文档介绍：天然气减压阀
摘要:G燃料发动机燃料供给系统的燃料压力变化,设计了与YC6112ZLQ型天然气发动机相对应的减压阀,对减压阀进行了总体结构设计,并对主要结构参数、减压阀的流量、减压阀的膜片尺寸、减压阀的弹簧参数进行了设计计算,结果表明所设计的减压阀 G燃料发动机的工作要求。
引言
天然气发动机的减压阀对混合的形成和燃烧过程的控制有着非常重要的影响,减压阀工作的可靠性及稳定性是混合气形成的关键因素之一。所以需要对天然气发动机供给系统的减压阀进行优化设计。
1 减压阀的总体性能要求
天然气经减压阀减压后至天然气气轨,然后由喷射器将天然气喷入气缸内。天然气由电控三通阀直接进入减压阀;在气瓶储气压力<11Mpa 时,天然气经电控三通阀后由增压泵将天然气增压至11Mpa,再进入减压阀。所对应的发动机为YC6112ZLQ 增压中冷柴油机的为改造的天然气发动机,减压阀在进口压力Pj 为11-20Mpa 时,出口压力Pc 保持在10Mpa。即减压阀进口压力Pj 的范围是:11Mpa≦Pj≦20Mpa,减压阀出口压力Pc 要求稳定在10Mpa。 G 的压力稳定在10Mpa,G 送至天然气共轨中。共轨与减压阀之间用管路连接,这就可以通过减压阀的稳压作用,使共轨中的天然气压力保持在10Mpa,进而达到精确的控制空燃比的目的。
2 减压阀的总体设计
减压阀应具有减压和稳压的作用。通过减压阀中启闭件的节流,可以实现减压作用。同时,通过对启闭件的启闭进行控制,可以实现稳压作用[2~3]。电控阀瓣式减压阀,即启闭件采用阀瓣式结构,对启闭件的控制采用步进电机进行控制。利用安装在天然气气轨上的压力传感器,实时测量天然气气轨的压力,并将气轨压力信号转变为电信号供ECU 处理。当气
轨压力小于10Mpa 时,ECU 控制步进电机动作,增加阀瓣的开度;当气轨压力大于10Mpa 时,ECU 控制步进电机动作,减小阀瓣的开度。可以根据理论计算或标定试验,ECU 计算出相应压力下的阀瓣开度及步进电机动作电流的持续时间和方向。电控阀瓣式减压阀的结构及控制策略,如图1 所示。
1-阀体;2-气轨;3-压力传感器;4-阀瓣
图1 电控阀瓣式减压阀结构及控制策略
弹簧膜片式减压阀,通过弹簧来设定出口压力,弹簧力的传递是通过膜片实现的。膜片对压力变化的灵敏度高于活塞对压力变化的灵敏度,因此弹簧膜片式气体减压阀性能较高, 能满足要求较高的气路系统的使用。
3 减压阀的结构参数设计
CNG 减压阀采用三级减压形式,G 减压至1Mpa 左右。在本设计中,所设计的减压阀是把11-20Mpa 的CNG 减压到
10Mpa。一级减压将11-20Mpa 的CNG 减压至10Mpa。
减压阀的流量
G 的量q' m(kg/h):
式中:
g e -发动机燃油消耗率,g/();
P max -发动机最大功率,Kw;
H u1 -发动机使用燃油的热值,KJ/Kg;
H u2 -CNG 的热值,KJ/Kg;
上述参数的取值: g e =210, P max =177, H u1 =42500, H u2 =50050。G 的量q' m。
减压阀质量流量qm(Kg/s):
式中:
μ-介质的流通