压力 保证发动保证发动保证发动保证发动 机稳定可靠的运行机稳定可靠的运行机稳定可靠的运行机稳定可靠的运行 热效率热效率热效率热效率 排温与燃烧不稳定性与过量空排温与燃烧不稳定性与过量空排温与燃烧不稳定性与过量空排温与燃烧不稳定性与过量空 气系数的关系曲线气系数的关系曲线气系数的关系曲线气系数的关系曲线 25 27 29 31 33 35 37 39 11 11 21 31 41 51 61 71 81 92 过量空气系数 热效率 热效率 热效率 热效率 880 800 720 640 稀薄燃烧相对于当量燃烧的优势稀薄燃烧相对于当量燃烧的优势稀薄燃烧相对于当量燃烧的优势稀薄燃烧相对于当量燃烧的优势 1 经济性更好经济性更好经济性更好经济性更好 从上图曲线可以看出 稀薄燃烧 1 5左右 比当 量燃烧 1 的热效率高15 左右 热效率高低直接反 映到经济性上 2 排温更低排温更低排温更低排温更低 可靠性更好可靠性更好可靠性更好可靠性更好 从上图曲线可以看出 稀薄燃烧比当量燃烧的排温要 低100 以上 排温的高低直接影响了发动机的可靠性 3 排放更低排放更低排放更低排放更低 采用稀薄燃烧可以有效降低NOx的排放 使采用稀燃 的发动机排放值远低于当量燃烧的发动机排放值 0 4 8 12 16 20 24 28 11 11 21 31 41 51 61 71 81 92 NOx g kwh 0 1 2 3 4 5 6 7 CO 0 1 HC 0 4 氧化催化氧化催化氧化催化氧化催化 转换装置转换装置转换装置转换装置 Catalyst NOx HC CO HC CO g kwh 单燃料气体发动机的排放与过 量空气系数的关系 环境的修正环境的修正环境的修正环境的修正 本系统的创造性设计是引入了对环境的修正本系统的创造性设计是引入了对环境的修正本系统的创造性设计是引入了对环境的修正本系统的创造性设计是引入了对环境的修正 通通通通 过环境传感器过环境传感器过环境传感器过环境传感器 对各地区不同的海拔对各地区不同的海拔对各地区不同的海拔对各地区不同的海拔 相同地区不同相同地区不同相同地区不同相同地区不同 季节和天气变化进行修正季节和天气变化进行修正季节和天气变化进行修正季节和天气变化进行修正 使空燃比使空燃比使空燃比使空燃比 A FA FA FA F 控制更控制更控制更控制更 精确精确精确精确 发动机运行更稳定发动机运行更稳定发动机运行更稳定发动机运行更稳定 适应能力更强适应能力更强适应能力更强适应能力更强 单缸独立高能点火单缸独立高能点火单缸独立高能点火单缸独立高能点火 ECMECMECMECM集成了点火模块和点火驱动功能集成了点火模块和点火驱动功能集成了点火模块和点火驱动功能集成了点火模块和点火驱动功能 系统系统系统系统 集成度高集成度高集成度高集成度高 降低成本降低成本降低成本降低成本 提高可靠性提高可靠性提高可靠性提高可靠性 火花塞选火花塞选火花塞选火花塞选 用世界知名的用世界知名的用世界知名的用世界知名的 火花塞火花塞火花塞火花塞 稳定工作寿命达稳定工作寿命达稳定工作寿命达稳定工作寿命达 到到到到 万公里万公里万公里万公里 是普通火花塞寿命的是普通火花塞寿命的是普通火花塞寿命的是普通火花塞寿命的 倍倍倍倍 真正为用户带来高效率和高回报真正为用户带来高效率和高回报真正为用户带来高效率和高回报真正为用户带来高效率和高回报 点火线圈直点火线圈直点火线圈直点火线圈直 接与火花塞接触接与火花塞接触接与火花塞接触接与火花塞接触 减少了传统的易损坏的高压减少了传统的易损坏的高压减少了传统的易损坏的高压减少了传统的易损坏的高压 导线导线导线导线 安全可靠安全可靠安全可靠安全可靠 全工况闭环控制全工况闭环控制全工况闭环控制全工况闭环控制 自学习功能自学习功能自学习功能自学习功能 全工况闭环控制能保证发动机时刻工作在标全工况闭环控制能保证发动机时刻工作在标全工况闭环控制能保证发动机时刻工作在标全工况闭环控制能保证发动机时刻工作在标 定的最佳区域内定的最佳区域内定的最佳区域内定的最佳区域内 自学习功能能提高发动机的自学习功能能提高发动机的自学习功能能提高发动机的自学习功能能提高发动机的 动态响应性能动态响应性能动态响应性能动态响应性能 完善的故障诊断功能完善的故障诊断功能完善的故障诊断功能完善的故障诊断功能 2 0NMHC 0 55 CH4 1 1 4 0欧欧欧欧 3 5NMHC 0 55 CH4 1 1 4 0欧欧欧欧 5 0NMHC 0 78 CH4 1 6 5 452008 1 1欧欧欧欧 每缸排气量每缸排气量每缸排气量每缸排气量 0 7升升升升 且额定转速且额定转速且额定转速且额定转速 3000r min 欧欧欧欧 为为为为ETC循环法 循环法循环法循环法 4 0 4 5 CO 一氧化碳一氧化碳一氧化碳一氧化碳 g kwh 0 15 0 61 85k W 0 15 7 0 1 12003 9 1欧欧欧欧 0 36 85kW 8 0 1 12001 9 1欧欧欧欧 PT 微粒微粒微粒微粒 g kwh NOx 氮氧化合氮氧化合氮氧化合氮氧化合 物物物物 g kwh HC 碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物碳氢化合物 g kwh 实实实实 施施施施 日日日日 期期期期 排排排排 放放放放 标标标标 准准准准 中国的排放法规的限值及实施日期 CNG 玉柴欧 CNG发动机排放指标 4 320 811 02YC6G260N 204 4 380 881 21YC6G230N 203 6 560 341 33YC6J210N 202 6 820 291 26YC6J190N 201 CNG NOxHCCO 排放指标 g Kw h 使用燃料发动机型号序号 玉柴欧 欧 CNG发动机排放指标 0 03 0 02 0 05 0 04 CO 2 301 030 003YC6G260N 404 2 180 950 001YC6G230N 403 4 211 180 01YC6G260N 302 2 991 170 01YC6G230N 301 CNG NOxCH4NMHC ETC循环排放指标 g Kw h 使用燃料发动机型号序 号 YC6G230N 20型230马力CNG发动机 配11米公交车整车性能 35 27 60 70换档加速时间 s 85 左后侧 83 2 右后侧 84 噪声 db 31 8 50 km h百公里气耗 m3 11 6km h爬上20 斜坡匀速爬坡 能力 45 27 4 20 70四档