天然⽓汽车改装技术什么是汽车压缩比
天然⽓汽车改装项⽬技术
介绍及基本情况
⼀、天然⽓的性质
天然⽓是⼀种⽆⾊、⽆味的⽓体，主要成分是甲烷，通常与其它⽯油产品⼀同⽣成，天然⽓的⽓液⽐为625：1，沸点在-162℃，所以常温下为⽓态。
着⽕温度为650度（汽油的着⽕温度为450度，柴油的着⽕温度为250度）。说明当其泄露时，天然⽓向上移动会很快挥发，不容易达到着⽕浓度和着⽕温度，所以安全可靠。
2、性价⽐⾼：天然⽓具有极强的抗爆性（最⼩⾟烷值ROZ达到130，⽽汽油的最⼩⾟烷值位于91和100之间，因此以天然⽓为燃料的汽车压缩⽐可提⾼到12：1）根据天然⽓特性⽽设计的发动机具有⾼压缩⽐，扭矩⼤，可实现稀薄燃烧的特点，同时由于是⽓态燃料，⽆须雾化就可以与空⽓均匀混合，因此CNG汽车热效率较⾼，经济性好。
3、经济节约：天然⽓⽬前售价低于汽油、柴油价格，价格优势
尤其明显是汽油柴油价格的65%左右。根据改装天然⽓汽车实际使⽤的对⽐情况1.1～1.2⽴⽅天然⽓可等同1L汽油或柴油。节约⽐例在35%左右，因此具有显著的经济效益，也是⽬前汽车油改⽓的主要原因。
4、清洁环保：天然⽓汽车与燃油汽车相⽐较，汽车尾⽓中⼀氧化碳减少97%，碳氢化合物减少72%，⼆氧化碳减少90%，氮氧化物减少65%，噪⾳减少40%，苯、铅粉尘等减少100%。因其显著的环保优势。
⼆、天然⽓汽车
天然⽓汽车是以天然⽓为燃料的⼀种⽓体燃料汽车。天然⽓被世界公认为是最为现实和技术上⽐较成熟的车⽤汽油、柴油的代⽤燃料。⽬前运⽤最多的是（CNG）压缩天然⽓汽车和（LNG）液化天然⽓汽车。
1、其中CNG汽车压缩天然⽓储存量⽐LNG液化天然⽓少，续
航⾥程相对较短，国内CNG汽车使⽤的储罐容量为⽔容积
80升左右，加满后折合天然⽓约20标准⽅，载重情况下可
⾏驶230公⾥以上，⽐较适合城市出租车、公交车和加⽓
站较多的地区车辆；
2、LNG汽车⼀次性储⽓量⼤可达上百⽅天然⽓，汽车续航⾥程
长,⾮常适合长途客货运输的需要。国内LNG汽车使⽤的储
罐容量为⽔容积450升左右，加满后折合天然⽓约270标
准⽅，载重情况下也可⾏驶400公⾥以上，突破了CNG汽
车的限制性。
3、天然⽓汽车按燃料形式可分为：单燃料天然⽓汽车、天然⽓/汽油两⽤双燃料汽车、天然⽓/柴油混合燃料汽车。
（1）单燃料天然⽓汽车只使⽤天然⽓作为发动机燃料，此种汽车的发动机根据天然⽓的特性进⾏专门设计，其热效率、经济性⽐较好。相⽐于双燃料车，其扭矩、功率等各⽅⾯指标都要好。
（2）双燃料天然⽓/汽油两⽤燃料汽车，具有两套燃料供给系统（其中⼀种⽤于供⽓），在使⽤过程
中可以在两种燃料间灵活切换。此种汽车发动机⼀般都在汽油发动机基础上加装天然⽓供给系统和燃⽓控制系统改装⽽成。
（3）天然⽓/柴油混合燃料汽车，是在柴油发动机的基础上加装天然⽓供给系统和燃⽓控制系统改装⽽来，使⽤天然⽓与柴油混合燃烧，采⽤压燃的⽅式。此种汽车以天然⽓为主要燃料，柴油作为辅助燃料起引燃作⽤，但也可以单独以柴油作为燃料，并能在柴油和混合燃料间灵活切换（⽬前技术不很成熟）。
三、车⽤天然⽓的分类
1、压缩天然⽓（CNG）是以压缩状态储存的天然⽓。
压缩天然⽓与管道天然⽓的组分相同，主要成分为甲烷（CH4），是经加⽓站由压缩机加压后，压到20⾄25Mpa，再经过⾼压深度脱⽔，充装进⼊⾼压钢瓶组槽车储存。我国车⽤压缩天然⽓（CNG）的额定压⼒为≤20Mpa。⽔露点为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℃。
2、液化天然⽓（LNG）是以液态储存的天然⽓。
是将天然⽓采⽤深冷技术，冷却到-162℃，在常压下成为液态。⼯作压⼒为⼩于1.59Mpa⼤于0.65Mpa，⼯作温度为-162℃。在⽣产过程中，⾮烃类组分及⼀些⾮甲烷烃类通常都要被除去。LNG燃料基本都是纯质烷烃，主要是甲烷和⼄烷，其组分⽐CNG的组分更纯净，其中甲烷含量进⼀步提⾼，达到96%以上。LNG储存压⼒只有1.6Mpa，相⽐于CNG的20Mpa储存压⼒其安全性较好。
四、天然⽓汽车改装
天然⽓汽车改装，是指根据国家有关法规的要求把原本燃⽤汽油或柴油的汽车改装成油⽓两⽤车或单⼀天然⽓汽车。⽬前天然⽓/柴油双燃料车技术还不够成熟处于研发阶段，所以在⽤车辆改装后通常都为：天然⽓/汽油双燃料车和单⼀天然⽓汽车（汽油车⼀般改装为油⽓两⽤双燃料车，柴油车常改装为天然⽓单燃料车）。
(⼀)压缩天然⽓（CNG）汽车改装
⽬前CNG汽车技术成熟，在天然⽓汽车整车制造和汽车改装上都应⽤⼴泛。CNG汽车是将天然⽓压缩储存于⾼压⽓瓶内，然后通过减压器减压，再通过燃⽓控制装置将天然⽓通过喷⽓嘴喷⼊⽓缸（与汽油机电控喷射系统原理接近）或者通过混合器形成可燃混合⽓，在发动机进⽓⾏程时吸⼊⽓缸（与汽油机化油器原理接近），从⽽天然⽓在⽓缸内燃烧推动活塞作功。压缩天然⽓（CNG）汽车燃料供给系统
通常包括：天然⽓⽓瓶、减压调压器、各类阀门和管件、天然⽓喷射装置（或者机械式混合器）、各类电控装置等。天然⽓储⽓钢瓶的瓶⼝处安装有易熔塞和爆破⽚两种保险装置，当⽓瓶温度超过100℃或压⼒超过26MPa时，保险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，因此在使⽤中是安全可靠。
1、单点：简单混合器开环控制油⽓两⽤系统
（1）开环系统⼜称为单点控制系统，由减压器、电喷模拟调节器（仿真器）、转换开关、控制线路、功率阀、混合器等组成。
（2）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，其真空度为
49~69kPa。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
(3)化油器车将仿真器换为汽油电磁阀，此种改装⽅案由于技术简单难以达到各⽅⾯需求，虽然其故障率底，但是汽车动⼒性和经济性较差，所以已逐步被市场淘汰或升级改装为天然⽓多点喷射系统。
（4）开环控制系统汽油转换CNG控制
使⽤汽油时，如果需要将燃料转换到CNG，将油/⽓转换开关从汽油位置转换到CNG位置，此时电喷模拟调节器控制汽油喷嘴处于关闭状态，汽油电动泵停⽌⼯作，CNG电磁截⽌阀被打开，CNG被供给⾄发动机，从⽽完成了从汽油⾄CNG的燃料转换。在发动机起动时，不管油/⽓转换开关在什么位置，都是汽油起动，转速降到预定转速时再⾃动或者⼿动转到燃⽓状态。
2、多点顺序喷射闭环控制油⽓两⽤系统
（1）多点顺序喷射汽油/CNG两⽤系统原理简介
⽬前多点顺序喷射闭环控制汽油/CNG两⽤系统⼤部分为主从式控制系统。系统⼯作时，燃⽓ECU以原车汽油ECU的喷油信号为基础输⼊信号作为最主要的控制喷⽓量的参数，经发动机⽔温、进⽓温度/压⼒、燃⽓温度 /燃⽓压⼒等参数校正后，确定该时刻的喷⽓时间，通过⾼精度燃⽓喷嘴向相应的发动机⽓缸供⽓，并通过氧传感器信号实现闭环控制。
发动机使⽤汽油进⾏起动。当发动机运⾏且转换开关置于燃⽓位置时，燃⽓ECU将⾃动检测已存储其内部的转换条件。当发动机⽔温，转速等条件满⾜，ECU将⾼压管路上的电磁阀打开，⾼压CNG⽓体从CNG⽓瓶进⼊减压器，减压器将⾼压⽓体减压到⼤约⾼于进⽓歧管压⼒230kPa后输出，然后经低压燃⽓过滤器进⼊⽓轨，再通过⽓轨分配到喷嘴。当系统以燃⽓运⾏时，须读取每缸汽油喷射信号，并屏蔽汽油喷射信号，驱动燃⽓喷嘴⼯作。燃⽓ECU根据测量的汽油喷射脉宽，“转换”成相当的燃⽓喷
射脉宽，并控制燃⽓喷嘴进⾏喷射
多点顺序喷射汽油/CNG两⽤系统控制原理图
1.⽓瓶
2.⾼压管路
3.⽔温传感器
4.氧传感器
5.汽油ECU
6.进⽓温度压⼒器
7.燃⽓ECU
8.⽓量显⽰开关
9.充⽓阀 10 压⼒表 11. 过滤器 12.低压胶管 13.燃⽓⽓轨（喷嘴） 14.减压器总成 15.管路三通 16.转速传感器
（2）⾼压⽓体存储于⾼压⽓瓶内，经⽓瓶阀进⼊⾼压路（如上图红⾊管路），在⾼压管路上安装了压⼒表和充⽓阀，ECU控制⾼压管路上的电磁阀将⾼压⽓体放⼊减压器，⾼压⽓体经减压器减压后形成压⼒较稳定的低压⽓体（绿⾊管路），因⽓体中可能含有杂质，油污等，所以在减压器和燃⽓⽓轨之间安装了过滤器，低压⽓体经
受ECU控制的燃⽓喷嘴进⼊各缸进⽓歧管，在各缸进⽓歧管靠近⽓门处形成混合⽓。混合⽓在发动机进⽓冲程被吸⼊⽓缸内燃烧。
（3）多点顺序喷射汽油/CNG两⽤系统的优越性
1）可⽤于⽬前所有在⽤汽油车辆的油⽓两⽤化改装。也是⽬前整车制造⼚和改装⼚应⽤最为⼴泛的技术。
2）系统在软件设计上引⼊了喷射压⼒、发动机⽔温、进⽓温度/压⼒、燃⽓温度 /燃⽓压⼒、等修正，以实现对燃⽓喷射的精确控制。
3）不需要对原汽油发动机控制系统以及机械结构进⾏⼤量改变，只需加装燃⽓ECU控制系统和获取原
汽油ECU信号即可，操作⽅便快捷。4）由于系统采⽤了进⽓道多点顺序喷射的结构形式，因此改装后的汽车各⽅⾯指标都优越于混合器开环控制油⽓两⽤系统改装的车辆，具有较好的动⼒性和经济性。
（⼆） CNG供⽓管路主要部件配置简介
1、⽓瓶
CNG⽓瓶是压缩天然⽓汽车的主要部件之⼀。⽓瓶的⽣产由严格的标准控制。CNG车⽤⽓瓶可以分为四类：第⼀类⽓瓶是全⾦属⽓瓶，材料是多为钢；第⼆类⽓瓶采⽤⾦属内衬，外⾯⽤纤维环状缠绕；第三类⽓瓶采⽤薄⾦属内衬，外⾯⽤纤维完全缠绕；第四类⽓瓶完全是由⾮⾦属材料制成，例如玻璃纤维和碳纤维。
2、⽓瓶阀
⽓瓶阀是安装在⽓瓶上最重要的零部件，作⽤是为保证⾼压⽓瓶
的内⾼压⽓体的安全储存和⾼压⽓体的安全使⽤，其限流装置可以避免⼤量漏⽓的危险，通过过热保护熔断丝，在⽓瓶在⾼温环境中⾃动泄压\放⽓，通过过压保护阀会⾃动泄压确保⽓瓶安全。
3、加⽓阀
（1）产品特性：
最⼤⼯作压⼒：260 bar;⼯作温度：-40℃～120℃;NGV-1结构、新西兰结构（插销式）
（2）功能原理：
加⽓阀是⽤于给系统加⽓的接⼝，NGV-1结构的充⽓阀⼀般带有单向阀，插销式充⽓阀⼀般带有⼀个⼿动阀。
（3）失效模式和判定：
O型密封圈失效；加⽓阀进⼝堵塞；阀体损坏。
4、压⼒表
（1）产品特性：
⼯作温度：-40℃～120℃;⼯作压⼒：0 - 20MPa；传感器⼯作电压：12V DC
传感器输出特性：
压⼒(MPa)
输出电压(V)
（Wika）输出电压(V) （STYB）
0 0.51 2 0.69
4 0.86
6 1.02
8 1.21
10 1.40
12 1.59
14 1.82
16 2.02
18 2.20
20 2.44
（2）功能原理：
⽓瓶压⼒表安装在连接在系统的⾼压管路上，主要功能是⽅便在发动机停机和检修时可以让操作者知道管路上是否有⾼压⽓体，也可作为加⽓站⼈员的检查⽓量的依据。同时在压⼒表有安装有⽓量传感器，向ECU提供⽓量信号或向仪表⽓量指⽰器提供电压信号。
（4）故障模式和判定：
压⼒表泄露；传感器损坏；传感器接插件损坏；压⼒表⾼压⽓道堵塞。
5、⾼压管路和管路接头
（1）产品特性：
⼯作温度：-40℃～120℃;⼯作压⼒：0-20Mpa；接头螺纹：M12X1 （2）功能原理：
⾼压管路采⽤的是⾼压⽆缝钢管，管路接头采⽤卡套和卡套螺
栓。⽤于连接系统中⾼压零部件。
（3）失效模式：
⾼压管路破裂;⾼压管路弯度过⼤;⾼压管路堵塞；接头处漏⽓6、减压器总成
（1）产品特性：
输⼊压⼒：1 MPa - 25MPa
输出压⼒：230 kPa±5kPa（相对参考压⼒）
⼯作温度：-40℃～125℃
电磁阀的⼯作电压：12V DC
（2）功能原理：
减压器是汽车燃⽓系统中的关键部件之⼀，它将储⽓瓶中的⾼压⽓体(20Mpa)降压，转变成⼀定压⼒的低压⽓体输出，供给燃⽓喷嘴。
为了使燃⽓喷嘴的喷射压⼒恒定，在减压器上引⼊进⽓管压⼒作为参考压⼒，使减压器的输出压⼒与进⽓管内压⼒连动变化，
保持压⼒差不变。
减压器在⼀定的流量范围内，其输出压⼒应不随流量的增加⽽有较⼤的变化，以满⾜在发动机的所有⼯况下，喷射压⼒的稳定。
天然⽓在降压的过程中，会吸收热量，由于天然⽓中含有⼀定的⽔分，如不对其进⾏加热，可能会结冰堵塞管道，因此，减压器必须具有加热渠道，⽤发动机冷却液对其加热。
（3）故障模式：
滤芯堵塞；电磁阀打开/关闭失效;O型圈密封失效；外部/内部⽓体泄漏失效;⽓体通道堵塞失效；减压膜⽚破裂失效
7、过滤器
（1）产器特性：
最⼤⼯作压⼒：450kPa;⼯作温度：-40℃～120℃
（2）功能原理：
过滤器安装于减压器和燃⽓喷嘴⽓轨总成之间，主要⽤于过滤⽓体中的固体杂质。
（3）故障模式：
外部/内部⽓体泄漏失效；过滤器芯堵塞；传感器损坏。
8、燃⽓⽓轨（喷嘴）
（1）产品特性：
驱动类型：峰值保持型;
最⼤⼯作压⼒： 392kPa;
⼯作温度：-30℃～120℃;
典型⼯作电压（范围）：14V（6.3 - 16V）;
⼯作电流（峰值/保持/最⼤值）：4A/1.5A/6A ;
适⽤燃料：CNG
（2）功能原理：
喷嘴的内部有⼀组电磁阀中⼼是铁芯和密封的阀座，阀座在处于
其正上⽅的弹簧的作⽤下保持关闭状态，当电磁交阀有电流通过时，产⽣磁场，铁⼼在磁⼒作⽤下克服弹簧压⼒和⽓体⼒的压⼒差，迅速提升阀座从⽽打开喷嘴供⽓，当磁场消失时喷嘴在弹簧和⽓体压差作⽤下关闭喷嘴，所以ECU可以通过控制喷嘴保持打开的时间可以精确控制喷⽓量。喷嘴喷出的天然⽓质量与其开起的时间成线性关系。（3）故障模式：
喷嘴进⽓道堵塞；O型圈密封圈失效；喷嘴线圈烧坏；喷嘴漏⽓。（三）液化天然⽓（LNG）汽车改装
⽬前LNG汽车技术主要应⽤于长途客货运车辆以及城市公交和重型汽车，也属于国家863计划。LNG汽车与CNG汽车电控部分原理相同，其区别主要在于燃料供给系统。
1、车⽤LNG⽓瓶技术参数为：计算压⼒ 3.18MPa、⼯作压⼒1.59MPa、设计温度-196℃、⼯作温度-162℃，充装系数0.9，主体材料为0Cr18Ni9(304)，瓶上设有⼀、⼆级安全阀、进出液⼝、限流阀、⽓相⼝、电容液位计、压⼒表和瓶内压⼒⾃动调节。⽓瓶安装位置：对于客车，⼀般有安装于车⾝后上部或侧⾯；卡车可横装，也装在⼤梁两侧。
2、车⽤LNG供⽓系统包括专⽤车载低温绝热瓶、充装接⼝、安全限流装置、LNG汽化器、稳压器、压⼒显⽰等装置组成。
3、LNG由储⽓瓶限流阀经汽化器汽化成⽓态天然并升温（温度可升⾄常温），再经调压阀（出⼝压⼒可根据实际情况设定，若使⽤电控燃⽓多点喷射系统压⼒必需设定在减压阀可开启的压⼒，⼀般设
定为1Mpa），然后再经缓冲罐、减压阀、燃⽓过滤器，最后由⽓轨/喷⽓嘴喷⼊发动机。
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