天然气汽车燃气供给系统讲义

安全环保节能CNG车辆燃气供给系统(管路部分)安装与维护成都安美科燃气技术有限公司2009年Rev.2安全环保节能关于安美科•成都安美科燃气技术有限公司是一家中石油改制企业，中国石油钻采与节能环保项目指定配套商。

公司专业从事以天然气、压缩天然气、液化天然气、石油液化气为燃料的发动机控制系统、气路系统、燃气发电机组、燃气动力设备的研发和生产，致力于先进车用燃气系统的集成、推广和应用，是美国ECI在中国的总代理和亚洲地区的唯一合作伙伴。

•公司与ECI通力合作，在成都现代工业港建有研发和生产基地，包括ECI-AMICO亚洲联合实验室、AMICO燃气发动机管理系统有限公司、参与GB/T19240—2003标准起草工作和国家“863”科研计划。

国内首家全面推行ISO15500和ECE-R110标准的企业。

安全环保节能第一节天然气(甲烷)物理特性1. 国家标准GB18047-2000 《车用压缩天然气》（2000年7月1日实施）下表为车用天然气的指标：项目技术指标高位发热量，MJ/m3＞31.4总硫（以硫计），mg/m3≤200硫化氢，mg/m3≤15二氧化碳yco2，％≤3.0氧气yo2，％≤0.5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℃注：本标准中气体体积的标准参比条件是101.325 kPa，20℃安全环保节能特别提示：使用天然气车辆的用户应使用符合标准的天然气。

所用的天然气硫化氢、硫、二氧化碳、水露点超标，会造成车用天然气燃气系统部件腐蚀或管路、阀孔冻堵。

压缩天然气含水量过高的后果：a、生成水合物，造成管道、气瓶瓶阀、充气嘴等堵塞；严重时会堵塞管线通道和气瓶瓶阀及充气嘴；b、加速天然气中酸性气体对钢瓶的腐蚀；含硫气体在水中会电离，电离质子的存在会腐蚀金属设备，严重时会造成金属开裂；c、当环境温度小于水露点时，会出现结冰现象。

造成车辆无法使用天然气运行。

安全环保节能2. 天然气的物化性质天然气主要成分是甲烷（CH4)，其分子结构极其稳定，能有效地防止发生爆燃现象，因此天然气成为一种非常适宜的汽车燃料。

（1）密度：0.78kg/M3（理想气体密度）相当于空气的55%，分子量：16.043 ;（2）常温下为气态，-161.49℃时为液态(标准大气压下)；（3）无色、无味、无毒；（4）混合气着火极限为5%-15%；（5）自燃温度630-730度；（6）辛烷值115-130，抗爆性能良好。

（以上相关数据引自《天然气汽车技术》石油工业出版社2000年）安全环保节能第二节天然气汽车的组成1、天然气汽车应具有的基本专用装置储气瓶、高压管线、管路接头、气压表、显示器、手动截止阀、高压电磁阀、过滤器、过流保护阀、减压调节器、低压软管、循环水管、空气燃料混合器（燃料喷射器）、发动机控制系统等2、天然气汽车燃气系统的工作流程气瓶中的天然气在ECM或燃料转换系统的控制下，将天然气供给减压调节器，减压调节器可把高压天然气降至系统所需要的压力，由减压调节器流出的天然气进入空气/燃料混合器或燃气喷射器，混合器/燃气喷射器按发动机控制系统的要求吸入/喷入天然气，以优化汽车的驾驶性能、燃料燃烧及排放性能。

天然气燃气供给系统的布局图安全环保节能安全环保节能3、压缩天然气汽车(CNGV)的特点（1）动力性能对于两用燃料（汽油/天然气两用、柴油-天然气双燃料）的压缩天然气汽车，由于充气效率降低，天然气的燃烧速度比汽油慢, 要求更高的点火能量。

使用天然气时, 发动机功率和扭矩要有所下降, 下降幅度一般在10%—15%之间。

对于单燃料的压缩天然气汽车，发动机一般是通过对柴油发动机进行再设计（更改压缩比，配气相位、点火系统、控制系统等），相对于两用燃料的发动机，单燃料发动机有更好的动力性，以及良好的瞬态响应性能。

（参见：《天然气发动机性能的分析研究》内燃机学报2003）（2）经济性天然气是良好的清洁燃料和替代能源。

燃烧积碳少, 减少发动机磨损, 延长润滑油更换周期和发动机使用寿命, 维护和使用费用低；天然气的燃料费用一般低于汽油和柴油, 特别是在天然气储量丰富的地区。

(燃料价格在很大程度上取决于当地政府的政策)。

安全环保节能（3）安全性天然气的密度比空气小的气态物质, 当发生泄漏时, 迅速向上扩散到周围的大气中, 很难达到点燃、爆炸的下限(浓度大于5%)。

另外、天然气的自燃温度高, 远大于汽油和液化石油气等燃料, 其安全性要高于汽油和液化石油气等燃料。

为了安全可靠地使用天然气汽车, CNG供给系统的每一个部件在ISO15500和ECE R110的标准下进行设计、生产、检验等严格的控制过程。

充分考虑了安全性的要求, CNG储气瓶, 管路, 接头等均能承受最大工作压力数倍的压力, 安全系数高,。

在正确安装的前提下，不会出现破裂, 造成燃料泄漏的情况。

CNG储气瓶按照ISO11439标准进行设计、生产、检验等。

在保证安全运行的前提下，在发生意外的情况下更有安全保护设备的集成。

安全环保节能（4）排放性能•天然气作为气体燃料, 易与空气均匀混合, 在燃烧室内得到充分的燃烧, 不完全燃烧产物一氧化碳和碳氢化合物的排出量少很多, 氮氧化物的排放量也有一定的下降。

•天然气作为一种清洁燃料, 不含有多环芳香烃等致癌物质以及硫元素, 燃烧后不会产生对区域环境造成影响的毒性物质, 烟雾, 酸性物质等。

•汽车使用天然气时产生的噪声也要低于汽油, 柴油汽车。

•资料表明，天然气汽车的排放CO可降低80%以上，NOx和非甲烷类可降低80%，CO2可降低30%，HC可降低80%、SO2降低70%，SO 低99%，Pb减少到零，颗粒物减少41%，噪声降低40%。

因此与汽油柴油比较是一种非常清洁的车用燃料。

安全环保节能天然气汽车介绍和说明（5）天然气汽车的缺点a.天然气汽车动力有所不足（针对两用燃料车）；b.天然气汽车相较与汽油和柴油车的制造成本较高；c.天然气密度低，按此储存压力计算, 其能量密度仅为汽油的1/4 ，天然气用于车用气时，需要专用的燃料储运和供给系统；d.天然气输气管路和天然气加气站尚未形成象加油站那样的网络，这一因素是制约天然气汽车发展的最大瓶颈。

安全环保节能第一节：CNG车辆燃气系统标准简介一、标准构成1、ISO15500 20个部分2、ECE R110（欧洲联盟燃气系统标准）3、GB（国家燃气汽车相关标准）59个4、QC（汽车行业燃气汽车相关标准）53个(30+23)安全环保节能二、标准应用1、系统及装置设计应符合国家及行业标准压缩天然气汽车专用装置必须符合QC/T245-2002《压缩天然气汽车专用装置技术条件》2、出口产品一般需要通过安全及质量认证3、符合ISO15500或ECE R110等标准4、满足所在国的国家标准及行业标准安全环保节能第二节天然气管路系统零部功用和安装方法1、控制面板（Multi-Operation System ）•功能：集成控制总成是将充气阀、手动截止阀、压力表集成在同一面板上。

具有操作简单、功能全面、安装便捷等优点。

•安装：采用螺钉固定面板,并将压力表搭铁线可靠地固定在支架上。

支架采用焊接的方式固定在车辆合适部位，并对支架进行防锈处理。

采用螺栓固定推荐力矩20 Nm(0 +5)安全环保节能2、充气阀（Receptacle Connector）•功能：实现快速安全充装天然气，内置有单向阀的充气阀能有效防止气体泄漏，以及充气安全。

•安装：将匹配的铝垫水平置于螺纹孔内，在与之连接的接头外螺纹上使用生料带或者螺纹密封胶(Loctite 565、Loctite 567),并将接头与充气阀进行装配,再用扳手拧紧。

•安装力矩：35-45Nm安全环保节能3、截止阀（Manual Valve ）•功能：在高压管路中用于手动关闭或开启高压气体管路。

•安装：将阀门用配套的紧固螺母固定在支架上或控制面板。

•安装力矩：40Nm(0 +5)安全环保节能4、高压钢管（Rigid Fuel Line ）•功能：用于输送高压天然气，其工作压力为20MPa 。

•安装：高压钢管在不同功能件之间连接时，必须作抗震弯或者“U”型圈，其弯曲半径须大于5倍高压钢管直径。

安全环保节能5、压力表及传感器（Pressure Gauge& Sensor ）•功能：压力范围0-40MPa 。

用于显示气瓶中的压力，并将压力通过光电传感器转换成电信号输送到显示器。

•安装：将密封铝垫水平置于压力表接头孔内，或者在螺纹表面使用螺纹密封胶（Loctite 565、Loctite 567），将压力表与压力表接头进行装配，并用扳手拧紧（不能用手来拧表面）。

•安装力矩：用手拧紧压力表，并用扳手拧紧1-1.5圈。

安全环保节能6、压力指示器（Pressure Indicator ）•功能：压力指示器额定电压为12VDC ，通过指示灯来表示气瓶中气体压力，红色指示灯亮则表示压力低于3MPa ，提示驾驶员应尽快加气。

•安装：气量显示器应可靠安装在驾驶室便于操作和观察的区域；气量显示器接线方式应按照接线图连接。

安全环保节能7、高压电磁阀（HP Automatic Valve ）•功能：工作电压24VDC，用于对高压管路气路通断进行控制，该阀为常闭阀；通电时电磁阀开启，断电时关闭。

•安装：安装电磁阀时根据气体流动方向标识进行安装（箭头方向既是气体流动方向）；电源线应按照线圈上面的标识接线，搭铁线一定要保持良好接地；安装时应避开高热区域及点火系统；安装在高压减压器前端，距离高压减压器距离不得超过1.5米，其下游不得安装大容量高压过滤器。

安全环保节能8、直扣接头(Nipple Fitting )•功能：用于连接截止阀或减压器的高压管路。

•安装：将接头、卡套、高压钢管的表面进行清洁，确保没有杂质附着在表面，将接头、卡套依次套在高压钢管上，然后插入接头体的基座内，使高压钢管端部抵住基座端面，用扳手拧紧接头。

（注意：务必确保高压钢管在6厘米范围内笔直无变形！）•安装力矩：用手拧紧接头后，采用对方14的扳手拧1-1.5圈。

安全环保节能9、直通接头（Straight Fitting ）•功能：该接头用于过渡连接，当高压钢管尺寸不够连接到另一部件的时候需要该部件过渡。

•安装：将接头、卡套螺母、卡套、高压钢管的表面进行清洁，确保没有杂质附着在表面，将卡套螺母、卡套依次套在高压钢管上，然后插入接头体的基座内，使高压钢管端部抵住基座端面，用扳手拧紧卡套螺母。

•安装力矩：用手拧接头螺母，并用扳手拧紧1-1.5圈即可。

安全环保节能10、球头三通接头（SR-T Connector）•功能：用于连接气瓶阀和高压管路•安装：第一步：将球头三通与5T螺母进行装配；第二步：用扳手将此装配体安装在气瓶阀上。