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天然气的点火上限和点火下限分别为5%和15%。
6、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、。
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和10：
1。
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。
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630—730度；
汽油的自燃温度为220—471度；
较高的自燃温度表明天然气的安全性好于汽油。
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。
车用天然气技术要求
天然气的储存
常温、常压下的天然气密度非常低，为有效的储存天然气，一般采用以下方式储存天然气，以提高天然气的储存压力：
1、压缩天然气——CompressedNaturalGas简称CNG（压缩天然气），汽车上使用的CNG的最高压力为20MPa（相当于将天然气压缩200倍）；
2、液化天然气——LiquefiedNaturalGas简称LNG（液化天然气），液化后的天然气的密度是常温、常压下的气态天然气密度的625倍；
3、吸附天然气——AdsorbedNaturalGas简称ANG（吸附天然气），储存的能量密度介于CNG和LNG之间，且储存压力大为降低（在4MPa左右）。
天然气汽车的分类（按储存方式分）
1、压缩天然气汽车——CompressedNaturalGasVehicle简称CNGV，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。
2、液化天然气汽车——LiquefiedNaturalGas Vehicle简称LNGV，天然气的储存密度大为增加，但整车成本增加很多，且储存容器的热交换，造成容器内的压力升高，在一定条件下，将向外界排出天然气，以避免容器内的压力升高，，保证安全使用
3、吸附天然气汽车——AdsorbedNaturalGas Vehicle简称ANGV，天然气储存的一个研究方向，目前还没有成熟的产品投入商业使用。
天然气汽车分类（按使用燃料种类）
1、单一燃料的CNG汽车：
使用按照CNG特性设计的发动机，整车性能大为提高，但由于使用条件的限制，使用量较少，单车成本高；
2、汽油—CNG两用燃料汽车：
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，改装方便、成本低，但整车性能下降较多。
3、柴油—CNG双燃料汽车：
在柴油车上增加CNG系统而成的能够单独使用汽油，又能使用CNG—柴油混合燃料的双燃料车。
控制较为复杂，天然气的替代率低、成本相对较高。
天然气汽车特点
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于推广使用。
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。
3、动力性：
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，使用CNG时的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%。
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：
储气瓶必须有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；
每一支储气瓶出厂之前必须进行检验；
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。
5、续驶里程：
压缩储存天然气，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，使用天然气的续驶里程较少。
CNG供给系统分类
1、混合器方式的开环供给系统：
类似于汽油机化油器技术的CNG系统，利用发动机的真空度进行供气，使用在化油器式汽车上；
2、混合器方式的闭环供给系统：
在开环拱给系统的基础上增加闭环控制系统而成，应有在电喷车上；
3、CNG燃料喷射系统：
完全不同于以上两种系统，供气方式由依靠发动机真空度的被动供气发展到利用燃料的压力主动供气。
CNG燃料喷射系统
1、燃料喷射点数划分：
单点喷射、多点喷射；
2、燃料喷射时间划分：
同时喷射、顺序喷射；
3、喷射燃料位置划分：
缸内喷射、缸外喷射。
普遍采用的CNG燃气系统
目前，国内外的电喷车上普遍采用混合器方式的闭环控制系统；
采用混合器方式的闭环控制系统匹配的两用燃料车，其动力性、排放性能、燃料经济性等指标基本能够满足国家有关标准的规定和使用的要求，系统稳定性和性能的一致性难于保证。
四、JETTA电喷车燃气系统匹配
JETTA电喷车使用混合器方式的闭环控制系统存在的主要问题
解决存在问题的办法
1、回火问题：
采用燃气喷射技术，消除产生回火的外界条件（可燃混合气在进气管内的聚集），从而基本解决回火问题。
2、模拟信号问题：
由固定模式的模拟信号，改为采用随ECU控制的喷油时间的趋势而变化的动态模拟信号。
针对JETTA电喷车的特殊性而开发的DreamXXI燃气喷射系统
针对JETTA电喷车的特殊性，北京恩吉威公司联合意大利OMVL公司，经过长达三年的研究、开发，推出满足JETTA电喷车特殊需要的DreamXXI燃气顺序喷射系统。
在一汽大众有关部门的支持下，经过近一年的试验工作，北京恩吉威公司完成了DreamXXI燃气喷射系统与捷达电喷车的匹配工作，匹配后的CNG—汽油两用燃料车的动力性、排放性能、燃料经济性通过一汽-大众的试验，结果符合有关标准、法规和一汽-大众的规定，正式得到一汽-大众产品部的认可，取得与JETTA车配套的资格。
DreamXXI燃气喷射系统组成
按照完成的功能划分，DreamXXI燃气喷射系统可分为两个部分：
1、CNG供给系统：
充装、储存天然气，并向发动机输送天然气，对CNG压力进行调节，并执行天然气的分配和喷射
2、CNG供给控制系统：
根据输入的各个发动机工作信号，对天然气的工作过程进行控制；
1、CNG供给系统
2、CNG供给系统基本功能
3、1、有效储存CNG
4、2、充装CNG
5、3、向发动机供给CNG
6、4、截止CNG的供给
7、5、过滤CNG中杂质
8、6、CNG状态调节
9、7、燃料向发动机的定时分配
10、8、安全保护功能
11、CNG供给系统组成
12、1、储气瓶
2、储气瓶阀
3、导气管路
4、充气阀
5、供气（充气）管路
6、减压器
7、低压管路
8、高频电磁阀组
9、分配管路
CNG供给系统流程
CNG储气瓶
CNG储气瓶——储存CNG的容器；
CNG储气瓶一般为中间圆柱体、两端椭圆形结构，在一端有钢瓶阀接口，整体为无缝结构；
CNG储气瓶种类
1、钢瓶—由无缝钢管经特殊工艺加工而成，重量大，价格便宜，不适合在小型车上使用；
2、复合材料气瓶—钢质和铝合金内衬，外部环向、纵向缠绕玻璃纤维或碳纤维。
与钢瓶相比，重量约少30％—50％，但价格较高。
主要类型有整体缠绕和半缠绕等几种类型。
JIEDA电喷车使用的储气瓶
1、储气瓶一般布置在行李箱的里端；
2、根据JIEDA车行李箱的容积，匹配了水容积为50或55升的储气瓶。
按照最大充装压力20MPa计算，50和55升储气瓶的最大充装量为10和11立方米天然气（标准状态下）。
充气阀
1、充装CNG时，与加气枪连接的接口；
2、充气阀结构：
快装式、插销式；
3、根据不同地区的要求，JETTA两用燃料车采用快装式或插销式充气阀；
4、充气阀内部结构为单向阀结构；
5、充气阀外端为与加气枪连接的接口；
6、充气阀内端为与充气管路（D6X1钢管）连接的接口
插销式充气阀结构
快装式充气阀结构
减压器（蒸发器）结构和功能
1、从储气瓶输送出的最大压力为20MPa的CNG，使用过程中压力在不断变化中，不能满足发动机工作的需要，需要通过减压器将其状态进行调节；
2、减压器的主要功能：
将由储气瓶输出的最大压力为20MPa的CNG调节成满足发动机工作需要的具备一定压力的天然气；
3、完成以上功能主要是CNG进行减压和调节：
将CNG压力调节至符合发动机工作需要的压力（减压过程）
4、减压过程为吸热过程，需要吸收大量的热量；
5、为保证减压器的正常工作，将发动机循环水引入减压器内，为减压过程提供热量；
6、在环境温度过低时使用CNG，一方面对发动机不利，同时不能为减压过程提供充足的热量，将导致工作不稳；
7、通过减压器上的温度传感器测量其温度，通过设定，在温度低于限值时，只能使用汽油工作，温度升高到限值以上后，才能使用CNG；
8、在CNG的稳压腔上设有电磁截止阀，在停车或使用汽油工作时，电磁截止阀关闭，同时一级进口关闭；
在使用CNG工作时，电磁截止阀打开；
9、DreamXXI燃气喷射系统配置的减压器为R89/I型；
10、R89/I型减压器为两级式结构
11、R89/I型减压器一级减压腔，CNG在进入该腔后，压力降低到；
12、R89/I型减压器二级为稳压腔，一级腔输送来的低压天然气，经过调节后，通过稳压结构的作用，输出稳定压力的天然气。
13、为保证怠速时的稳定性和最佳的混合比，可将发动机进气管处的进气压力引入一级腔的平衡室，调节工作过程。
14、为避免因温度变化过大引起的工作不稳，在循环水的出口处，安装有恒稳结构，保证在正常状态下减压器腔内温度的恒定；
在安装时需保证正确的循环水流动方向，否则将造成循环水不能流动，造成系统工作不稳；
15、为避免因减压器故障造成的腔内压力异常升高，在一级腔内设有安全保护阀。
16、在CNG进入一级腔之前的高压部分设有CNG过滤器
减压器（R89/I）结构
减压器一级腔结构
（1）
减压器一级腔结构
（2）
减压器一级腔结构（3）
减压器循环水腔道
减压器一级腔
减压器二级腔（稳压腔）结构
（1）
减压器二级腔（稳压腔）结构
（2）
减压器二级腔（稳压腔）
恒温结构
安全阀结构
压力调节结构
高频电磁阀组
●燃料供给的执行部件；
●完成共轨和喷嘴的功能；
●利用4个高频电磁阀控制每一只气缸的燃料供应；
●按照控制器的指令，依照气缸的工作顺序，依次打开对应气缸的高频电磁阀，供应与发动机吸入空气量对应数量的燃料；
●安装时需要按照从左到右或从有到左的顺序，控制一缸至四缸的燃料喷射；
●确定一缸的原则：
在控制系统中的一缸汽油喷射信号决定了发动机一缸的位置。
高频电磁阀组结构
2、CNG供给控制系统
燃气工作的基本要求
1、在两用燃料车上，增加的燃气系统只是根据发动机的需要定时、定量的向发动机供应燃气，发动机正常工作需要的点火、怠速等控制还需要汽油系统进行控制；
2、为保证发动机正常的工作，发动机各个传感信号必须处在正常的状态，包括汽油喷射信号、氧传感器信号等；
3、在使用CNG时，必须切断汽油的喷射动作。
切断汽油喷射动作的同时，正常的汽油喷射信号也被切断，在这种情况下，汽油ECU将判断出汽油喷射停止，将不会正常的工作。
为了避免在使用CNG时出现这种不正常的现象，使汽油ECU保持在正常工作状态，必须在切断汽油喷射的同时，向汽油ECU输入模拟的汽油喷射信号。
4、氧传感器信号的控制：
•
CNG控制系统与汽油控制系统共用氧传感器。
发动机在使用CNG时的控制过程与使用汽油时是有所差别的。
在使用CNG时，氧传感器信号直接输入CNG控制系统。
汽油ECU如果长时间得不到氧传感器信号，ECU将判断混合气过浓或过稀，将在内部记录故障码，从而影响ECU的正常工作，特别在使用汽油时，将严重影响汽油的工作过程。
如果同时将氧传感器信号输入CNG控制系统和汽油ECU，汽油ECU的自学习功能将记忆下使用CNG时的状态。
在转换到使用汽油时，将会影响汽油的控制过程。
为了避免以上情况造成的影响，可以在使用汽油时，向汽油ECU输入一个理想的模拟氧传感器信号。
这样在使用CNG时汽油ECU能够正常工作，同时避免汽油ECU学习到在使用CNG时的不好的东西。
CNG供给控制系统功能
（1）
基于以上燃气工作的基本要求，以及汽车正常行驶的需要。
CNG供给控制系统应具备以下功能：
1、燃料选择和转换功能
2、指示CNG储量
3、控制向各个气缸供应燃料的数量和时间
4、控制CNG的截止
5、控制使用CNG时汽油喷嘴的模拟工作状态
6、排放控制
7、模拟信号的控制
8、行驶性能的调节
9、减速断气功能
10、超速保护功能
11、转换方式和调节的设定和选择
12、温度补偿功能
13、自适应功能
14、超速动力提升功能
15、加速加浓功能
CNG供给控制系统组成
1、控制器及其线束
2、模拟器及其线束
3、转换开关
4、压力传感器
5、点火提前角调节器
6、油泵继电器
控制器控制原理
控制器工作电源
1、主工作电源——接汽车上电瓶正极或与其连接的电源线；
2、接地——与汽油ECU地线同时接地；
3、工作电压——与受点火钥匙控制的电源线连接。
控制器输入信号
1、MAP（进气压力）信号；
2、RPM（转速）信号；
3、TPS（节气门位置）信号；
4、TPS开关信号：
确怠速和非怠速状态；
5、一缸喷油信号：
根据一缸喷油信号，控制系统确定喷气顺序和高频电磁阀开启时刻；
同时根据该信号反映的喷油时间和控制器内部的汽油MAP图，确定模拟信号类型（浓、稀、标准信号）；
6、氧传感器信号
CNG工作时：
氧传感器信号进入控制器，控制器向汽油ECU输入模拟信号；
汽油工作：
控制器内部继电器闭合，氧传感器信号进入汽油ECU。
7、温度传感器信号：
减压器内部温度；
8、压力传感器信号；
控制器输出信号
1、+12V电压输出：
控制CNG电磁阀、减压器上电磁阀的开启，油泵继电器以及模拟器、点火提前角调节器的工作。
2、高频电磁阀组工作火线（+6V）和喷气信号线；
3、转换开关控制组线；
设置诊断接口
设置程序与控制器连接的接口
通过专用的连接接口，将控制器与装有设置程序的计算机联系；
设置程序可以读取系统的工作参数、系统工作过程中的故障信息。
专业工程师可以对工作程序进行调试和修改。
控制系统接线原理
控制系统线束在捷达车上的布置
控制器控制过程
使用汽油工作：
实际氧传感器信号经过控制器内部继电器输送到汽油ECU；
模拟器恢复汽油喷射电路的正常；
点火提前角调节器恢复曲轴位置传感器电路，汽油ECU按正常的点火MAP图控制点火。
使用CNG工作：
控制器输出+12V电源，控制以下部件：
减压器电磁阀：
电磁阀打开，CNG供给系统接通，向发动机供给天然气；
模拟器：
在保证汽油喷射电路导通的情况下，切断汽油喷嘴喷射动作；
点火提前角调节器：
向汽油ECU输送修正后的曲轴位置信号，汽油ECU在修正后的信号下控制点火；
控制器输出+5V电源，控制高频电磁阀的喷气动作；
由MAP信号和转速确定的喷气时间表
CNG喷射MAP图
排放控制
混合气调节步长
（TimebetweenCorrections）
混合气调节强度
（CorrectionatLambdainversion）
模拟信号
1、在避免对汽油系统的影响，使用CNG时的实际氧传感器信号一般不直接进入汽油ECU。
2、在使用CNG工作时，实际的氧传感器信号进入CNG控制器，控制器向汽油ECU输入模拟信号。
传统燃气系统采用的模拟信号类型
传统燃气系统一般采用在不同使用工况下固定模式的模拟信号，主要形式有：
1、氧传感器信号接地；
2、氧传感器信号被断开；
3、标准方波信号；
4、可修改的方波信号。
方波波形示意
传统模拟信号在使用中可能存在的问题
以上任何一种模拟信号均不能满足JETTA车在所有工况下的使用需要，在使用将对汽油系统产生不利影响：
1、在汽油ECU中产生故障码；
2、经过一段时间后，修改汽油MAP图中的喷油时间，导致混合气偏浓或偏稀，发动机动力性降低，燃料消耗量显著增加，排放恶化。
在JETTA车上必须采用动态的模拟信号，方可满足在不同工况下的使用需要。
适应JETTA车的汽油反馈动态模拟信号
DreamXXI燃气喷射系统采用了汽油反馈动态模拟信号
汽油反馈动态模拟信号利用汽油MAP图实时动态调节模拟信号
设置程序中的汽油喷射时间表
汽油MAP图
模拟信号控制流程
模拟信号控制过程
1、采集一缸喷油信号反映的汽油喷射时间；
2、讲汽油喷射时间与汽油MAP图中对应的喷射时间比较，计算修正系数；
3、观察修正系数的变化情况，如果修正系数向变大的方向发展，表明汽油喷射时间在加大，模拟信号偏稀，此时控制器输出偏浓的模拟信号，汽油ECU在得到偏浓模拟信号后，将减少喷射时间，修正系数减小；
反之，如果修正系数向变小的方向发展，表明汽油喷射时间在减小，模拟信号偏浓，此时控制器输出偏稀的模拟信号，汽油ECU在得到偏稀模拟信号后，将增加喷射时间，修正系数增大。
如果修正系数在某一值上下震荡，表明模拟信号合适，此时控制器输出的是标准模拟信号。
启动、转换方式的选择
DreamXXI燃气喷射系统提供了三种启动、转换方式（转换开关在CNG档位）：
1、汽油启动、加速转换方式：
发动机使用汽油启动后，将发动机转速升高到设定的转速后，自动转换到使用CNG工作；
2、汽油启动、减速转换方式：
发动机使用汽油启动后，将发动机转速升高到设定的转速后，再松开油门踏板，当转速下降到设定转速以下时，自动转换到使用CNG工作；
3、CNG直接启动方式：
转换开关在CNG工作档位时，将使用CNG直接启动。
转换开关在汽油档位时的启动方式：
转换开关在汽油档位时，将使用汽油直接启动发动机，与普通的汽油汽车完全相同。
汽油-CNG的转换方式
与启动方式相对应，在使用汽油工作过程中如需要转换到使用CNG工作，有三种转换方式：
1、加速转换方式：
转换开关切换到CNG工作位置，将发动机转速升高到设定的转速后，自动转换到使用CNG工作；
2、减速转换方式：
转换开关切换到CNG工作位置，将发动机转速升高到设定的转速后，再松开油门踏板，当转速下降到设定转速以下时，自动转换到使用CNG工作；
当将转换开关由汽油位置切换到CNG工作位置时，自动转换到使用CNG工作。
捷达CNG两用燃料车的启动、转换方式
为保证在长时间使用CNG时，捷达两用燃料车上的汽油系统处于正常的状态，选择使用了汽油启动的方式；
当采用加速转换方式时，车辆在行驶过程中进行转换时，由于燃料切换过程中短暂的停顿，可能给驾驶员造成不舒适的感觉，为此选择使用减速转换方式；
捷达CNG两用燃料车采用的启动、转换方式为：
汽油启动、减速转换方式
汽油-CNG的转换过程
1、发动机使用汽油工作：
转换开关在汽油工作位置，汽油工作指示灯亮；
2、转换开关切换到CNG工作位置：
发动机使用汽油工作，汽油工作指示灯亮、CNG工作指示灯闪烁；
3、踩下油门踏板，发动机转速升高到设定的转换转速以上：
发动机使用汽油工作，汽油和CNG工作指示灯亮；
4、松开油门踏板，油门踏板回到怠速位置，发动机转速下降到设定的转换转速，自动转换到使用CNG工作：
汽油工作指示灯灭、CNG工作指示灯亮。
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