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运行原理
目 录
概况：压缩天然气
1、术语
2、压缩天然气的物理性能
3、车用天然气的质量要求
4、压缩天然气汽车的特点
5、压缩天然气在车辆上的储存
燃气系统
1、燃气系统的组成
2、CNG供给系统
3、CNG供给控制系统
4、点火提前角控制系统
概况：压缩天然气
1、术语
1.1、CNG储气瓶
CNG储气瓶是CNG供给系统中储存天然气的容器，分为钢质储气瓶和复合材料储气瓶：
• 钢质储气瓶：采用无缝钢管，利用特殊工艺两端收口而成。
• 复合材料储气瓶：采用钢质或铝合金内胆，外部缠绕玻璃纤维或碳纤维而成。
钢质储气瓶重量大，单位重量的容积小，但制造工艺成熟，成本较低；复合材料储气瓶重量比钢质储气瓶大大降低，单位重量的容积大，但制造工艺复杂，成本较高。
1.2、减压器
减压器用于将采用压缩方式储存在储气瓶内的天然气的压力降至大气压，供应给发动机。减压过程是一个吸热过程，需要吸收大量的热量，在减压器结构中，将发动机循环水引入减压器内的水套，利用循环水的热量给减压腔加热。在减压器上设有怠速调整装置，用于调整发动机怠速状态的燃气供给量。
1.3、混合器
混合器是将经过减压，从减压器输送过来的常压天然气与新鲜空气混合的装置。混合后的CNG/空气混合气被送入发动机燃烧室。混合器的基本结构为文丘里管。
1.4、转换开关
• 在汽车使用CNG燃料时，保持CNG供给回路接通，或者切断汽油的喷射；
• 在汽车使用汽油时，保持汽油供给回路的接通或汽油喷射动作的执行，同时切断CNG供给管路；
• 在发动机停止运转时，切断CNG供给管路；
• 使用东风风光ix7CNG燃料时，采用汽油启动发动机，在一定条件下（加速或减速）转换至使用CNG;
• 防止两种燃料同时进入发动机，导致油气混烧；
• 保证两种燃料的平稳转换；
• 显示储气瓶内CNG的储量。
1.5、充装阀
CNG充装阀具有单向阀或手动旋转阀结构。通过充装阀，可以向储气瓶内充装天然气。
1.6、压力传感器
压力传感器是测量和显示储气瓶内CNG的压力，并将其转换成与转换开关匹配信号的部件，转换后的信号通过电缆线输送到转换开关。
1.7、高压管路
高压管路采用不锈钢无缝钢管，是输送和充装CNG的管路。输送和充装采用同一条管路。
1.8、低压管路
低压管路是连接减压器和混合器，输送减压后的常压天然气的管路。
1.9、循环水管路
循环水管路是将发动机冷却液引入减压器的管路。
1.10、模拟器
当汽车使用汽油，模拟器用来控制汽油的喷射动作，保持汽油喷射电路的接通；使用CNG时，切断汽油喷射电路，同时能够模拟汽油喷射动作，保证发动机ECU能够正常工作。
1.11、控制器
控制器通过对氧传感器信号（或者包括节气门位置信号）的分析，计算出混合气浓度（浓或稀），控制步进电机的动作，调节天然气的供给量。
1.12、步进电机
用于调节天然气的供给量，布置在低压管路上。控制器根据接受氧传感器、节气门位置传感器等信号，分析混合气的空燃比，控制步进电机的调节动作。
1.13、点火提前角调节器
点火提前角调节器的功能是在使用CNG工作时将点火时间提前一定的角度，而在使用汽油工作时恢复发动机ECU控制的点火提前角。
2、压缩天然气的物理性能
2.1、天然气
天然气——Natural Gas，简称NG，天然气的主要成分为甲烷（CH4），甲烷的特性决定了天然气的性能。产地不同，天然气中的甲烷含量不同。
2.2、天然气的特性
2.2.1、比重
常温、常压下的甲烷、天然气比重以及与空气比重的比值
单位 | 比重 | 与空气比重的比值 | |
甲烷 | kg/m3 | 0.71 | 55% | 丰田汽车图片
天然气 | kg/m3 | 0.78 | 60% |
天然气比重小于空气，当从储存容器、管道中泄漏出来后，天然气将向上移动，扩散到空气中。
2.2.2、热值
热值是指单位重量或体积的燃料完全燃烧后产生的热量，分为高热值和低热值。
天然气主要成分的热值：
成分 | 高热值104（kJ/kg） | 低热值104（kJ/kg） |
甲烷 | 5.55 | 5.01 |
汽油的低热值为4.44×104kJ/kg。天然气的单位重量热值高于汽油。按体积计量计算，１立方米天然气的热值高于1升汽油的热值。
2.2.3、沸点
在常温、常压下，天然气为气体状态；
甲烷的沸点-162℃，在此温度以上，天然气呈气态。由于非常低的沸点，天然气非常难于液化，一般采用气体状态储存和输送天然气。
2.2.4、颜、味道和毒性
甲烷（天然气）是一种无、无味的物质，且没有毒性；
天然气在空气中的浓度较高时，对人体有一定的麻醉作用。
为便于识别其在空气中的存在，在生产过程中添加了少量的臭味剂(硫醇、硫醚等物质)。
2.2.5、点火极限
气态的天然气与空气形成混合气，混合气浓度在一定范围内时能够被点燃、燃烧，超过这个范围将不能被点燃，这个范围的上下限即为点火下限和点火上限。
天然气的点火上限和点火下限分别为5%和15%。
2.2.6邯郸限号、理论空燃比
单位重量（或体积）燃料完全燃烧需要的空气重量（或体积）即为该燃料的理论空燃比。
汽油、甲烷的（重量）理论空燃比分别为14.7：1、16.7：1。
相同质量的燃料完全燃烧，天然气需要更多的空气。
按照体积计算，天然气的理论空燃比约为10：1。
2.2.7、辛烷值
辛烷值是燃料抗爆震燃烧的能力，辛烷值越高，表示抗爆性越好，发动机可以采用更高的压缩比。
目前使用的汽油辛烷值一般为90、93。
天然气的辛烷值一般在120～130之间，其抗爆性要好于汽油。
2.2.8、自燃温度
在没有外界火源的条件下，由于天然气内部的氧化、本身温度或介质温度变化而引起天然
气自行着火燃烧，天然气自行着火燃烧的最低温度即为自燃温度；
天然气的自燃温度为732℃；汽油的自燃温度为232～482℃；较高的自燃温度表明天然气的安全性好于汽油。
2.2.9、起燃方式：
天然气自燃温度高，难于压燃，适宜外火源点燃，同时高的辛烷值，适合在较高的压缩比下点燃工作。
天然气在汽车上使用一般采取两种方式工作：
在天然气单燃料或两用燃料车上，采用电火花点燃的工作方式；
在柴油／天然气双燃料车上，在天然气工作时，一般喷射少量的柴油，利用被压燃的柴油点燃天然气的工作方式。
3、车用天然气的质量要求
项目 | 质量指标 |
高位发热值(MJ/m3) | ＞31.4 |
硫化氢(H2S)含量(mg/m3) 凯迪拉克suv | ＜ 15 |
总硫（以硫计）含量(mg/m3) | ＜ 200 |
﹡尘埃含量(mg/m3) | ＜15 |
﹡尘埃微粒直径（μm） | ＜10 |
二氧化碳(CO2)含量V/V | ＜ 3.0 |
﹡氧气(O2)% | ＜ 0.5 |
﹡含水量(mg/m3) | 一般地区＜16江淮和悦sc，冬季温度在-20℃～-40℃时应＜10。 |
水露点℃ | 在汽车驾驶的特定区域内，在最高压力下，水露点不应高于-13℃,当最低温度低于-8℃，水露点应比最低气温低5℃。 |
“﹡”：目前未列入国家标准
4、压缩天然气汽车的特点
压缩天然气汽车储存的天然气量相对较少，且储存容器的重量造成整车重量增加很多。但在汽油车的基础上增加CNG系统而成的既能使用CNG，又能使用汽油的两用燃料车目前广泛使用，这种方式改装方便、成本低，但整车性能下降较多。
4.1、排放性能：
天然气作为一种气体燃料，与空气混合更均匀，燃烧更加充分，排放的CO 、HC等有害物质更少；其他一些没有受排放法规控制的有害成分（如对区域环境影响的毒性物质、烟雾、酸性物质等也比汽油、柴油要少；
在所有碳氢燃料中，天然气的碳氢比小，碳与氢的比例为4：1，CO2排放量比汽油少25%左右，有利于保护全球的环境质量。发达国家基于天然气的这一特性，将天然气确定为真正的清洁燃料而加以推广使用。
4.2、经济性：
维护费用：天然气不会稀释润滑油，燃烧后没有积碳，可减少发动机磨损，延长润滑油更换周期，维护保养费用低，延长发动机寿命；
燃料费用：按1立方米天然气相当1.1升汽油计算，可减少燃料费用50%以上。使用CNG作为汽车燃料，可大大降低燃料费用。
4.3、动力性：
澳柯玛电动车怎么样目前的CNG车基本是在汽油车上增加CNG系统而成的两用燃料车，发动机的压缩比、点火系统、进气系统等均没有变动，因而造成使用CNG时发动机的动力性能没有得到充分发挥；
天然气的理论空燃比为10：1，在进入发动机时，天然气将占有约10%的体积空间，导致吸入发动机的空气量减少约10% ，进气效率下降，从而引起动力性的下降；
天然气性质稳定，燃烧速度慢，点燃需要更多的能量；
与使用汽油相比，使用CNG时的动力性约下降15%左右。
4.4、安全性：
系统的每一个部件的设计、生产、检验充分考虑了安全性：
储气瓶必须是指定的专业厂家生产；
储气瓶的承压能力是CNG工作压力的数倍；
每一个储气瓶出厂之前必须100%进行安全检验；
储气瓶发上设有安全阀、手动截止阀，保证安全使用和便于维护；减压器上设有安全阀，保证在系统出现故障时的安全性；
天然气性质稳定，密度小，自燃温度温度高，安全性好于汽油燃料。
国内外的使用经验表明，因CNG系统发生的安全事故要远低于汽油车、柴油车。
4.5、续驶里程：
压缩方式储存天然气，储存燃料的能量密度低，相同体积的储存容器，续驶里程仅相当于
汽油的1/4，且储存容器的重量大， 导致整车自重增加。对于小型车，在设计时考虑到自重增加的限制，以及车上有限的空间，不允许安装过多的天然气储气瓶，所以使用天然气的续驶里程较少。
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