CNG培训教材(罗瓦托)定版

DCAD/DSR黄润森CNG培训东风雪铁龙欢迎您DCAD/DSR黄润森CNG培训汽车构造总装新员工培训神龙富康轿车压缩天然气（CNG）DCAD/DSR黄润森CNG培训第一节天然气汽车概述一、天然气汽车的分类1、按储存方式分压缩天然气汽车——CompressedNaturalGasVehicle简称CNGV，储存的天然气量相对较少，且储存容器的重量造成整车重量增加很多。液化天然气汽车——LiquefiedNaturalGasVehicle简称LNGV，天然气的储存密度大为增加，但整车成本增加很多，且储存容器的热交换，造成容器内的压力升高，在一定条件下，将向外界排出天然气，以避免容器内的压力升高，保证安全使用。吸附天然气汽车——AdsorbedNaturalGasVehicle简称ANGV，天然气储存的一个研究方向，目前还没有成熟的产品投入商业使用。DCAD/DSR黄润森CNG培训2、按使用燃料种类：单一燃料的CNG汽车使用按照CNG特性设计的发动机，整车性能大为提高，但由于使用条件的限制，使用量较少，单车成本高。汽油—CNG两用燃料汽车在汽油车的基础上增加CNG系统而成的既能使用CNG、又能使用汽油的两用燃料车；目前广泛使用，改装方便、成本低，但整车性能下降较多。柴油—CNG双燃料汽车在柴油车上增加CNG系统而成的能够单独使用汽油，又能使用CNG—柴油混合燃料的双燃料车。控制较为复杂，天然气的替代率低、成本相对较高。DCAD/DSR黄润森CNG培训二、天然气汽车特点1、排放性能天然气作为一种气体燃料，与空气混合更均匀，燃烧更加充分，排放的CO、HC等有害物质更少；其他一些没有受排放法规控制的有害成分（如对区域环境影响的毒性物质、烟雾、酸性物质等也比汽油、柴油要少；在所有碳氢燃料中，天然气的碳氢比小，碳与氢的比例为4：1，CO2排放量比汽油少25%左右，有利于保护全球的环境质量。发达国家基于天然气的这一特性，将天然气确定为真正的清洁燃料而加于推广使用。DCAD/DSR黄润森CNG培训2、经济性维护费用：天然气不会稀释润滑油，燃烧后没有积碳，可减少发动机磨损，延长润滑油更换周期，维护保养费用低，延长发动机寿命；燃料费用：按1立方米天然气相当1.1升汽油计算，可减少燃料费用50%以上。使用CNG作为汽车燃料，可大大降低燃料费用。DCAD/DSR黄润森CNG培训3、动力性目前的CNG车基本是在汽油车上增加CNG系统而成的两用燃料车，发动机的压缩比、点火系统、进气系统等均没有变动，使用CNG时的性能没有得到充分发挥。天然气的理论空燃比为16.7：1，在进入发动机时，天然气将占有约10%的体积空间，导致吸入发动机的空气量减少约10%，进气效率下降，从而引起动力性的下降。DCAD/DSR黄润森CNG培训天然气性质稳定，燃烧速度慢，点燃需要更多的能量；与使用汽油相比，使用CNG时的动力性下降在15%以内。4、安全性天然气性质稳定，密度小，自燃温度高，安全性好于汽油燃料。并且系统部件的设计、生产、检验充分考虑了安全性：储气瓶必须有指定的专业厂家设计生产；承压能力是CNG工作压力的数倍；储气瓶阀上设有安全阀、手动截止阀，保证安全使用和便于维护；每一只储气瓶出厂前都进行了严格的检验；并且减压器上设有安全阀，保证在系统出现故障时的安全性。国内外的使用经验表明，因CNG系统发生的安全事故要远低于汽油车、柴油车。DCAD/DSR黄润森CNG培训5、续驶里程压缩储存天然气，储存燃料的能量密度低，相同体积的储存容器，续驶里程仅相当于汽油的1/4，且储存容器的重量大，导致整车自重增加。对于小型车，在设计时考虑到自重增加的限制，以及车上有限的空间，不允许安装过多、过大的天然气储气瓶，使用天然气的续驶里程较少。DCAD/DSR黄润森CNG培训第二节天然气及其特性一、用途广泛的天然气我国有非常丰富的天然气资源；基于能源的综合利用和环境保护的需要，世界上许多国家和地区在汽车上推广使用天然气为燃料；在汽车上应用天然气已有数十年的历史，但初期基本为在用车的改装；随着我国各级政府推广力度的加大，各汽车厂纷纷推出天然气汽车车型。DCAD/DSR黄润森CNG培训二、天然气天然气——NaturalGas，简称NG；天然气的主要成分为甲烷（CH4）；甲烷的特性决定了天然气的性能；产地不同，天然气中的甲烷含量不同。三、天然气的特性1、比重常温、常压下的甲烷、天然气以及与空气的比值：DCAD/DSR黄润森CNG培训单位比重与空气比重的比值甲烷Kg/m30.7155%天然气Kg/m30.7860%天然气比重小于空气，当从储存容器、管道中泄漏出来后，天然气将向上移动，扩散到空气中。DCAD/DSR黄润森CNG培训2、热值热值是指单位重量或体积的燃料完全燃烧后产生的热量，分为高热值和低热值。天然气主要成分的热值：成分高热值104（kJ/kg)低热值104（kJ/kg)甲烷5.555.01DCAD/DSR黄润森CNG培训汽油的低热值为4.44×104kJ／kg；天然气的单位重量热值高于汽油；按体积计量计算，１立方米天然气的热值高于1升汽油的热值；（数值计算：1立方米天然气相当于1.1升汽油的热量）。DCAD/DSR黄润森CNG培训3、状态、沸点在常温、常压下，天然气为气体状态；甲烷的沸点-162°C，在此温度以上，天然气呈气态。由于非常低的沸点，天然气非常难于液化，一般采用气体状态储存和输送天然气。4、颜色、味道和毒性甲烷（天然气）是一种无色、无味的物质，且没有毒性；天然气在空气中的浓度较高时，对人体有一定的麻醉作用。为便于识别其在空气中的存在，在生产过程中添加了少量的臭味剂(硫醇、硫醚等物质)。DCAD/DSR黄润森CNG培训5、点火（爆炸）极限气态的天然气与空气形成混合气，混合气浓度在一定范围内时能够被点燃、燃烧，超过这个范围将不能被点燃，这个范围的上下限即为点火下限和点火上限。点火上限和点火下限分别为5%和15%。6、理论空燃比单位重量（或体积）燃料完全燃烧需要的空气重量（或体积）即为该燃料的理论空燃比；汽油、甲烷的（重量）理论空燃比分别为14.7、16.7；（LPG为15.8）相同质量的燃料完全燃烧，天然气需要更多的空气；按照体积计算，天然气的理论空燃比约为和10：1；DCAD/DSR黄润森CNG培训7、辛烷值辛烷值是燃料抗爆震燃烧的能力，辛烷值越高，表示抗爆性越好，发动机可以采用更高的压缩比。目前使用的汽油辛烷值一般为90、93；而天然气的辛烷值一般在120—130之间，其抗爆性要好于汽油。8、自燃温度在没有外界火源的条件下，由于天然气内部的氧化、本身温度或介质温度变化而引起天然气自行着火燃烧，天然气自行着火燃烧的最低温度即为自燃温度；天然气的自燃温度为630—730度；汽油的自燃温度为220—471度；较高的自燃温度表明天然气的安全性好于汽油。DCAD/DSR黄润森CNG培训9、起燃方式天然气自燃温度高，难于压燃，适宜外火源点燃，同时高的辛烷值，适合在较高的压缩比下点燃工作。天然气在汽车上使用一般采取两种方式工作：在天然气单燃料或两用燃料车上，采用电火花点燃的工作方式；在柴油／天然气双燃料车上，在天然气工作时，一般喷射少量的柴油，利用被压燃的柴油点燃天然气的工作方式。DCAD/DSR黄润森CNG培训四、车用天然气技术要求国家标准GB18047-2000《车用压缩天然气》对车用压缩天然气的规定是：项目技术指标高位发热量＞31.4MJ/m3总硫（以硫计）≤200mg/m3硫化氢（H2S）≤15mg/m3二氧化碳（CO2）≤3.0%（V/V）氧气（O2）≤0.5%（V/V）水露点（℃）在汽车驾驶的特定地理区域内，在最高操作压力下，水露点不应高于-13℃；当最低气温低于-8℃，水露点应比最低气温低5℃说明：本标准中气体体积的标准参比条件是101.325kPa，20℃DCAD/DSR黄润森CNG培训用户应使用符合标准的天然气。所用天然气硫化氢、硫、二氧化碳、水露点超标，会造成系统器件腐蚀或管、孔冻堵。DCAD/DSR黄润森CNG培训五、天然气的储存常温、常压下的天然气密度非常低，为有效的储存天然气，一般采用以下方式储存天然气，以提高天然气的储存压力：压缩天然气——CompressedNaturalGas简称CNG，汽车上使用的CNG的最高压力为20MPa（相当于将天然气压缩200倍）；液化天然气——LiquefiedNaturalGas简称LNG，液化后的天然气的密度是常温、常压下的气态天然气密度的625倍；吸附天然气——AdsorbedNaturalGas简称ANG，储存的能量密度介于CNG和LNG之间，且储存压力大为降低（在4MPa左右）。DCAD/DSR黄润森CNG培训第三节CNG供气系统一、CNG系统分类1、混合器方式的开环供给系统：类似于汽油机化油器技术的CNG系统，利用发动机的真空度进行供气，使用在化油器式汽车上；2、混合器方式的闭环供给系统：在开环供给系统的基础上增加闭环控制系统而成，应有在电喷车上；3、CNG燃料喷射系统：不同于以上两种系统，供气方式由依靠发动机真空度的被动供气发展到利用燃料的压力主动供气。DCAD/DSR黄润森CNG培训二、通常采用的CNG燃气系统目前，国内外的电喷车上普遍采用混合器方式的闭环控制系统；采用混合器方式的闭环控制系统匹配的两用燃料汽车，其动力性、排放性能、燃料经济性等指标完全能够满足国家有关标准的规定和使用的要求。DCAD/DSR黄润森CNG培训1、系统主要装置件机械结构器件：CNG气瓶（附有瓶阀开关、安全阀）、加气阀、高压气管、CNG减压器（附有电磁阀、压力表）、低压气管、步进电机阀、混合器、循环水管等。电气（电子）控制器件：控制盒、转换开关、强制启动开关（包括气量显示）、控制器、点火时间调节器、仿真器、继电器、连接线束等。DCAD/DSR黄润森CNG培训2、加气过程CNG加气阀为单向阀式加气装置。加气时，将加气机的加气枪嘴插入加气阀的加气孔内，打开气瓶瓶口阀，将加气阀手柄扳到加气位置（逆时针旋转至不能拧动），CNG由加气枪经加气口、高压气管、气瓶瓶口阀，以20MPa压力充装CNG气瓶。加气结束后，将加气阀手柄扳到供气位置（顺时针旋转至不能拧动为止），取出加气枪嘴。DCAD/DSR黄润森CNG培训3、CNG系统工作原理高压的CNG出气瓶后，经过高压气管、CNG加气阀后进入减压器，经过减压器进气口处过滤（并由装在进气口端部的压力表显示压力）后进入减压器一、二腔减压，由于此时减压器电磁阀（控制气体从二级腔进入三级腔的开关）是打开的，CNG气体再次减压（调整螺钉）后进入三级腔。经燃气胶管进入步进电机阀；控制器根据尾气氧浓度、节气门位置、曲轴转速、发动机冷却水温度等信号驱动步进电机阀中活塞杆的升降，从而控制天然气进气量大小，实现气量控制。经过步进电机阀后，天然气经过节气门前部安装的混合器处被吸入发动机进气支管，再由进气支管进入发动机汽缸内被点燃。DCAD/DSR黄润森CNG培训CNG供气系统布置简图DCAD/DSR黄润森CNG培训4、油气转换过程用油转换到用气：将驾驶室内的转换开关转到用油位置（此时用油指示灯亮），启动车辆预热。再将转换开关按到用气位置，临界指示灯点亮；然后逐渐加大油门，使发动机转速大于2500rpm，此时临界指示灯闪烁；松开油门，在发动机转速低于2000rpm时，用油指示灯和临界指示熄灭，而用气指示灯亮即转换为用气状态。并且气量指示灯根据气瓶中的存储量显示剩余气量。DCAD/DSR黄润森CNG培训在转换开关转至用气位置后，控制器电路接通，点火时间调节器将发动机点火角提前至使用天然气设置的提前角值。由于CNG减压器电磁阀打开,控制器依据节气门开启度信号、曲轴位置信号、氧传感器信号控制步进电机阀的开启大小，适时调节CNG流量（调节空燃比）；同时仿真器使原车喷油器停止喷油。CNG控制器与原车电脑联合工作，它向原车电脑发出=1的假信号以保证汽车各相关系统工作正常。控制器亦具有在冷启动、急加速、满负荷、急减速等各种工况下迅速调