新能源汽车电子课件2.ppt

1、第二章第二章 天然气汽车天然气汽车 第一节第一节 概述概述 第二节第二节 天然气汽车燃料供给系统天然气汽车燃料供给系统 第三节第三节 压缩天然气汽车专用装置的压缩天然气汽车专用装置的 结构和工作原理结构和工作原理 第四节第四节 天然气汽车维护天然气汽车维护教学目的和要求：教学目的和要求：了解天然气汽车分类、发展趋势。掌握结构与了解天然气汽车分类、发展趋势。掌握结构与工作原理、特点。工作原理、特点。本章重点：本章重点：天然气汽车结构与工作原理、特点。天然气汽车结构与工作原理、特点。本章难点：本章难点：教学内容要点：教学内容要点：第一节第一节 概述概述一、车用天然气一、车用天然气 天天然然气气主主

2、要要成成分分是是甲甲烷烷，随随产产地地不不同同，甲甲烷烷的的含含量量也也不不同同，一一般般为为8595。甲甲烷烷的的沸沸点点为为-161.5，与与常常温温下下处处于于液液态态的的汽、柴油的搬运和存储方法有很大差异。汽、柴油的搬运和存储方法有很大差异。表表1：天然气理化特性：天然气理化特性优点：优点：l天然气发动机有害排放减少天然气发动机有害排放减少天然气与空气混合均匀，燃烧较完全，很宽的天然气与空气混合均匀，燃烧较完全，很宽的着火界限实现稀燃，着火界限实现稀燃，COCO和和HCHC排放降低；排放降低；天然气燃烧火焰温度低，天然气燃烧火焰温度低，NONOX X排放量减少；排放量减少；COCO2

3、2比汽油及柴油降低比汽油及柴油降低20%20%以上，对减小以上，对减小 “温室温室效应效应”有好处。有好处。资料表明，天然气汽车的排放资料表明，天然气汽车的排放CO可降低可降低80%以上，以上，NOx和非甲烷类可降低和非甲烷类可降低80%，CO2可降低可降低30%，HC可降低可降低80%、SO2降低降低70%，SO低低99%，Pb减少到零，减少到零，颗粒物减少颗粒物减少41%，噪声降低噪声降低40%。因此与汽油柴油比较是一种非常。因此与汽油柴油比较是一种非常清洁的车用燃料。清洁的车用燃料。抗爆性好抗爆性好l 天然气辛烷值高天然气辛烷值高,约为约为130，有较好的抗爆性。，有较好的抗爆性。可增大

4、发动机压缩比和点火提前角，提高发动机可增大发动机压缩比和点火提前角，提高发动机性能。性能。l安全性好安全性好l天然气有较好的安全性。天然气传输和加注均在天然气有较好的安全性。天然气传输和加注均在封闭管道进行，不会泄露。即使有泄漏，天然气封闭管道进行，不会泄露。即使有泄漏，天然气比空气轻，不易积聚，加上天然气燃点高（比空气轻，不易积聚，加上天然气燃点高（537以上），不易产生火灾事故。以上），不易产生火灾事故。l天然气使用特性好天然气使用特性好冷起动性能好，运转平稳；冷起动性能好，运转平稳；不对机油产生稀释，因此发动机寿命长。不对机油产生稀释，因此发动机寿命长。缺点缺点 ：l天然气的携带性差。限

5、制了汽车的有效载荷、有天然气的携带性差。限制了汽车的有效载荷、有效空间及续驶里程。效空间及续驶里程。l密度低、天然气混合气热值低，天然气发动机动密度低、天然气混合气热值低，天然气发动机动力性下降力性下降（针对两用燃料车）（针对两用燃料车）。l天然气汽车相较与汽油和柴油车的制造成本较高；天然气汽车相较与汽油和柴油车的制造成本较高；天然气输气管路和天然气加气站尚未形成象加油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。的最大瓶颈。表表2：车用压缩天然气（：车用压缩天然气（CNG）的技术要求）的技术要求项 目

6、目技技术指指标试验方法方法高位高位发热量，（量，（MJ/m3）31.4GB/T 11062总硫（以硫硫（以硫计），），（mg/m3）200GB/T 11061硫化硫化氢（H2S），），（mg/m3）15GB/T 11060.1二氧化碳（二氧化碳（COCO2 2），（%）3.0GB/T 13610氧气（氧气（O O2 2），（，（%）0.5GB/T 13610水露点，（水露点，（）在汽在汽车驾驶的特定地理区域内，在最的特定地理区域内，在最高操作高操作压力下，水露点不力下，水露点不应高于高于-13；当最低气温低于；当最低气温低于-8-8，水露点，水露点应比比最低气温低最低气温低55GB/T 172

7、83特别提示：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。使用天然气车辆的用户应使用符合标准的天然气。所所用的天然气硫化氢、硫、二氧化碳、水露点超标用的天然气硫化氢、硫、二氧化碳、水露点超标，会造成，会造成车用天然气燃气系统部件腐蚀或管路、阀孔冻堵。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：压缩天然气含水量过高的后果：a a、生成水合物，造成管道、气瓶瓶阀、充气嘴等堵塞；、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；严重时会堵塞管线通道和气瓶瓶阀及充气嘴；b b、加速天然气中酸性气体对钢瓶的腐蚀、加速天然气中酸性

8、气体对钢瓶的腐蚀 ；含硫气体；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；会造成金属开裂；c c、当环境温度小于水露点时，会出现结冰现象。造成、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。车辆无法使用天然气运行。二、天然气汽车的类型二、天然气汽车的类型1按燃料状态分类按燃料状态分类(1)压缩天然气汽车（压缩天然气汽车（CNGV）储气瓶内的天然气以高压（通常是储气瓶内的天然气以高压（通常是20MPa）气态储存，）气态储存，工作时经工作时经降压降压、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入、计量和混

9、合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气管。气缸或进气管。(2)液化天然气汽车（液化天然气汽车（LNGV）储气瓶内的天然气以液态储存，工作时液化天然气经储气瓶内的天然气以液态储存，工作时液化天然气经升升温温、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气管。由于天然气液化后的体积仅为标准状况下体积的管。由于天然气液化后的体积仅为标准状况下体积的1/625，储带方便，应用潜力较大。，储带方便，应用潜力较大。(3)吸附天然气汽车（吸附天然气汽车（ANGV）储气瓶内的天然气以吸附方式（压力通常为储气瓶内的天然气以吸附方式（压力通常为3.56MPa）储存，

10、工作时经降压、计量和混合后进入气缸，）储存，工作时经降压、计量和混合后进入气缸，也可以直接喷入气缸或进气管也可以直接喷入气缸或进气管。2按燃料供给系统特征分类按燃料供给系统特征分类(1)单燃料（单燃料（CNG）汽车）汽车 仅使用仅使用CNG作为发动机的燃料，车辆的发动机在燃料供应系统、作为发动机的燃料，车辆的发动机在燃料供应系统、工作循环参数、配气机构参数等方面一般都针对工作循环参数、配气机构参数等方面一般都针对CNG的物化特性进行的物化特性进行了专门设计，因此燃烧热效率较高、经济性好了专门设计，因此燃烧热效率较高、经济性好。(2)CNG/汽油两用燃料汽车（多用）汽油两用燃料汽车（多用）一般是

11、指具有两套燃料供应系统，一套供给天然气，另一套供给一般是指具有两套燃料供应系统，一套供给天然气，另一套供给天然气之外的燃料，两套燃料供给系统可分别天然气之外的燃料，两套燃料供给系统可分别但不可同时但不可同时向气缸供给向气缸供给燃料的汽车。使用中可以在两种燃料之间进行灵活切换。此类汽车与燃料的汽车。使用中可以在两种燃料之间进行灵活切换。此类汽车与单一燃料汽车相比，由于要兼顾两种燃料的物化特性，发动机结构参单一燃料汽车相比，由于要兼顾两种燃料的物化特性，发动机结构参数几乎不作改造，因此燃烧热效率不高、经济性一般。数几乎不作改造，因此燃烧热效率不高、经济性一般。(3)CNG/柴油双燃料汽车柴油双燃料

12、汽车 一般是指具有两套燃料供应系统，一套供给天然气，另一套供给天一般是指具有两套燃料供应系统，一套供给天然气，另一套供给天然气之外的燃料，两套燃料供给系统按预定的配比向气缸供给燃料，然气之外的燃料，两套燃料供给系统按预定的配比向气缸供给燃料，在缸内混合燃烧的汽车。在缸内混合燃烧的汽车。CNG为主燃料，柴油起引燃作用。此类发动为主燃料，柴油起引燃作用。此类发动机结构参数也几乎不作改动，可以在单纯燃烧柴油和机结构参数也几乎不作改动，可以在单纯燃烧柴油和CNG与柴油同时与柴油同时混烧两种工况灵活切换。混烧两种工况灵活切换。3.按燃料供给的控制方式分类按燃料供给的控制方式分类(1)机械控制式天然气汽车

13、机械控制式天然气汽车 是指以机械方式为主控制天然气供给的天然气是指以机械方式为主控制天然气供给的天然气汽车。汽车。(2)机电联合控制式天然气汽车机电联合控制式天然气汽车 是指以机电联合控制方式控制天然气供给的天是指以机电联合控制方式控制天然气供给的天然气汽车。然气汽车。(3)电控式天然气汽车电控式天然气汽车 是指利用微机来控制不同工况天然气供给的天是指利用微机来控制不同工况天然气供给的天然气汽车。电控式又有开环和闭环之分。然气汽车。电控式又有开环和闭环之分。三、天然气汽车总体布置三、天然气汽车总体布置 天然气汽车与燃油汽车总体布置的差异，主要天然气汽车与燃油汽车总体布置的差异，主要在于燃气系统

14、的专用装置元件的安装位置上。一在于燃气系统的专用装置元件的安装位置上。一般燃气供给系统般燃气供给系统(减压调节器、混合器）元件均安减压调节器、混合器）元件均安装在发动机舱内，不同车型的总体布置方案主要装在发动机舱内，不同车型的总体布置方案主要差异在于储气瓶数量和安装位置的不同，或加气差异在于储气瓶数量和安装位置的不同，或加气口、主控阀、手动截止阀等元件安装位置有所不口、主控阀、手动截止阀等元件安装位置有所不同。同。1上海别克天然气汽车上海别克天然气汽车 碳纤复合材料碳纤复合材料气瓶气瓶10，布置在后行李箱，布置在后行李箱内，高压管线内，高压管线13从整从整车左侧底部延伸到前车左侧底部延伸到前部

15、发动机舱内。部发动机舱内。减压减压调节器调节器6布置在发动布置在发动机舱内。天然气机舱内。天然气/汽油汽油转换开关转换开关14布置在仪布置在仪表台左手侧。闭环式表台左手侧。闭环式控制系统。控制系统。气瓶安装在气瓶安装在后部行李箱后部行李箱内。行李箱内。行李箱与乘客舱是与乘客舱是连通的，气连通的，气瓶阀座上加瓶阀座上加装了橡胶密装了橡胶密封罩封罩。装了装了3个气瓶，个气瓶，两个较短的横两个较短的横置安装在后部置安装在后部，一个较长的，一个较长的纵向安装在前纵向安装在前后桥之间后桥之间 气瓶横向气瓶横向分布安放在分布安放在车架大梁和车架大梁和货箱之间。货箱之间。充气阀安装充气阀安装在车尾，储在车尾

16、，储气瓶串联充气瓶串联充气。追尾撞气。追尾撞车时泄漏。车时泄漏。第二节第二节 天然气汽车燃料供给系统天然气汽车燃料供给系统 气瓶中的天然气在气瓶中的天然气在ECM或燃料转换系统的控制或燃料转换系统的控制下，将下，将天然气天然气供给供给减压调节器减压调节器，减压调节器可把，减压调节器可把高压天然气高压天然气降至降至系统所需要的压力，由减压调节系统所需要的压力，由减压调节器流出的天然气进入空气器流出的天然气进入空气/燃料燃料混合器混合器或燃气喷射或燃气喷射器，混合器器，混合器/燃气喷射器按发动机控制系统的要求燃气喷射器按发动机控制系统的要求吸入吸入/喷入天然气，以优化汽车的驾驶性能、燃料喷入天然气，以优化汽车的驾驶性能、燃料燃烧及排放性能。燃烧及排放性能。一、一、CNG/汽油两用燃料汽车燃料供给系统汽油两用燃料汽车燃料供给系统 为保证燃用为保证燃用汽油和燃用天汽油和燃用天然气时均能获然气时均能获得最佳点火提得最佳点火提前角，所以两前角，所以两用燃料发动机用燃料发动机的点火系统加的点火系统加装了点火时间装了点火时间转换器转换器 3，通，通过燃料转换开过燃料转换开关可在燃用汽关可在燃用汽油和油