压缩天然气汽车结构原理及使用和维护_燕来荣

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1、42汽 车 维 修 2011.1养护指南AUTOMOBILE MAINTENANCE1.燃气汽车的性能特点使用清洁能源的燃气汽车主要有液化石油气汽车（简称 LPG 汽车或 LPGV）和压缩天然气汽车（简称CNG 汽车或 CNGV） 。顾名思义， LPG汽车是以液化石油气为燃料， CNG汽车是以压缩天然气为燃料 。天然气汽车的排放污染大大低于以汽油为燃料的汽车，尾气中不含硫化物和铅，一氧化碳降低 80%，碳氢化合物降低 60%，氮氧化合物降低 70%以上，是目前较为实用的低排放汽车 。因此，许多国家已将发展天然气汽车作为一种减轻大气污染的重要手段 。天然气燃点和爆炸极限比汽油高，那么相同温度下不

2、易发生失火和爆炸事故 。天然气密度远远小于空气，发生泄漏易扩散，不易积聚着火 。天然气气瓶生产经过特批和各种安全测试 。气瓶温度或压力超过标准（ 100或 26MPa）自动卸压，确保安全 。由于天然气比汽油的燃点高，火焰传播速度慢（汽油 3947cm/s，天然气 33.8cm/s），辛烷值高 、抗爆性能好 。为了改善发动机性能，提高热功转换效率，提高点火能量，提前点火角度，提高压缩比 。由于天然气以气态形式进入气缸占了一部分空间，使空气进气量少，故充气效率比汽油低，因此，动力性和加速性比汽油差一些 。天然气主要成分是甲烷（ 90%以上），天然气是一种高燃点（ 650） 、低密度气体（空气的 5

3、5%），为了增加密度，多充装一些天然气，延长行驶里程，通过压缩充装储存在钢瓶内 。车用钢瓶最高充装压力为 20MPa。为了使汽车发动机能正常燃用天然气，在汽车上安装一套压缩天然气的燃料供给系统装置，通过三级减压，把20MPa 的高压天然气降至常压（ 0.30.6kPa）与空气混合形成可燃混合气供发动机燃用 。2.结构原理CNG 汽车采用定型汽油车改装，在保留原车供油系统的情况下，增加一套 “CNG 型车用压缩天然气装置 ”。改装部分由以下 3 个系统组成：天然气系统 、天然气供给系统 、油气燃料转换系统 。天然气系统 。主要由充气阀 、高压截止阀 、天然气钢瓶 、高压管线 、高压接头 、压力表

4、 、压力传感器及气量显示器等组成 。清洁能源汽车发动机燃气管线见图 1。天然气供给系统 。主要由天然气高压电磁阀 、三级组合式减压阀 、混合器等组成 。油气燃料转换系统 。主要由三位油气转换开关 、点火时间转换器 、汽油电磁阀等组成 。天然气钢瓶的瓶口处安装有易熔塞和爆破片 2 种保安装置，当气瓶温度超过 100或压力超过 26MPa时，保安装置会自动破裂卸压；减压阀上设有安全阀；气瓶及高压管线安装时，均有防震胶垫，卡固牢固 。因此，该系统在使用中是安全可靠的 。CNG 汽车以天然气作燃料时，天然气经三级减压后，通过混合器与空气混合进入气缸，压缩天然气由额定进气压力 20MPa 减为负压，其真

5、空度为 4969kPa。减压阀与混合器配合可满足发动机不同工况下混合气的浓度要求 。减压阀总成设有怠速电磁阀，用以供给发动机怠速用气；压缩天然气减压过程中要膨胀做功对外吸热，因此在减压阀上还设有利用发动机循环水的加温装置；为提高该车的操作性能，驾驶室设置有油气燃料转换开关，用来统一控制油气电磁阀及点火时间转换器；点火时间转换器由电路系统自动转换 2 种燃料的不同点火提前角；仪表板上气量显示器的 5 只红绿灯显示气瓶的储气量；燃料转换开关上还设有供发动机起动的供气按钮 。CNG 汽车的工作原理如下：该系统分天然气气路 、汽油油路和控制电路三大部分 。充气站将压缩天然气通过充气阀充入贮气瓶至 20

6、MPa。当使用天然气作燃料时，手动截止阀打开（见图2），安装在驾驶室内的油气燃料转换电开关，扳到 “气 ”的位置，此时天然气电磁阀打开，汽油电磁阀关闭，贮气瓶内的 20MPa 高压天然气通过高压管路进入减压调节器减压，再通过低压管路 、动力阀进入混合器，并与经空气滤清器进入的空气混合，经化油器通道进入发动机气缸燃烧 。减压调节器与混合器相匹配，根据发动机的各种不同工况产生不同的真空度，自动调节减压调节器的供气量，并使天然气与空气均匀混合，满足发动机不同工况的使用要求 。动力阀是一个调节天然气管道截面积的装置，可调节混合气的空燃比，使空燃比达到最佳状态 。油路中安装一个汽油电磁阀，其余部件均保留

7、不变 。当使用汽油作燃料时，司机将油气燃料转换开关扳到“油 ”的位置，此时天然气电磁阀关闭，汽油电磁阀打开，汽油通过汽油电磁阀进入化油器 、并吸入气缸燃烧 。燃料转换开关有三个位置，当拨到中位时，油 、气电磁阀均关闭，该功能是专门用来由汽油转换到天然气时，烧完化油器室里残存汽油而设置的，以免发生油气混烧现象 。3.CNG 汽车的技术性能和改装要求使用天然气燃料，车辆主要技术性能如下：发动机额定功率不低于原车的 85%；发动机最大扭矩不低于原压缩天然气汽车结构原理及使用和维护湖北 /燕来荣43汽 车 维 修 2011.1养护指南AUTOMOBILE MAINTENANCE车的 90%；汽车最高车

8、速不低于原车的 90%；汽车加速性能不低于原车的85%；直接挡最低稳定车速不高于原车的 5%；天然气额定充气压力20MPa； 1m3天然气可代替汽油 0.8kg以上；一次充天然气行驶里程：客车 、货车不低于 180km，轿车 、微车不低于 200km；汽车污染物排放： CO 含量 1.5%， HC 含量 1000ppm。为了确保 CNG 汽车的安全和改装质量，国家对 CNG 汽车的改装制定了严格的管理规定 。定型在用汽车改装成 CNG 汽车，必须在经过认证的指定改装厂进行改装 。送改车的主要技术性能指标应满足有关要求，方能改装 。气瓶应安装在汽车的安全部位，不得影响汽车行驶性能 。根据各车型具

9、体情况，可安装在汽车车架旁 、副纵梁上或驾驶室与车箱之间 。气瓶与固定卡子间应垫胶垫，安装必须牢固 。气瓶固紧后，沿汽车纵向施加 8倍于气瓶重量的力，不得发生位移或松动 。高压管线用卡套式高压接头与气瓶连接，气瓶间及靠近减压阀处管线应有抗震弯，管线固定卡子间距不得大于 600mm，卡子及穿越孔板处应安装橡胶垫 。安装在驾驶室 、载人车厢或行李厢的气瓶或管线接头，必须设置能将泄漏气体排出驾驶室或车厢外的通风口等装置 。减压阀安装在振动较小的驾驶室前挡板或发动机的其它地方，减压阀膜片应垂直于地面，远离排气管和其它热源，尽可能与化油器靠近 。减压阀安装好后，将发动循环水接到减压阀水道上 。安装高压截

10、止阀 、压力表 、连接高压管线；安装混合器与低压管线，连接减压阀及混合器；在化油器和输油泵之间安装汽油电磁阀，注意电磁线圈应向上；在适当位置安装充气阀；安装电器部件根据选用电器部件的多少，按有关说明要求进行接线和安装 。安装时应注意：在驾驶室内便于操作和观察的位置，安装燃料转换开关及气量显示器，在适当的位置装点火时间转换器；按电路图连接所有电器线路，注意电器部件良好搭铁 。4.CNG 汽车的调试使用和驾驶操作CNG 汽车的调试：首先是天然气泄漏试验：先缓慢充天然气到大约10MPa，使用检漏液检查有关部位，经确认无漏气后再充气到 20MPa，进一步仔细检漏 。燃料转换调试：先用汽油起动发动机，然

11、后再把燃料开关扳到中间位置，切断 2 种燃料供应，使发动机转速保持在 2000r/min 左右，待化油器内剩余的汽油将用完，发动机开始抖动时（或声音变化），立即将燃料转换开发扳到天然气位置，发动机运动正常说明天然气燃烧良好 。如果发动机运转不正常，可调整点火时间或检查其它电路系统 。点火正时调整：将燃料转换开关置于 “气 ”位置，起动发动机，按原调节经验调整分电盘位置，使点火时间达到最佳后，固定分电盘 。然后将燃料转换开关置于 “油 ”位置，通过调整点火时间转换器上的旋钮或数字调节进行调整，调到最佳点火时间为止 。怠速和起动调式：用汽油运行发动机，按原汽油车调整方法调好汽油的怠速 。用天然气运

12、行发动机，调整减压阀上的怠速调节手柄，直到获得稳定的最低空转转速 。方法是：先将减压阀怠速调节手柄旋死，旋松 1.5圈左右即可，如不理想，再配合化油器调节螺钉进行微调 。熄火后用天然气直接起动，看天然气起动是否容易 、迅速，如起动性能不良，应重新调整 。加速性调式：用天然气运行发动机，在原地让发动机怠速转动，然后反复快速猛轰油门，看发动机转速变化是否迅速圆滑，如果无效，调整减压阀三级阀调节旋钮，直到满意为止 。天然气与空气的空燃比调整 。在底盘测功机上，发动机使用天然气燃料用直接挡加载运转，使发动机处于最大扭矩工况，然后用废气分析仪测量发动机尾气，调整动力阀调整螺钉，使 CO 值为 1.0%1

13、.5%，固定动力阀调整螺钉，然后再将怠速 、起动和加速复查一遍，反复调整 。在车辆运行中，也可根据经验，直接调整动力阀，校正发动机空燃比 。松动压力传感器外壳固定螺钉，左右微动外壳（内有滑动电阻），观察压力表和显示灯亮熄情况，调整合适后，锁紧外壳固定螺钉 。CNG 汽车驾驶员必须经过技术培训，取得合格证后方能驾驶操作天然气汽车 。汽车起动前，缓慢开启各天然气瓶阀，然后缓慢开启高压截止阀，观察压力表，了解天然气压力，检查管线接头和减压阀是否漏气 。打开气阀时，人不要站在阀和气瓶的正面 。天然气起动时将燃料转换开关扳到 “气 ”位置，点火开关置于 “点火 ”位置，燃料转换开关上的指示灯亮，即可按汽

14、车正常操作程序起动运行 。天然气转换为汽油时，将燃料转换开关从 “气 ”位置一次扳到 “油 ”位置即可可，在转换过程中发动机会出现轻微的停顿现象，所以最好不要在交通拥挤的地方进行，如果在停驶状态下进行转换，应将发动机转速提高后进行，以免熄火 。汽油转换为天然气时，先将燃料图 1 清洁能源汽车发动机燃气管线图 2 天燃气手动截止阀44汽 车 维 修 2011.1养护指南AUTOMOBILE MAINTENANCE转换开关从 “油 ”位置扳到中间位置，待化油器油室中汽车将用完，即发动机声音变化时（大约 12min），立即转换开关扳到 “气 ”位置即可 。在转换过程中，发动机仍会出现轻微的停顿现象，

15、不要在交通拥挤的地方进行 。汽车在行驶中发生漏气，首先应将电源关闭使发动机熄火，迅速将气瓶阀关闭，然后再作其他处理 。如果管线破裂气体大量泄漏无法关闭气瓶时，应立即将现场圈起，隔离火源，不允许人车入内，待天然气散尽（天然气比空气轻）后再作处理 。如果发生火灾，除立即关闭电源和气瓶外，还应将现场圈起，用灭火机灭火，由于气瓶上有安全装置，不会发生爆炸，可放心地处理 。停车时，关闭高压截止阀及各天然气钢瓶气阀 。当驾驶员离开汽车或临时停车超过 10min，应关闭电源及供气阀 。长期停放 、应将冷却液 、燃油放尽，天然气用完，电源断开，置于通风 、防潮 、防火 、防晒的场所 。若停放在车库内，严禁打开

16、供气阀和使用燃气起动发动机 。5.安全使用规则和维护CNG 汽车天然气系统发生泄漏，火源是导致火灾甚至爆炸的一个必要条件，因此，发动机及整车的运行状况非常关键，一定要控制 、预防火源的发生 。根据车辆运行和工作条件，火源可能由金属碰撞跳出火花或跳出静电火花等等情况产生，应密切注意，随时排除 。使用 CNG 汽车时，应严格执行加气安全操作规程 。气瓶加气压力不得高于 20MPa。使用的天然气应作净化处理，符合车用天然气气质标准 。严禁在装置有故障和系统存在漏气的情况下燃气运行 。在拆装有关高压零部件时，应避免不安全操作 。开启瓶阀，人不得站在气瓶阀口的正面，截止阀应缓慢开启，通气后逐渐开大，防止冲击表阀及其他零件 。严禁用火检查漏气 。驾驶室及车辆附近不得使用明火，应随时检查是否有天然气泄漏，驾驶室内严禁全封闭状态吸烟 。行车时避免气瓶及管线与障碍物撞击，发现供气系统有漏气现象应及时排除，并换用汽油燃料 。车辆停止行驶时，应停放在阴凉处，防止日光暴晒 。保养车辆时，气瓶 、减压阀 、管线等严禁敲击 、碰撞 。车辆充气时必须严格执行加气站的安全操作规