F3双燃料天然气技术培训.ppt

,QCJ7160A-CNG天然气技术培训,技术服务部 2006年7月8日,概述,1,车辆燃料车辆燃料供给系统结构简介,3,主要零部件结构及功能,4,车辆的维护及保养,5,6,安全规程,7,故障查找与检修,2,天然气基础知识,系统原理接线图,8,一、 概述,比亚迪QCJ7160A/CNG两用燃料轿车，在比亚迪QCJ7160A轿车基础上，增加一套混合器式的天然气储备、供给装置及控制系统。该车两种燃料之间可进行自由切换，转换方便。天然气系统采用快充式加气口，方便且可靠性好。该车CNG（Compressed Natural Gas）系统采用意大利LOVATO公司产品。,CNG的优点： 1.以CNG代替汽油，可以缓解车用燃油的供需矛盾，还能大大节约燃油费用，降低运输成本； 2.CNG辛烷值高（一般在120-130之间），抗爆震性好，可以提高发动机的热效率，降低噪声； 3.车辆尾气排放中CO含量少，而且没有苯、铅等致癌有害物质，对环境污染小； 4.车辆既可使用CNG又可使用汽油，汽油、CNG转换方便； 5.与空气相比，CNG密度较小，一旦发生泄漏，会很快在空气中扩散，不易聚集燃烧造成火灾； 6.CNG与汽油相比燃点高，不易发生火灾，再加上较好的安全储气装置，安全可靠性高。（自燃温度732，汽油的自然温度232-482）,1、比重,二、天燃气基础知识,2、热值,3、沸点 在常温、常压下，天燃气为气体状态。 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。 4、颜色、味道和毒性 甲烷（天然气）是一种无色、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)。,5、点火极限 气态的天燃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。 天燃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14.7：1、16.7：1 相同质量的燃料完全燃烧，天燃气需要更多的空气。 按照体积计算，天燃气的理论空燃比约为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120130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732； 汽油的自燃温度为232482；,9、起燃方式 天燃气自燃温度高，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 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。 10、经济性 天燃气不会稀释润滑油，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.,11、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，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，天燃气将占有约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。 天燃气性质稳定，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%。,12、压缩天燃气在车辆上的储存 常温、常压下的天燃气密度非常低，为有效的储存天燃气，一般采用压缩方式储存天燃气，以提高天燃气的储存量。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） 13、续驶里程 压缩方式储存天燃气，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燃气储气瓶，所以使用天燃气的续驶里程较少。,三、车辆燃料供给系统结构简介,“CNG转换系统”主要由储气系统、供给系统及控制系统三部分组成 储气系统：主要由加气口、手动截止阀、CNG储气瓶、储气瓶瓶口阀、高压管路及其接头、压力表（带气量传感器）等部件组成。 供给系统：主要由三级减压器、低压管路、步进电机阀、混合器等部件组成 控制系统：主要由CNG控制单元ECO、喷油仿真器、燃油泵常闭继电器、点火时间调节器、转换开关、CNG电磁阀、气量显示开关等零部件组成。,CNG供给系统流程,CNGG,钢瓶阀,充气阀,减压器,步进电机,混合器,冷却系统（出）,冷却系统（入）,发动机,高压 大气压 冷却液 ,1.储气系统主要零部件介绍 加气口 储气瓶 储气瓶瓶口阀 高压管路及其接头,四、主要零部件结构及功能,加气口： 有快接式和插销式两种结构（下图），根据当地CNG加气站加气机接口的种类选择使用。, CNG储气瓶： 工作压力为20MPa，水容积60L，每次最多可充装CNG约13m3（常温常压下）。, CNG储气瓶口阀： 瓶口设有储气瓶手动瓶口阀，瓶口阀上设有安全保护装置，当气瓶内压力达到5/3倍公称工作压力时，（即33.3MPa）阀上的爆破片爆破使阀卸压；当温度达到1005时，易熔合金塞熔化，使阀卸压，以免发生意外事故。,高压管路为不锈钢无缝钢管，接头为多规格卡套式管接头，接头螺纹为标准管螺纹，可保证管件连接处的安全性和气密性。,1卡套 2卡套螺母,2.供气系统主要零部件介绍,减压器,CNG电磁阀,混合器,减压器是CNG汽车的关键部件。它由三级减压阀，电磁阀，怠速调节装置等组成。,CNG电磁阀以控制CNG供给。其安装在减压器上，该阀为常闭式，“开”或“闭”由燃料转换开关和ECO统一控制。当转换开关转换到“CNG”位置时，CNG电磁阀打开，使CNG管路畅通；当转换开关转换到“汽油”位置时，CNG 电磁阀关闭。,混合器：是提供进入发动机最佳的天然气和空气混合气体。 原理：采用文丘理管结构，当进入发动机的空气经过文丘理管时在内孔产生负压区（真空区）。由于存在压差，CNG便被吸入。,3.控制系统及主要零部件介绍,控制单元ECO,喷油仿真器,点火时间调节器,燃料转换开关及气量显示开关,步进电机阀,压力表,功率阀,基于CNG工作的基本要求，以及汽车正常行驶的需要，CNG供给控制系统具备以下功能： 燃料选择和转换功能； 指示CNG储气量： 控制向发动机的燃料供应； 控制CNG的截止； 控制使用CNG时汽油喷嘴的模拟工作状态； 排放控制； 氧传感器模拟信号的控制； 自适应功能。,控制单元ECO,在发动机起动时保持步进电机阀阀芯在特定位置，并根据氧传感器信号不断调整步进电机阀芯的位置和响应速度，使空燃比控制在理论空燃比附近，在发动机起动和高负荷时混合气加浓。 工作时它需要点火开关信号、燃料转换开关信号、发动机转速信号、节气门位置信号、氧传感器信号。,ECO工作电源,主工作电源接汽车上电瓶正极或与其连 接的电源线； 接地与汽油ECU地线同时接地； 工作电源与控制点火钥匙的电源线连接。,包括：发动机转速（r/min）信号； 节气门位置（TPS）信号； 氧传感器信号。,使用CNG工作时：氧传感器信号进入ECO，ECO向汽油ECU输入模拟信号； 使用汽油工作时：ECO内部继电器闭合，氧传感器信号进入汽油ECU,ECO,包括： +12V电压输出：控制减压器上电磁阀的开启，油泵常闭继电器以及喷油仿真器、点火提前角调节器的工作； 步进电机工作信号；转换开关控制信号。,喷油仿真器,喷油仿真器根据转换开关的控制信号，在用CNG工作时它切断喷油器的控制电路，并能给原车ECU提供喷油器正常工作的信号。在用汽油时，它接通喷油器的控制电路，喷油器恢复喷油。,CNG与汽油的供应是两套相对独立的控制系统，在使用CNG工作时，汽油喷射应该被切断，燃油喷射的切断是通过切断喷油嘴上电磁阀线圈的供电来实现的。 喷油仿真器的作用是：使用CNG时使喷油的动作停止，但是不切断喷油器动作信号，使ECU感知喷油器在正常工作，从而提供正常的点火管理控制功能。,喷油仿真器线束与汽油喷油嘴的插接方式,点火时间调节器,主要用于调节发动机使用CNG时的点火提前角。充分利用CNG辛烷值高、抗爆性能好的优势，提高发动机的动力性。,点火提前角调节器的主要功能是在使用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汽油ECU控制的点火角。,点火提前角调节器接受了CNG系统ECO的信号，可以判别当前发动机是使用汽油还是使用CNG工作。,连接口的结构：,设置开关：,点火提前角设置：,QCJ7160A/CNG两用燃料轿车设置开关位置：,点火提前角调节器故障的备用方式： 在点火提前角调节器出现故障车辆无法工作时，可使用应急插头恢复点火电路。,应急插头,操作步骤： 将线束接插头从点火提前角调节器接插口上拔下； 将线束接插头插在附属的备用插口上； 这样处理后，无论使用汽油还是使用CNG，车辆均按照燃油喷射系统ECU设定的点火提前角变化规律进行点火调节。对于使用CNG燃料时发动机综合性能的优化是不能保证的。,燃料转换开关及气量显示开关,气量显示开关 燃料转换开关 1、CNG气量显示 2、CNG强制起动开关 3、汽油指示灯 4、CNG指示灯 5、转换开关,设定的转换方式为：汽油起动、减速转换； 设定发动机转换转速为：2500-3000r/min； 转换过程：使用汽油起动发动机后，转换开关置于CNG位置，将发动机转速升高到转换转速（2500r/min）以上，然后松开油门踏板，当转速低于转换转速时，自动转换到使用CNG工作；同时CNG指示灯亮（绿灯）。,油/气转换方式,在汽油系统出现故障、无法使用汽油工作时，可以采用应急起动模式，用CNG直接起动发动机工作。 应急起动工作过程： 转换开关在CNG位置，打开点火钥匙“ON”档，此时汽油指示灯亮（黄灯）、临界指示灯闪烁； 左手按住气量显示开关上CNG强制起动开关（红色按钮），转动点火钥匙，即可起动发动机。此时，CNG指示灯为亮的状态，汽油指示灯熄灭，发动机直接使用CNG起动和工作。 在正常情况下，为保持汽油和CNG系统的正常，不要使用应急起动模式。,应急起动,步进电机阀,安装在发动机舱减压调节器和混合器之间的低压管路上，步进电机阀是CNG控制系统的执行机构，通过改变低压管路中CNG通道的截面积，从而改变CNG进入混合器的气量，改善空气和CNG的混合比例（即空燃比），提高发动机工作性能。步进电机阀的动作由CNG控制单元ECO控制。,功率阀,功率阀的位置据产品状态而定。 作用：是调节天燃气和空气的混合比的装置，它的调节将影响燃气混合比，造成车辆无法预测的故障。只能由专业维修人员进行调整。 非专业维修人员禁止对功率阀进行调整！,功率阀的调整步骤：,1.起动发动机，使车处于怠速工况，用内六方工 具,逆时针旋出可调整柱塞,将功率阀开度置于最大开度位置，对CNG的减压器怠速调整螺钉进行调整，见图,使CNG系统在稀混合气下工作，即CNG系统ECO模块上的绿灯常亮。此时拔下CNG的步进电机阀线束插头。,2.继续在怠速工况下对减压器怠速调整螺钉进行调整，（顺时针稀，逆时针浓）,使CNG系统ECO模块上的红、黄、绿三个指示灯交替闪烁，并在红的位置停留时间稍长。,3.将发动机转速提升到2800rpm左右并稳住转速，用内六方工具,顺时针旋入功率阀的可调整柱塞，（顺时针稀，逆时针浓）见图7。调整到当发动机转速下降时，再将可调整柱塞向外旋出，使发动机转速上升到2800 rpm，并使CNG系统的ECO模块上的红、黄、绿三个灯交替均匀闪烁。,4.让发动机回到怠速工况，插上CNG的步进电机。观察CNG系统的ECO模块上的红、黄、绿三个指示灯交替闪烁。并在红灯位置停留时间稍长，此时功率阀调整完毕。并在调整完成后的功率阀上打上漆标。,压力表,压力表安装在减压器的加气口端部螺孔上。表壳外部装有气量传感器，量程为40MPa。 黑色刻度单位为巴（bar），红色刻度单位为磅/平方英寸（psi）。 1bar=0.1MPa=14.5 psi=0.96atm,五、车辆的维护及保养,1.和汽油车一样，CNG系统在长期使用过程中 难免会出现各种故障，只有经常注意维护保养并及时正确的排除故障，才能确保和延长CNG系统长期使用的安全性和可靠性。 2.每月要定期检查电磁阀芯。检查拆卸前，应将储气瓶口阀关闭，然后将点火开关置于“点火”位置，将转化开关置于“天然气”挡，按照天然气启动方式进行启动，使高压管路中的CNG排完，然后拆卸高压电磁阀及其它部件。,3.CNG电磁阀是CNG供给系统的重要部件，一旦发现不能打开或漏气时，应及时维修保养。检查维护时，应按2条所述的方法排尽CNG，按故障诊断及排除要求处理。 4.减压器上的排污塞须每月（或10000公里）卸下一次，放掉油污和凝结物。如果油污和凝结物不放出，将会严重影响减压器的使用性能。减压器前部的滤网须每半年（或10000公里）检查清洗一次。 5.空气滤清器滤芯较脏或损坏，将影响进入混合器正常的空气量，影响CNG在气缸内的正常燃烧。应经常检查空气滤芯，保持清洁。,6.行车途中严格按照驾驶安全规程操作，充分估计路况、路情，从而避免在会车超车时发生事故。 7.汽车长期燃用天然气，每行驶500公里应改烧汽油1小时，以防止供油系失效。 8.每半年对CNG供给系统检修一次，并按要求调整整个CNG转换系统。 9.充气时，应严格执行充气操作安全规程，CNG储气瓶充满后，压力不得超过20MPa。,10.每半年必须在销售服务店检查保养瓶口阀；更换瓶口阀中的“O”密封圈和尼龙衬垫；每年必须在销售服务店对安全装置进行更换。方法见序号12、13。 11.CNG储气瓶应按国家劳动部气瓶安全检查规定，定期对CNG储气瓶进行检测，有不合格者应及时更换，检验后填写检测卡。检查在劳动部门指定的单位或部门进行。,12.瓶口阀结构图,13.瓶口阀特殊保养方法,更换瓶口阀中的“O”密封圈和尼龙衬垫： 在通风空旷的安全地点排空气体，用内六方扳手拆下压帽1.换上新的O型密封圈1、 O型密封圈2和尼