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1、模块四 天然气汽车,重庆工商职业学院,新能源汽车运用技术,重庆工商职业学院,天然气汽车 目录,重庆工商职业学院,天然气汽车 1860年道依茨发动机厂制造出世界上第一台气体燃料发动机，1872年天然气发动机问世。20世纪30年代，意大利推出第一辆天然气汽车。到1939年，意大利已有1万辆汽车燃用天然气。前苏联早在1938年就研制出了两种压缩天然气汽车。二战后从1947年开始批量生产吉斯156和嘎斯51B型压缩煤气瓶汽车（燃用以天然气为主的城市煤气）。欧洲法、荷等国为补充其液体燃料不足，相继采用了压缩煤气汽车。但到5060年代发展都很缓慢，直到1973年世界第一次石油危机以后，全世界范围内各国才对
2、把天然气作为汽车燃料表现出了极大的兴趣，人们逐渐认识到汽车燃用天然气既经济又清洁且安全的优点。与此同时，各国都加强了天然气汽车的试验和研究。,案例引入,案例引入,据资料报道，目前世界上拥有压缩天然气汽车和高压加气站主要分布在意大利、阿根廷、俄罗斯、美国、加拿大和新西兰等国，此外，在欧洲、南亚和拉丁美洲都有一定数量的天然气汽车。 我国的天然气汽车技术在20世纪50年代就开始研究。20世纪80年代中期，我国引进了部分CNG加气站设备，在四川建立了我国第一个CNG加气站；1993年中国石油天然气总公司系统引进国外有关技术并于1996年将加气站装置和汽车改装部件引进技术国产化、技术标准规范化。1999
3、年全国清洁汽车行动协调领导小组成立，启动了北京、天津、上海、西安、深圳等12个试点城市地区的清洁能源推广应用工作，在CNG汽车的推广应用和加气站建设方面取得了前所未有的成效。2002年北京建成投产的我国首座LNG示范加气站并引进LNG公交汽车。,重庆工商职业学院,案例引入,重庆工商职业学院,目前，全球天然气汽车驶入发展快车道，我国天然气汽车产业也得到迅猛发展，加气站和天然气汽车总量均有大幅增长。2013年，在北京举办的第十四届中国国际天然气汽车、加气站设备展览会暨高峰论坛上获悉，近一年来，我国新增加气站446座，总量达到2784座，比上年增加19%；天然气汽车新增47.3万辆，总保有量已达到1
4、57.7万辆，比上年增长40%。 天然气汽车国际协会主席约翰里昂在巴西举行的第11届天然气汽车大会上表示，在未来几年内，国际市场上天然气的供应量将大幅增加，从而促使汽车公司转而生产以天然气作为动力的汽车，取代目前大多以汽油作为动力的汽车。他指出，到2020年，预计全球将有6500万辆汽车使用天然气作为动力，占全球汽车保有量的80%。,重庆工商职业学院,模块四 天然气汽车,重庆工商职业学院,本章主要需要理解并学会运用以下知识： 天然气汽车的发展与组成分类 天然气汽车的结构与原理 天然气汽车的检测与维护,模块四 天然气汽车,重庆工商职业学院,学习任务1 天然气汽车概述,1.车用天然气,我国天然气资
5、源储量约38万亿m3，相对石油来说也是比较丰富的。天然气主要成分是甲烷。然气的体积低热值和质量低热值略高于汽油、柴油，但理论混合气热值比汽油、柴油低。 供应汽车使用的燃气必须进行加工处理。 根据天然气的燃烧特性，按照国际上最常用的判别天然气互换性的华白数，将天然气分为10T、12T、13T三类。,情景1 天然气汽车的发展,重庆工商职业学院,重庆工商职业学院,情景1 天然气汽车的发展,2.天然气汽车的发展现状,汽车尾气排放是造成城市空气污染的一个主要原因。与汽油相比，天然气汽车尾气中，CO减少90%以上，HC减少约20%，CO2减少24%，且基本不含硫化物。 近十年来，世界天然气汽车年均增长超过
6、25%，中国天然气汽车保有量按照年均增长10%15%。 不仅在中国，全世界的天然气汽车保有量也在直线式上升。 天然气汽车与同功率的传统燃油汽车相比，天然气汽车尾气中的碳氢排放量可减少90%，一氧化碳可减少约80%，二氧化碳可减少约15%，氮氧化物可下降约40%，并且没有含铅物质排出。天然气汽车与普通燃油汽车相比，在结构上主要增加了天然气供给系统。天然气供给系统由储气部件、供气部件、控制部件和燃料转换部件组成。,图4.1 梅赛德斯奔驰B170 NGT天然气汽车,图4.2 通用CAPTA天然气汽车,重庆工商职业学院,重庆工商职业学院,情景1 天然气汽车的发展,2.天然气汽车的发展现状,国内汽车业界
7、也紧跟国际的发展走向，越来越注重对新能源的应用。,图4.3 2008蒙迪欧天然气汽车 图4.4 帕萨特B6天然气汽车,图4.5 全新爱丽舍天然气双燃料汽车 图4.6 比亚迪F3天然气双燃料汽车,重庆工商职业学院,重庆工商职业学院,情景2 天然气汽车的组成分类,天然气汽车是以天然气为燃料的一种气体燃料汽车，天然气汽车可以按照以下方法进行分类。 1、按燃料状态分类 按照所使用天然气燃料状态的不同，天然气汽车可以分为： （1）压缩天然气汽车（CNGV），储气瓶内的天然气以高压（通常是20MPa）气态储存，工作时经降压、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气管。 （2）液化天然气汽车（LNGV
8、），储气瓶内的天然气以液态储存，工作时液化天然气经升温、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气管。由于天然气液化后的体积仅为标准状况下体积的1/625，储带方便，应用潜力较大。,重庆工商职业学院,重庆工商职业学院,情景2 天然气汽车的组成分类,（3）吸附天然气汽车（ANGV），储气瓶内的天然气以吸附方式（压力通常为3.56MPa）储存，工作时经降压、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气管。 2、按燃料供给系统特征分类 （1）单燃料（CNG）汽车，仅使用CNG作为发动机的燃料，车辆的发动机在燃料供应系统、工作循环参数、配气机构参数等方面一般都针对CNG的物化特性进行了专门设计，
9、因此燃烧热效率较高、经济性好。,重庆工商职业学院,重庆工商职业学院,情景2 天然气汽车的组成分类,（2）CNG汽油两用燃料汽车，一般是指具有两套燃料供应系统，一套供给天然气，另一套供给天然气之外的燃料，两套燃料供给系统可分别但不可同时向气缸供给燃料的汽车。使用中可以在两种燃料之间进行灵活切换。此类汽车与单一燃料汽车相比，由于要兼顾两种燃料的物化特性，发动机结构参数几乎不作改造，因此燃烧热效率不高、经济性一般。 （3）CNG/柴油双燃料汽车，一般是指具有两套燃料供应系统，一套供给天然气，另一套供给天然气之外的燃料，两套燃料供给系统按预定的配比向气缸供给燃料，在缸内混合燃烧的汽车。CNG为主燃料，
10、柴油起引燃作用。此类发动机结构参数也几乎不作改动，可以在单纯燃烧柴油和CNG与柴油同时混烧两种工况灵活切换。,重庆工商职业学院,重庆工商职业学院,情景2 天然气汽车的组成分类,3、按燃料供给的控制方式分类 （1）机械控制式天然气汽车，是指以机械方式为主控制天然气供给的天然气汽车。 （2）机电联合控制式天然气汽车，是指以机电联合控制方式控制天然气供给的天然气汽车。 （3）电控式天然气汽车，是指利用微机来控制不同工况天然气供给的天然气汽车。电控式又有开环和闭环之分。,重庆工商职业学院,学习任务2 天然气汽车的结构与原理,1.上海别克天然气汽车,情景1 天然气汽车的总体结构,图4.7 通用别克CNG
11、轿车专用装置总体布置示意图 1高压截止阀 2低压截止阀 3电控单元 4加气口 5空气滤清阀 6减压调节器 7空气质量传感器 8混合器 9冷却水管 10气瓶 11气瓶手动截止阀 12安全阀 13高压管线 14油气转换开关 15手动截止阀,重庆工商职业学院,2.天津夏利改装天然气汽车,情景1 天然气汽车的总体结构,图4.8夏利改装CNG汽车平面布置示意图 1气量显示器 2油气转换开关 3主气阀 4天然气滤清器 5气瓶 6气瓶座7导气胶管 8导气大胶管（气密盒） 9油管 10汽油电磁阀 11油管 12空气滤清器 13混合器 14水管 15低压胶管 16动力调节阀 17减压阀总成 18钢管（CNG管路
12、）19充气阀 20高压电磁阀,重庆工商职业学院,3.中巴车改装天然气汽车,情景1 天然气汽车的总体结构,图4.9 福特公司改装的压缩天然气中巴汽车燃气专用装置布置示意图 1中端燃料箱 2燃料箱后置组件 3燃料充气口 4手动截止阀 5后端燃料管道 6燃料压力调节器 7前端连通管组件 8前端燃料管道 9燃料压力调节器冷却液管道,重庆工商职业学院,4. 天然气载货汽车,情景1 天然气汽车的总体结构,图4.10 某中型货车改装成CNG汽车布置示意图 1充气阀 2气瓶 3燃油箱 4高压电磁阀 5减压阀 6加热器 7汽油电磁阀 8混合器 9空气滤清器 10压力传感器 11气量显示器 12点火时间转换器 1
13、3燃料转换开关,重庆工商职业学院,重庆工商职业学院,一. CNG汽油两用燃料汽车燃料供给系统,情景2 天然气汽车的燃料供给系统,图4.11 CNG汽油两用燃料发动机供给系统 1断电器 2点火线圈 3点火时间转换器 4燃料转换开关 5充气阀 6高压气瓶 7供气阀 8压力表 9燃气电磁阀 10调节器 11指示灯 12混合器 13空气滤清器 14压力传感器,重庆工商职业学院,重庆工商职业学院,二. CNG柴油双燃料汽车燃料供给系统,情景2 天然气汽车的燃料供给系统,图4.12 CNG柴油双燃料发动机供给系统 1报警装置 2高压减压阀 3加热器 4供气阀 5充气阀 6低压输气管 7压力表 8高压气瓶
14、9中压管路限压阀 10低压供气管 11供气量控制阀 12混合器 13低压减压阀 14喷油泵供油量限位器 15燃料转换开关 16发动机 17喷油泵,重庆工商职业学院,重庆工商职业学院,三. 电控燃料供给系统,情景2 天然气汽车的燃料供给系统,1. 电控CNG汽油两用燃料发动机供气系统有以下两种： （1）开环控制系统,图4.13 CNG汽油两用燃料发动机开环控制供气系统 1A充气阀 1B供气阀 1C高压气瓶 2外套管 3高压输气管 4喷油器 5混合器 6进气总管 7供气三通插头 8散热器 9进气管插头 10压力表 11恒温器 12减压调节器 13燃气电磁阀 14冷却液管插头 15出气管插头 16怠
15、速调节螺钉 17空气流量计 18空气测量叶片强制开启器 19燃料转换开关 20熔断器 21点火开关 22高压线圈 23蓄电池 24点或提前调节器 25喷油器线束插接器 26模拟器,情景2 天然气汽车的燃料供给系统,图4.14 CNG汽油两用燃料发动机开环控制供气系统原理图,重庆工商职业学院,重庆工商职业学院,情景2 天然气汽车的燃料供给系统,（2）闭环控制系统,图4.15 CNG汽油两用燃料发动机闭环控制供气系统 1A充气阀 1B供气阀 1C高压气瓶 2混合器 3高压输气管 4外套管 5进气总管 6喷油器 7供气三通插头 8电控调节器 9真空稳定的器 10进气管插头 11出气管插头12冷却液管插头 13燃气电磁阀 14减压器 15恒温器 16压力表 17散热器 18怠速调节螺钉 19真空管 20空气流量计 21空气测量叶片强制开启器 22点火开关 23蓄电池 24高压线圈 25熔断器 26燃料转换开关 27燃气ECU 28氧传感器 29传感器加热器电源线 30氧传感器信号线 31模拟器 32喷油器线束插接器 33点或提前调节器,情景2 天然气汽车的燃料供给系统,图4.16 CNG汽油两用燃料发动机闭环控制供气系统原理图,重庆工商职业学院,情景2 天然气汽车的燃料供给系统,图4.17 CYTZ100型闭环控制CNG供给系统 1主汽阀
