天然气(CNG)汽车基本常识概要

天然气(CNG)汽车基本常识 一、什么是天然气汽车 简单说，天然气汽车是以天然气为燃料的一种气体燃料汽车。 天然气的甲烷含量一般在90%以上，是一种很好的汽车发动机燃料。目前，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。 目前推广应用的是可分别燃用压缩天然气或汽油、压缩天然气汽油两用燃料汽车，简称CNG汽车，今后还将大力推广应用单燃料天然气汽车。车用压缩天然气的压力一般在20MPa左右。可将天然气，经过脱水、脱硫净化处理后，经多级加压制得。其使用时的状态为气体。车用天然气除被压缩到高压以外，与民用和工业用天然气没什么区别。压缩天然气（CNG）是指压缩到3000-3600psig（20.7-24.8MPa）的天然气。 压缩天然气（CNG）汽车燃料系统通常包括：天然气气瓶、减压调压器、各类阀门和管件、混合器（或者天然气喷射装置）、各类电控装置等。 CNG气瓶是压缩天然气汽车的主要设备之一。气瓶的设置和生产都由严格的标准控制。CNG车用气瓶可以分为四类：第一类气瓶是全金属气瓶，材料是钢或铝；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。 尽管一般认为由于天然气积碳少，机油更换的次数可以少一些，甚至例行的维护也可以少作一些，但我认为汽车、发动机和改装系统的定期维护可以保障天然气汽车与汽油车和柴油车相比具有更好的性能。 天然气汽车主要部件：减压器，混合器或喷规；开环防真器1套或燃气电脑一只；转换开关总成 1套；动力调节阀 或天然气过滤器1只；高压钢管6×1：0.8KG；导气管1只；排气管1米；稳固件包1包；低压管19：1米；低压管16 0.3米；卡箍16-27 4只；卡箍22-32 1只；卡箍34 1只；充气阀1只 。气瓶及气瓶支架一组。二、天然气汽车的主要优缺点 （1）天然气是清洁燃料。排放污染大大低于以汽油为燃料的汽车，尾气中不含硫化物和铅，一氧化碳降低80%，碳氢化合物降低60%，氮氧化合物降低70%。因此，许多国家已将发展天然气汽车作为一种减轻大气污染的重要手段。 （2）天然气汽车有显著的经济效益。 可降低汽车营运成本。目前天然气的价格比汽油和柴油低得多，燃料费用一般节省50%左右，使营运成本大幅降低。由于油气差价的存在，改车费用可几个月内收回。 可节省维修费用。发动机使用天然气做燃料，运行平稳、噪音低、不积炭，能延长发动机使用寿命，不需经常更换机油和火花塞，可节约50%以上的维修费用。 （3）比汽油汽车更安全  燃点高：天然气燃点在650。C以上，比汽油燃点（427。C）高出223。C，所以与汽油相比不易点燃。 密度低：与空气的相对密度为0.48，泄漏气体很快在空气中散发，很难形成遇火燃烧的浓度。 辛烷值高：可达130，比目前最好的96号汽车辛烷值高得多，抗爆性能好。 爆炸极限窄：仅515%，在自然环境下，形成这一条件十分困难。 释放过程是一个吸热过程。当压缩天然气从容器或管路中泄出时，泄孔周围会迅速形成一个低温区，使天然气燃烧困难。 其次，压缩天然气汽车所用的配件比汽油车要求更高。表现在：国家颁布有严格的天然气汽车技术标准。从加气站设计、储气瓶生产、改车部件制造到安装调试等，每个环节都形成了严格的技术标准。 设计上考虑了严密的安全保障措施。对高压系统使用的零部件，安全系数均选用1.54以上，在减压调节器、储气瓶上安装有安全阀，控制系统中，安装有紧急断气装置。 储气瓶出厂前要进行特殊检验。气瓶经常规检验后，还需充气作火烧、爆炸、坠落、枪击等试验，合格后，方能出厂使用。 CNG汽车采用定型汽油车改装，在保留原车供油系统情况下，增加一套“CNG型车用压缩天然气装置”。改装部分由以下三个系统组成： （1）天然气系统。主要由充气阀、高压截止阀、天然气钢瓶、高压管线、高压接头、压力表、压力传感器及气量显示器等组成。 （2）天然气供给系统。主要由天然气高压电磁阀、三级组合式减压阀、混合器等组成。 （3）油气燃料转换系统。主要由三位油气转换开关、点火时间转换器、汽油电磁阀等组成。 （4）CNG汽车的动力性略有降低。燃用天然气时，动力性略下降515%。 （5）改装一次性投资较大。 三、CNG汽车的结构简介 首先与汽油相比，压缩天然气本身就是比较安全的燃料。这表现在： 天然气钢瓶的瓶口处安装有易熔塞和爆破片两种保安装置，当气瓶温度超过100。C或压力超过26MPa时，保安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，该系统在使用中是安全可靠。 CNG汽车以天然气作燃料时，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4969kPa。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。 减压阀总成设有怠速电磁阀，用以供给发动机怠速用气；压缩天然气减压过程中要膨胀做功对外吸热，因此在减压阀上还设有利用发动机循环水的加温装置；为提高该车的操作性能，驾驶室设置有油气燃料转换开关，用来统一控制油气电磁阀及点火时间转换器；点火时间转换器由电路系统自动转换两种燃料的不同点火提前角；仪表板上气量显示器的5只红绿灯显示气瓶的储气量；燃料转换开关上还设有供发动机起动的供气按钮。 四、CNG汽车的工作原理 该系统分天然气气路、汽油油路和控制电路三大部分。 充气站将压缩天然气，通过充气阀充入贮气瓶至20MPa。当使用天然气作燃料时，手动截止阀打开，安装在驾驶室内的油气燃料转换电开关，扳到“气”的位置，此时天然气电磁阀打开，汽油电磁阀关闭，贮气瓶内的20MPa高压天然气通过高压管路进入减压调节器减压，再通过低压管路、动力阀进入混合器，并与经空气滤清器进入的空气混合，经化油器通道进入发动机气缸燃烧。减压调节器与混合器相匹配，根据发动机的各种不同工况产生不同的真空度，自动调节减压调节器的供气量，并使天然气与空气均匀混合，满足发动机不同工况的使用要求。动力阀是一个调节天然气管道截面积的装置，可调节混合气的空燃比，使空燃比达到最佳状态。 油路中安装一个汽油电磁阀，其余部件均保留不变。当使用汽油作燃料时，司机将油气燃料转换开关扳到“油”的位置，此时天然气电磁阀关闭，汽油电磁阀打开，汽油通过汽油电磁阀进入化油器、并吸入气缸燃烧。燃料转换开关有三个位置，当拨到中位时，油、气电磁阀均关闭，该功能是专门用来由汽油转换到天然气时，烧完化油器室里残存汽油而设置的，以免发生油气混烧现象。 五、CNG汽车的主要技术性能 天然气燃料车辆主要技术性能如下： 发动机额定功率: 不低于原车的85% 发动机最大扭矩: 不低于原车的90% 汽车最高车速: 不低于原车的90% 汽车加速性能:不低于原车的85% 直接档最低稳定车速: 不高于原车的5% 天然气额定充气压力: 20MPa 1立方米天然气可代替汽油 0.8kg以上 一次充天然气行驶里程 客车、货车不低于180km 轿车、微车不低于200km 【65瓶为例】汽车污染物排放:CO含量1.5% HC含量1000PPM 六、CNG汽车的改装 为确保CNG汽车的安全和改装质量，国家对CNG汽车的改装制定了严格的管理规定。定型在用汽车改装成CNG汽车，必须在经过认证的指定改装厂进行改装。 1、车辆改装手续办理方法 （1）车辆改装前，应由车主向当地机动车辆管理部门提出申请，经车辆管理部门认可，填写车辆改装申请表，方可到指定的CNG汽车改装企业进行改装。 （2）车辆改装完毕后，应持改车单位发给的车辆改装合格证，连同改装申请表一起到车辆管理部门办理机动车辆异动手续。 （3）CNG汽车驾驶员应经市车管所培训，并取得合格证，在车辆管理部门注册后，方能驾驶天然气汽车。 2、对被改装车辆的技术要求 车辆改装前，应进行车辆性能检查，主要检查发动机的起动性和动力性，要求发动机起动性能良好，加速灵敏，最大功率和最大扭矩不得低于发动机设计标定值的90%，否则该车不宜改装。送改车的主要技术性能指标应满足下表的要求，方能改装。 发动机技术指标 ：（1）最大功率、最大扭矩不得低于发动机设计标定值的90% （2）发动机压缩比>7.3 （3）各汽缸压力>0.85MPa，且压力差不得超过平均缸压的5% （4）怠速时进气管的真空度<-0.0567MPa（负气压） （5）发动机在使用汽油时，各转速工况下运行稳定，突然加速或减速时不得有突爆，化油器不回火，机油压力稳定 电气技术指标：（1）蓄电池空载电压>12.4V；起动电压>8.5V （2）发动机正常发电；起动机正常工作 （3）分电器白金电压<0.2V，分度误差<1.，火花塞间隙调正确，不积碳 整车技术指标：（1）整车各总成工作正常 （2）整车技术附合GB72581997机动车安全运行技术条件要求 3、改装系统的安装 （1）天然气钢瓶安装。 气瓶应安装在汽车的安全部位，不得影响汽车行驶性能。根据各车型具体情况，可安装在汽车车架旁、副纵梁上或驾驶室与车箱之间。气瓶与固定卡子间应垫胶垫，安装必须牢固。气瓶固紧后，沿汽车纵向施加8倍于气瓶重量的力，不得发生位移或松动。 （2）高压管线安装 高压管线用卡套式高压接头与气瓶连接，气瓶间及靠近减压阀处管线应有抗震弯，管线固定卡子间距不得大于600mm，卡子及穿越孔板处应安装橡胶垫。安装在驾驶室、载人车厢或行李厢的气瓶或管线接头，必须设置能将泄漏气体排出驾驶室或车厢外的通风口等装置。 （3）减压阀安装 减压阀安装在振动较小的驾驶室前挡板或发动机的其它地方，减压阀膜片应垂直于地面，远离排气管和其它热源，尽可能与化油器靠近。减压阀安装好后，将发动循环水接到减压阀水道上。 （4）安装其它附件 1安装高压截止阀、压力表、连接高压管线； 2安装混合器与低压管线，连接减压阀及混合器； 3在化油器和输油泵之间安装汽油电磁阀，注意电磁线圈应向上； 4在适当位置安装充气阀； （5）安装电器部件  根据选用电器部件的多少，按有关说明要求进行接线和安装。安装时应注意以下两点： 1）在驾驶室内便于操作和观察的位置，安装燃料转换开关及气量显示器，在适当的位置装点火时间转换器；2）按电路图连接所有电器线路，注意电器部件良好搭铁。 七、CNG汽车的调试使用维护保养 1、CNG汽车的调试 （1）天然气泄漏试验 先缓慢充天然气到大约10MPa，使用检漏液检查有关部位，经确认无漏气后再充气到20MPa，进一步仔细检漏。 （2）燃料转换调试 先用汽油起动发动机，然后再把燃料开关扳到中间位置，切断两种燃料供应，使发动机转速保持在2000转/分左右，待化油器内剩余的汽油将用完，发动机开始抖动时（或声音变化），立即将燃料转换开发板到天然气位置，发动机运动正常说明天然气燃烧良好。如果发动机运转不正常，可调整点火时间或检查其它电路系统。 （3）点火正时调整 将燃料转换开关置于“气”位置，启动发动机，按原调节经验整分电盘位置，使点火时间达到最佳后，固定分电盘。然后将燃料转换开关置于“油”位置，通过调整点火时间转换器上的旋钮或数字调节进行调整，调到最佳点火时间为止。 （4）怠速和起动调式 1）用汽油运行发动机，按原汽油车调整方法调好汽油的怠速。 2）用天然气运行发动机，调整减压阀上的怠速调节手柄，直到获得稳定的最低空转转速。方法是：先将减压阀怠速调节手柄旋死，旋松1.5圈左右即可，如不理想，再配合化油器调节螺钉进行微调。 3）熄火后用天然气直接起