天然气(LNG)汽车简介

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1、LNG汽车简介 课件内容： 1、LNG简介。 2、LNG发动机介绍。 3、LNG车辆供气系统 。 4、LNG操作过程中的潜在危害。 5、LNG城市客车的日常维护及保养。 一、何为LNG LNG是英语液化天然气(liquefied natural gas)的缩 写。 天然气是在气田中自然开采出来的可燃气体，主 要成分是甲烷。LNG是将常压下气态的天然气冷 却至-162，使之凝结成液体。天然气液化后可 以大大节约储运空间和成本，而且具有热值大、 性能高等特点。 LNG无色、无味、无毒且无腐 蚀性。 密度。LNG密度取决于其组分，通常在430 kg/m3-470kg/m3之间，但是在某些情况下可高达

2、 520kg/m3。 LNG的特性。 温度。LNG的温度极低。其沸点在大气压力下约 为-160，并与其组分有关；在这一温度条件下 ，其蒸发气（表现为含水蒸气的白雾）密度高于 周围空气的密度。 体积。天然气气液体积比大致为600625:1。若 减压措施不当，将导致压力迅速升高。 热值。LNG热值为50Mj/kg左右 。 排放。LNG充分燃烧生成水和二氧化碳，所以排 放比较清洁，不会产生黑烟。 化学反应方程式：CH4+2O2=2H2O+CO2 辛烷值。LNG研究法辛烷值（RON）为130； 天然气是窒息性气体；LNG蒸气是无气味的。 天然气是易燃性气体（燃点538C）；在密闭空 间可能产生爆炸，其

3、爆炸极限为515。 附：部分常用燃料数据 天然气石油气柴油汽油 燃点（C）538490220427 对空气比重0.58-0.791.5-2/ 爆炸极限5%-15%1.7%-9.7%/ 热值（Mj/kg ） 5045.2246.0443.11 二、LNG发动机介绍。 LNG发动机与柴油机的差别。 1、燃料供给系统 取消了原柴油机燃油喷射系统相关的零部件，增加了 燃料电磁阀、电控调压器、混合器、滤清器等燃料供给 相关零部件组合。 2、点火系统 柴油机是压燃式发动机，而气体发动机由于受燃 料特性限制（抗爆振性能），采用的是与汽油机一 样的点燃方式。 3、控制系统 ECI EPR系统气体发动机是一种电

4、控发动机，对空 燃比、点火提前角和增压压力等实现了精确控制。 4、压缩比 根据这种燃料特性，一般天然气发动机压缩比高于 LPG发动机，但比柴油机低。压缩比的选取与燃料的抗 爆震性能相关，抗爆震性能是用燃料的辛烷值来衡量， 辛烷值越高抗爆震性能越好，常用的几种燃料按抗爆震 性能由高到低排序依次为：柴油、天然气（甲烷）、丙 烷、丁烷（LPG是丙烷和丁烷的混合物）和汽油。 5、空燃比控制 气体发动机通过安装在发动机排气管上的氧传感器测 量排气中的氧浓度，计算出混合气空燃比。发动机控制 系统修正气体燃料供给量，实现全工况闭环控制，精确 控制空燃比，使混合气在缸内燃烧最优化。 6、增压控制 增压中冷能大

5、大提高发动机的动力性能。ECI EPR系 统气体发动机对增压压力进行了控制，保证发动机具有 理想的扭矩曲线及良好的瞬态响应性能。 玉柴气体发动机工作原理。 玉柴气体发动机是专门开发来满足气体燃料燃烧 的点燃式发动机。其工作原理与汽油机类似，但 又有一定的区别。主要区别在于燃料不同，导致 了燃料供给系统方面有较大的差别。但在空燃比 控制、点火控制等方面基本类似。 CNG发动机系统原理图。 CNG发动机原理。 从CNG发动机工作原理图可看出，该发动机基本原理 为：高压的压缩天然气从储气钢瓶出来，经过天然气 滤清器过滤后，经高压电磁阀进入高压减压器，高压 电磁阀的开合由ECM控制，高压减压器的作用是

6、将高 压的压缩天然气（工作压力200bar-30bar）经过减压加 热将压力调整至7bar-9bar。高压天然气在减压过程中 由于减压膨胀，需要吸收大量的热量，为防止减压器 结冰，从发动机将发动机冷却液引出到减压器对燃气 进行加热。经减压后的天然气进入电控调压器，电控 调压器的作用是根据发动机运行工况精确控制天然气 喷射量。天然气与空气在混合器内充分混合，进入发 动机缸内，经火花塞点燃进行燃烧，火花塞的点火时 刻由ECM控制，氧传感器即时监控燃烧后的尾气的氧 浓度，推算出空燃比，ECM根据氧传感器的反馈信号 和控制MAP及时修正天然气喷射量。 天然气发动机主要零部件结构及特性。 燃料供给系统

7、增压中冷 后空气 天然气管路 空气管路 混合气管路 电控调压器 (EPR) 高压减压 器 混合器 电子节 气门 低压电 磁阀 天然气瓶 高压燃料切断阀部件。 工作原理及安装要求： 工作原理：由线圈驱动阀芯 ，由ECM控制其开合，停机 状态下处于常闭状态 工作电压：24V 阻值：40欧 作用：及时切断或恢复燃料 供给。 安装要求：为有效防止高压电磁阀进气接头与高压电磁阀结合部位 漏气，安装该接头时，必须使用螺纹密封胶（如乐泰262），并 且锁紧接头使铜垫略有变形，有效密封。 高压减压器(LNG发动机为气化器) 高压减压器工作原理： 工作原理：通过压力膜片克服弹 簧阻力，带动杠杆，调整节流孔 的流

8、通面积，从而控制减压后的 天然气压力。 作用：通过节流和加热，使高 压的压缩天然气减压至7bar-9bar 的低压天然气 安装要求： 1）减压器进气接头螺纹部分必须使用螺纹密封胶，并且使用铜垫 进行密封 2）减压器出气接头使用O形圈进行密封，出气接头与低压电磁阀、 低压 电磁阀与电磁阀出气接头采用锥螺纹连接，安装时必须使 用螺纹密封胶。 3）高压减压器通过两根水管与 发动机的冷却水循环水路连通 ，安装水管时请锁紧环箍，以 免漏水。 4）高压减压器必须通过一根压 力反馈管与进气管连接，目的 是为了根据工况控制调压器出 口压力。 5）减压调节器应安装在靠近发 动机进气管和振动较小的位置 ，但不应直

9、接安装在发动机上 。所以减压调节器必须安装在 汽车（底盘）大梁上。设计减 压调节器支架时，应注意减压 调节器的安装位置不能高于发 动机散热器顶部。否则会导致 加热水不能流经减压器，导致 减压器结冰冻裂。 此处连 接到进 气管 低压电磁阀部件 工作原理及作用： 工作原理：由线圈驱动阀芯 ，由ECM控制其开合，停机 状态下处于常闭状态。 作用：及时切断或恢复燃料 供给。 安装要求： 1、为有效防止高压电磁阀进气接头与高压电磁阀结合 部位漏气，安装该接头时，必须使用螺纹密封胶（如 乐泰262）有效密封。 2、要求安装电控调压器上面。 低压电磁阀部件 维护保养： 保养内容及方法： 每5万公里（视当地气

10、体清洁度而定）清洗一次，拆除 电磁阀线圈，取出阀芯、阀座、滤芯，将阀芯、阀座用 汽油浸泡清洗，将滤芯用干压缩空气吹干净后装复。 电控调压器部件（EPR阀） 工作原理：该零件内部有一控制 芯片，该控制芯片接受来自ECM 的控制指令，通过高速电磁阀控 制天然气气量，从而实时有效控 制空燃比。 作用：控制天然气喷射量 安装要求：由于该零件内部有控制芯片，应避免高频振动。该零件 自带减震软垫，切勿自行拆卸。电控调压器出气口中心水平高度 不能低于混合器进气口中心高度，电控调压器天然气出气口离混 合器天然气进气口距离要求控制在500mm以内。目的是为了让天 然气中的杂质流到混合器中随空气进入缸内燃烧掉，保

11、持EPR阀 内清洁，并且保持天然气供给响应速度快。 电控调压器 ECI EPR系统采用电控调压器（EPR）来控制燃料，该 调压器为电控的两级减压调节器。 EPR有一个进气接口和两个出气接口。这两个出气接口 中，一旦选定其中一个作为燃料出气口，另一出口则供 燃料温度传感器使用。 EPR反馈接口采集空气/燃料混合器上游的压力。EPR提 供了三个反馈接口，选中其中一个后，剩下的两个需要 采用专用堵头封堵。 EPR燃料出口的最低位置必须高于混合器进气口最高位 置，以便于LPG中重硫、烯烃等物质排出。 电控调压器 电控调压器（EPR）在使用中需进行定期的维护保养， 由于电控调压器处于低压减压部分，在长期

12、的使用中会 在其内部沉积大量的油污和杂质，长时间的油污和杂质 会导致电控调压器工作不良、传感器损坏以及内部的密 封件和橡胶膜片提前老化和破损，因此该部件的维护保 养尤为重要。 一、保养内容 1）每5万公里需对内部零部件进行清洗，更换易损件， 检查轴销的磨损情况； 2）每15万公里需更换膜片及密封件，并对压力进行校 准。 混合器部件 工作原理及作用：将天然气和 中冷后的空气充分混合，使 燃烧更充分、柔和。有效降 低NOx排放和排气温度。 安装要求：调压器出气管安装在混合器天然气入口处，安装时锥螺 纹部分必须使用螺纹密封胶以防止漏气。将混合器垫片I、混合 器垫片II安装在混合器接管I、混合器接管I

13、I与混合器的结合面， 注意拧紧螺栓以防止漏气。 混合器 混合器拥有极少的活动部件和坚固的设计，因此工作非常稳定。 由于使用不当以及使用区域气体洁净度的影响，也将对混合器中 的部件产生损坏。根据使用情况的调查和分析，由于使用和维护 不当该部件会产生两种故障模式： 1：膜片损坏 发动机经常性回火会导致膜片老化加剧，致使膜片出现皱裂和破 损。 2：燃料空气阀卡滞 当压缩天然气中所含的压缩机机油过多，以及空气中的杂质过滤 不充分的情况下，如果没有及时对混合器内部进行清洁保养，油 污会附着在燃料空气阀和阀座上。长时间的积累会导致燃料空气 阀运动受阻，甚至完全卡死，从而导致发动机工作不稳定。 因此空滤器对

14、空气、天然气过滤器对天然气的过滤效果的好坏将 直接影响着混合器的使用寿命。 混合器 混合器保养内容 1、每10万公里强制保养，从发动机上拆下混合 器总成，检查混合器内部是否有明显的石油机油 油污，若有，则需将混合器放入汽油中浸泡清洗 ，清洗后用干压缩空气吹干。 2、清洗后，用手沿燃气阀运动轴线方向按压阀 芯，检查阀芯运动有无卡滞、是否回位，若出现 卡滞，则需要更换混合器总成。 电子节气门 工作原理及作用：通过控制蝶阀的 开度，控制进入缸内的混和气的 量，从而控制发动机的转速和负 荷。驾驶者通过油门踏板，将动 力需求传送给ECM，ECM接收到 油门踏板信号后，根据发动机运 行工况控制电子节气门开

15、度。 通 过控制蝶阀开度，控制怠速转速 和调速特性曲线。 安装要求：安装电子节气门时，驱动电机轴线必须保持水平方向。 电子节气门 保养内容及方法： 1、每10万公里（视当地气体清洁度而定），从 发动机上拆下节气门，检查节气门内部是否有明 显的油污，若有，则需用节气门清洗剂清洗节气 门碟阀部分，清洗后用干压缩空气吹干。 2、清洗后，用手按压碟阀，检查碟阀运动有无 卡滞、是否回位，若出现卡滞，则需要更换电控 节气门总成 。 点火系统 电瓶 ECU 火花塞 点火线圈 点火线圈 作用： 接收来自ECM点火指令，产 生高电压并将高电压传递给火花 塞，产生火花，点燃天然气。点 火线圈能根据ECM指令控制点

16、火 时刻，使发动机实现低排放、低 气耗。 安装要求：安装时拧紧点火线圈安装螺栓，以保证点火线圈胶套内 弹簧与火花塞头部紧密接触。由于高压电源会在接触表面产生电 弧，弹簧与火花塞头部接触的部位易受热氧化，导致接触部位电 阻过大，分压作用过大导致火花塞点火能量降低，严重时会导致 失火。所以安装火花塞和点火线圈时，必须在火花塞头部与点火 线圈弹簧结合部位涂抹导电膏。在胶套与火花塞接触的陶瓷部位 应该涂抹绝缘润滑油脂，以防止因胶套老化导致火花塞与缸盖之 间漏电。 点火线圈 1、安装时拧紧点火线圈安装螺栓，以保证点火线圈胶 套内弹簧与火花塞头部紧密接触。 2、由于高压电源会在接触表面产生电弧，弹簧与火花 塞头部接触的部位易受热氧化，导致接触部位电阻过大 ，使得其分压过大引起火花塞点火能量降低，严重时会 导致失火，所以安装火花塞和点火线圈时，可以