第7章-燃气汽车

1第7章燃气汽车7.1燃气汽车的发展7.2燃气汽车发动机的结构与原理7.3燃气汽车的供气方式及其特点7.4预混合点燃式压缩天然气汽车7.5预混合压燃式天然气—柴油双燃料汽车7.6液化石油气汽车7.7液化天然气汽车27.1燃气汽车的发展天然气汽车与燃油车比较：CO2比燃油车低25％，CO减少89.73％，HC化台物低80％，非甲烷烃类减少52.8％；SO2低70.5％，SO低99.99％；Pb减少到零；颗粒杂质减少1.67％；噪声降低40％。3有两套燃料供应系统；需点火装置，两种燃料点火时间不同有两套燃料供应系统，但不需点火装置；天然气与柴油混合燃料的汽车燃气汽车分类据燃气种类、使用形态、使用方法分：吸附天然气汽车：以中压状态储存在吸附罐内活性炭中的天然气为燃料的汽车4国外燃气汽车发展历程1872发明了天然气发动机。第一次世界大战期间，天然气开始用在汽车上。20世纪30年代，天然气燃料汽车由意大利人率先采用。1938年，前苏联就研制出两种压缩天然气汽车。1996年，独联体国家天然气汽车已达47万辆。1969年，天然气汽车改装系统引入美国。到1998年，日本全国共有LPG汽车45万辆。近年来，各国对天然气的燃烧和排放特性、天然气供给的计量和控制系统、理想配比发动机技术、稀薄燃烧技术、柴油—天然气双燃料发动机技术、天然气喷射发动机技木及轻质储气瓶等——开展了大量的试验研究。5我国燃气汽车的发展历程50年代，开展了有关天然气汽车的研究80年代中期，四川省率先在国内提出“以气代油”，发展天然气汽车。1988年从新西兰和澳大利亚引进50套车用装置和一套高压充气站设备进行示范，随后在四川南充石油机械厂开始了天然气汽车专用装置的研发工作。截止到2000年10月，12个示范城市燃气汽车保有量约7.12万辆，CNG和LPG加气站约240个。预计到2010年，CNG汽车l00万辆、LPG汽车50万辆。67.2燃气汽车发动机的结构与原理发动机形式及其特点油、汽双燃料发动机：据负荷变化控制气体燃料调节阀，并保持一定的柴油喷射量(约占满负荷油量的10％)作为引燃油量。纯气体燃料发动机：利用节气门根工况要求实现对混合气量的控制，可燃混合气一般用火花塞点火。7天然气发动机工作原理减压——混合——进气缸——点燃8内燃机的一个工作循环：进气过程：向气缸供给足够的可燃混合气；压缩过程：将进入气缸的可燃混合气压缩，提高其压力和温度；燃烧膨胀过程：用电火花点燃被压缩的可燃混合气，燃烧的气体温度、压力升高而膨胀，推动活塞运行；排气过程：燃烧后的废气排出气缸。一个作循环完成时间：在活塞上下一次(曲轴转一圈)内完成的——二冲程发动机；在活塞上下二次的时间内(曲轴转两圈)完成的——四冲程发动机。9概念气缸排量（气缸工作容积）Vs：活塞从上止点到下止点所扫过的气缸容积。发动机排量（发动机工作容积）：多缸发动机各气缸工作容积的总和。燃烧室容积(气缸余隙容积)Vc：当活塞在上止点时，活塞顶上方的容积。气缸总容积：Va=Vs+Vc点燃式、压燃式——与燃料性质密切相关汽油：沸点低，易汽化和点燃——空气和汽油混合气点燃做功；柴油：比重大，不易汽化和点燃，但在高温高压下自燃温度低——压缩空气，使其温度超过柴油的自燃温度，这时喷入柴油，经短暂混合后自行着火燃烧做功。10压缩比定义：压缩前气缸中气体的最大容积Va与压缩后的最小容积Vc之比。经济压缩比：越大：气体的压力、温度越高——混合气燃烧速度越快、作功膨胀越充分——发动机功率越大、循环热效率越高——经济性越好。过大：爆燃和表面点火（炽热点火或早燃）天然气发动机：由于天然气辛烷值高(辛烷值为130)，适宜的压缩比范围较高，为l0—12，极限压缩比可达15——天然气既适宜点燃式发动机又适宜压燃式发动机。111213燃气汽车与燃油汽车的差异：燃气系统的专用装置元件的安装位置上。燃气供给系统元件(减压调节器，混合器等)均安装在发动机舱内。不同车型的主要差异：储气瓶数量和安装位置不同，或加气口、主控阀、手动截止阀等元件安装位置有所不问。147.3燃气汽车的供气方式及其特点供气方式意义：运行发动机的动力性、经济性、安全可靠性、排放性能。方式：缸外：进气道混合器预混合供气—对发动机供气；缸外进气阀处喷射供气—对每一个缸定时、定量供气。空气量受供（燃）气的影响。缸内：高压喷射供气—大型或高速发动机（压缩比大）低压喷射供气—压缩比小的点燃式发动机151617空气废气18工作原理气体燃料通过调压器按一定比例在混合器中与空气混合，由发动机吸入气缸点燃做功——适宜改装车。机外混合方式形成的混合气较均匀，控制系统较简单，但安全性差。7.4预混合点燃式压缩天然气汽车——两用车19油气两用车改装系统储气部件：储气瓶、充气阀、高压线及高压接头，手动截止阀、气压显示装置。燃气供给部件：天然气过滤器、减压调节器、混合器、低压气软管及循环水软管、燃料转换部件：燃料转换开关。控制部件：天然气电磁阀、汽油电磁阀、空燃比调节器、点火时间转换器、电控单元。205-减压阀（总成）；7-混合器；9-压力传感器；10-化油器；15-点火时间转换器；16-油气转换开关油箱21TP：设计压力FP：工作压力储气装置227.5预混合压燃式汽车——天然气—柴油双燃料工作原理以压燃少量柴油喷入气缸作“引燃燃料”，以压缩天然气为主燃料，通过混合器同空气混合进入气缸，在压缩行程的活塞接近上止点时，被压燃的柴油点燃。特点双燃料：柴油作引燃燃料，天然气为主燃料；柴油为主燃料。节约改装费：柴油车易改装为双燃料压燃式汽车；与改装成火花点燃的发动机汽车比，节约大量改装费。污染少、噪声低、发动机维修简单、发动机机油使用寿命长、发动机低速时扭矩大、气缸零件磨损少。23发动机控制保护系统：天然气供给控制阀门的传动装置；发动机从用柴油转换为使用双燃料工况的转换系统；发动机不工作时，排除两种燃料同时供给发动机可能性的天然气供给闭锁装置；天然气气瓶压力不足时，能自动转换发动机燃用柴油的自动转换装置。系统组成燃料供给系统：天然气混合器、天然气供气量控制阀、柴油供给系统(与柴油机相同)。1—2.5kPa20MPa或1.6MPa24天然气储存系统：压缩天然气气瓶、压力表、气瓶供气阀等。天然气的调节和供给系统：压缩天然气的高压减压阀、低压减压阀、天然气过滤器及开关阀；天然气加热器（热源：发动机冷却水）。其他部件：限压阀：防止高压减压阀失常造成中压管路压力超过允许值中压管路压力不足报警装置：防止压力过低而使后端系统元器件损坏、中压管路断裂或供气不正常。257.6液化石油气汽车分类——按燃料供给系统分单燃料汽车：液化石油气。两用燃料汽车：液化石油气、汽油转换使用，设两套燃料供给系统。双燃料汽车：液化石油气、柴油：压燃柴油引燃液化石油气和空气的混合物。特点污染少：液化石油气燃烧更完全，积碳少，噪声小；使用寿命长：减少发动机磨损；热值高——发动机动力性好；改装费用低。26降压、气化、调压1-点火开关；2-电磁阀继电器；3-开关；4-气瓶；5-冲入口；6、13-高压管路；7-滤清器；8-电磁阀；9-混合器；10-低速通道；11-主通道；12-负压通道；14-发动机；15-冷却水路；16-调节器燃气燃气空气混合物271-空气滤清器；2-混合器；3-汽油管；4-滤清器；5-发动机；6、14-电磁开关阀；7-汽油泵；8-汽油箱；9-燃料转换开关；10-通气管；11-金属气瓶；12-加气管；13-密封盖15-凝析油排出开关；16-蒸发调压器；17-液化石油气计量器；18-气管线。28燃气空气燃气空气297.7液化天然气汽车特点与汽油汽车比：辛烷值高—抗爆性好、燃烧安全、运输成本低。与压缩天然气比：储存效率高、钢瓶压力低、质量轻制气加工与储存技术复杂、成本高。必须采用可靠的蒸发气化系统。发动机运行时，天然气液态和气态并存（工作压力0.2MPa时，气瓶上部气态天然气流出；反之，下部液态天然气流出。）燃料供给系统液化天然气气瓶、阀门组件、调节器、管汇、压力泄放装置、蒸发器、电子控制系统。30蒸发器自动转换阀减压器混合器31思考题天然气发动机工作原理。内燃机的一个工作循环包括的四个环节。燃气汽车的供气方式。预混合点燃式压缩天然气汽车工作原理。预混合压燃式汽车——天然气—柴油双燃的工作原理、特点及其系统组成。液化天然气汽车。