清洁燃料汽车—天然气汽车

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• 2、阀门 • 主要包括：输出阀、主阀、充气阀、安全阀等 • 输出阀： 装在CNG储气瓶上
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• 主阀： 装在高压管路中。三通接头接压力表连接
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• 充气阀：单向阀，提供气源与储气瓶之间的连接通道。
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天然气/汽油两用燃料供给系统清洁燃料汽车—天然气汽车
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•纯天然气供给系统
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•天然气/汽油清两洁燃用料汽车燃—天料然气供汽车 给系统
• 一、CNGV燃料供给系统的总体布置
•要求： •1、储气瓶—安装在安全部位，行李箱、车架旁梁下等 •2、高压管线—安装牢固、防泄漏等 •3、减压器—安装位置振动小、远离排气管等热源
•
文丘管式混合器—与化油器喉管相似
•
IMPCO型混合器
•
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• 二、电子控制混合器供给系统
• 特点：电控系统，闭环控制；但怠速时天然气流量较 小。
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•IMPCO公司的比例调节式（膜片式）混合器闭环控制系统
•我国燃气汽车历年数据统计（单位：万辆）
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•我国燃气加气站历年数据统计（单位：座）
•19个清洁汽车重点推广应用城市（地区）：北京市、上
海市、天津市、重庆市、四川省、海南省、西安市、乌鲁
木齐市、长春市、哈尔滨市、广州市、济南市、青岛市、
银川市、廊坊市、濮阳市、沈阳市、兰州市和丹东市 。
• 5、天然气过滤器
•天然气经进口→过滤器毛毡 和金属滤网→电磁阀→出口
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• 6、天然气加热器
• 作用：防止减压过程气体膨胀吸热而造成高凝点气体凝结堵塞 •循环管水道与天然气成逆向流动，换热效果好
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• 吉林工业大学的天然气发动机—缸内直喷
• 喷射阀开启和关闭时间：整个压缩行程。 • 喷射阀：二通常开式—电磁线圈断电时供气，通电时停止供气。
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第五节 CNGV燃料供给系统的主要部件
• 主要部件：储气瓶、阀门、减压器、混合器等
天
•
然气。工作时，经过降压、
•
计量、混合后进入气缸
•
—是目前NGV的主流
•常压天然气汽车（NNGV）：已淘汰
•液化天然气汽车（LNGV）：工作时，经过升温、汽化、
•
计量和混合后进入气缸
•吸附天然气汽车（ANGV）：工作时，经降压、计量和 混
•
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合后进入气缸
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•2、按燃料的组成与应用分
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2020/11/20
清洁燃料汽车—天然气汽车
• 1997年世界天然气汽车和加气站统计
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•二、我国天然气汽车发展现状 •截至2004年底，我国燃气汽车保有量为21.5万量，19个 重点推广应用城市（地区），加气站数量达712座。
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• 二、车用天然气的物化特性
• 1、天然气的密度
•
约0.78Kg/m3（常温常压下），相对于空气的60%
• 2、热值
• 分子中含C和H原子数越多，燃烧后产生的能量越多
• 天然气的低热值略高于汽柴油，但混合气热值低于汽柴油， 纯甲烷混合气热值比汽油低10%。
• 3、沸点
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• 4、混合器及喷射阀
• 作用：天然气与空气混合，控制进气量
• 混合方式：进气总管混合(混合器) 、进气歧管混合(喷射
阀)
•
缸内混合（喷射阀）
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•混合器
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•喷射阀
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•喷射式天然气汽车：以一定压力喷入气缸或进气管
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第二节 车用天然气的物化特性
• 一、车用天然气的成分
• 车用天然气的主要成分是甲烷CH4
• 天然气进入加气站在压缩前和后，要进行“三脱”处理： • 脱水—使含水量小于16mg/m3，防膨胀而结冰 • 脱烃—脱轻烃，使乙烷小于3%，防燃烧不正常 • 脱硫—脱H2S，防腐蚀
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• ⑵ 分体式减压器
• 由高压减压器和低压减压器
•①高压减压器 •作用：高压→中压
• 20MPA
→0.5~1.2MPa •天然气→过滤器1→阀门 12 →减压室B→出口→混 合器（或喷射阀，或低压 减压器）。 •出气量增大时，压力腔B 压力下降，膜片8下移，使 阀12开度增大。 •调节螺杆4用于调节输出 压力。
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第四节 CNGV的燃料供给系统的类型
• 第一代：机械控制混合气供给系统 • 第二代：电子控制混合气供给系统 • 第三代：电子控制天然气喷射系统
• 一、机械控制混合气供给系统
• 特点：在化油器式发动机上增加一套天然气供给系统 • 原理：储气瓶内天然气→减压器→混合气→进气管
• 混合器类型：
大 幅度下降，NOx少（天然气火焰温度低）。
• 2、使用特性好
• 冷起动性能好，不含胶质，不产生积碳，发动机寿 命长
• 3、抗暴性好—辛烷值约为130，可增大压缩比和
BTDC
• 4、具有姣好的安全性
• 密度小，点燃温度高（不易形成可燃混合气）
• 5、储带性差
• 6、动力性下降
•
气态—充气不足（比液体燃料少10%）—混合气热
• 速发展的储带方法
•4、吸附天然气（ANG）
• 在3.5~6MPa下储存在吸附剂（活性炭）中
• 1g活性炭可吸附17g甲烷（1m3活性炭可吸附170m3
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•四、天然气汽车的类型
•1、按储带的压力和形态分
•压缩天然气汽车（CNGV）：一般以20MPa的压力储带
•
-161.5℃，低于此温度变成液态，故难于液态储存。
• 4、颜色、味道和毒性
•
无色、无味、无毒，为安全加入加臭剂
• 5、混合气着火界限
• 5%~15%，对应过量空气系数0.6~1.8，较宽，可采用稀薄燃 烧技术
• 6、自然温度
•
630~730℃，而汽油为220~471 ℃ ，故不易压燃
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•纯天然气汽车：使用单一天然气燃料，点燃。压缩比高
•NG-汽油两用燃料汽车：交替使用这两种燃料。由汽油
机
•
改造。
•NG-柴油双燃料汽车：由柴油引燃，可降低微粒排放
•3、按天然气供给方式分
•机械控制式天然气汽车：机械控制天然气
•机电控制天然气汽车
•电控天然气汽车
•4、按NG供给方式分
•真空进气式天然气汽车：以真空管真空引入天然气
• 1、储气瓶
• 材料：合金钢 — 30CrMo、 35CrMo、 40CrMo
•
铝合金
•
复合材料—外：碳纤维或玻璃纤维，内：热塑性材料
• 工作压力：16MPa或20MPa
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• 我国车用储气瓶多为钢瓶，标准 GB17258—1998 • 结构型式：
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• 3、减压器 • 作用：减压（20MPa→0.1~1.2MPa） • 分类：
•集成式 •按结构分
•单体式
•按功能
•单级式 •多级式
•要求：① 减压至大气压左右，不受储气瓶压力影响；
•
② 停机时，自动关闭天然气；
•
③ 不泄漏，有安全阀；
•
④ 压力可调；
•
⑤ 能适应发动机工况变化；
第三节 CNGV的燃料供给系统及总体布置
ห้องสมุดไป่ตู้
• 一、CNGV燃料供给系统
• 作用：根据不同工况，调节空燃比，并提供合适混合 气量
• 组成：
•
储气系统—充气装置、储气瓶、气压表、截止阀
等
•
供给系统—过滤器、减压调节器、混合器、等
•
燃料转换系统（两用燃料）—转换开关、截止阀
等
• 结构：
•
纯天然气供给系统
•
• 4、燃烧前后摩尔数的变化
•
CH4+2O2+8N2＝CO2+2H2O+8N2
•
天然气燃烧前、后摩尔数没有变化
•
对于汽油机，以庚烷为例：
•
C7H16+11O2+44N2＝7CO2+8H2O+44N2
•
其摩尔数由56增加到59
P•PT文档演模故板 ：天然气使发动机输出功率降低(清与洁燃汽料汽车油—天机然气比汽车 约低
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• 沃尔沃THG103低排放CNG稀燃发动机
• A/F:正常工况为22:1~26:1； 怠速为20:1 • CNG气瓶(20MPa)→减压器(1MPa) →电磁喷射器→进气总管
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• 2、电控多点喷射系统
• 荷兰TNO研究所的TNO系统—多点连续喷射
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•②低压减压器
•作用：中压→ 低压
0.5~1.2MPa→0~ 0.02MPa •高压减压器→过 滤器1→一级阀门 3→一级减压腔 A→二级阀门8→ 二级减压腔→混 合器（或喷射 阀）。 •出气量增大时， 膜片25上移，使 二级阀门8开度增 大。
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值下降—动力性下降 PPT文档演模板
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• 四、车用天然气的燃烧特性
• 1、混合气热值下降
• 天然气混合气热值为2.76MJ/Kg；(NG热值约为
50MJ/Kg)
• 汽油混合气热值为：2.8MJ/Kg；(汽油热值约为
44MJ/Kg)
• 2、充量系数减小—进气量减少1/10
• 3、发动机热效率下降—火焰传播速度慢，传热损失大
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•7、辛烷值 • 一般MON为：115~130，抗暴性优于汽油，可采用高压缩比的 发动机。
•下表为天然气、汽油、柴油物化特性比较：
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• 三、车用天然气的特点
• 1、清洁
•
含S量少，完全燃烧后CO、HC的排量下降，微粒
• CNG气瓶→减压器(0.195MPa)→电磁阀→天然气分配器→喷嘴
•ECU控制步进电机使滑阀控制天然气 •流通面积以控制天然气流量。 •伺服电磁阀控制天然气通往膜片下方 •的旁通气道，通过膜片控制天然气主 •通道的通断。
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• 日本天然气汽车—多点顺序喷射
• CNG气瓶→电磁阀→两级减压器(0.255MPa) →电磁喷嘴(电控天然气喷射阀)
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•三、天然气的类型
•1、压缩天然气（CNG）
• 储存压力高于大气压力的气态天然气。
• 汽车上储带压力约为20MPa—目前主要的储带方式
•2、常压天然气（NNG）
• 携带量少，不安全—一般不采用
•3、液化天然气（LNG）
• 超低温-161.5℃以下变为液态，体积减小1/625—正 迅
•停机时，阀门12 关闭。 PPT文档演模板
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• 三级减压器
•天然气→阀3→一级 减压室4(0.25MPa) •→经通孔7→二级减 压室8→经通孔17→ 三级减压室
(0.178MPa)→混合器。
•减压器内设置加温 水套。
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•压缩比提高到10:1，采用白金电线和镀镍火花塞。气门采用优质 耐磨材料，充气时间为3~4min。
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• 天然气/汽油两用燃料
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•CNG气瓶→高压减压器→低压截止阀→低压减压器→(7kPa)混合器→气缸 •***ECU通过FCV电磁阀调节混合器浓度
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• 三、电子控制天然气喷射系统
• 1、电控单点喷射系统
• 美国福特公司GFI—Ⅱ型CNG系统
• CNG气瓶(20MPa)→减压器(0.69MPa) →磁阀组(ECU控制 →喷嘴→进气总 管
•
⑥ 设有加热通道，防减压霜冻。
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• ⑴ 集成式减压器
• 两级减压器
•
第一级： 20MPa→0.4MPa
•
第二级：0.4MPa→0.1MPa
•结构与原理：
•混合器吸气产生 真空使阀门12打开。 •天然气→经球阀 8→一级减压室→ 经阀门12 →二级 减压室→经量孔1 →混合器。 •大负荷时，加浓 阀13打开，额外增 加供气。