第5章　代用燃料汽车

10CQ3,主编,第5章代用燃料汽车,第5章代用燃料汽车,5.1天然气汽车5.2液化石油气汽车5.3醇类燃料汽车5.4电动汽车5.5混合动力汽车HEV5.6太阳能汽车,5.1天然气汽车,5.1.1概述5.1.2天然气汽车技术5.1.3压缩天然气-汽油两用燃料汽车5.1.4压缩天然气-柴油双燃料汽车,5.1.1概述,1.天然气的资源情况2.天然气汽车的应用现状3.天然气汽车的发展优势4.天然气汽车的类型,1.天然气的资源情况,2.天然气汽车的应用现状,1)美国。2)加拿大。3)新西兰。4)其他国家。,2.天然气汽车的应用现状,表5-1世界天然气汽车及加气站的普及情况,1)美国。,2)加拿大。,3)新西兰。,4)其他国家。,表5-2天然气汽车(CNG)及加气站在主要城市推广情况(截止到2007年底),3.天然气汽车的发展优势,1)可以替代十分短缺的汽、柴油，充分利用天然气资源。2)减少对大气的污染。3)燃料经济性好。4)使用压缩天然气比汽油安全。5)使用性能好。6)天然气有较好的抗爆性。1)天然气携带性差。2)汽车动力性下降。,3.天然气汽车的发展优势,3)若气体燃料以双燃料和两用燃料并存(即在原有汽、柴油机基础上改装，原汽、柴油供给系统不变)形式应用于汽车，则需要增加天然气或液化石油气的储、供气系统，使整车成本提高约15左右。4)供气体系建设有难度。5)储气瓶占用空间较大，携带不便。1)提高充气系数。2)适当提高发动机压缩比。3)使用专用天然气汽车发动机润滑油。,1)可以替代十分短缺的汽、柴油，充分利用天然气资源。,2)减少对大气的污染。,3)燃料经济性好。,4)使用压缩天然气比汽油安全。,5)使用性能好。,6)天然气有较好的抗爆性。,1)天然气携带性差。,2)汽车动力性下降。,3)若气体燃料以双燃料和两用燃料并存(即在原有汽、柴油机基础上改装，原汽、柴油供给系统不变)形式应用于汽车，则需要增加天然气或液化石油气的储、供气系统，使整车成本提高约15左右。,4)供气体系建设有难度。,5)储气瓶占用空间较大，携带不便。,1)提高充气系数。,2)适当提高发动机压缩比。,3)使用专用天然气汽车发动机润滑油。,4.天然气汽车的类型,1)单燃料(CNG)汽车。2)CNG-汽油两用燃料汽车。3)CNG-柴油双燃料汽车。,1)单燃料(CNG)汽车。,2)CNG-汽油两用燃料汽车。,3)CNG-柴油双燃料汽车。,5.1.2天然气汽车技术,1.加气站技术2.发动机技术3.气瓶技术4.混合与控制技术,1.加气站技术,(1)压缩天然气加气站压缩天然气(CNG)在汽车上的充加，不仅需要把天然气压缩到20MPa以上，而且还要把供气速率、容量配置、充放气优先顺序、起停控制、计量与环境补偿、安全设施等各方面做出完善的设计。(2)液化天然气加气站液化天然气汽车技术实质上主要是气体深冷液化和储存技术。,1.加气站技术,图5-1典型的压缩天然气加气站示意图,(1)压缩天然气加气站压缩天然气(CNG)在汽车上的充加，不仅需要把天然气压缩到20MPa以上，而且还要把供气速率、容量配置、充放气优先顺序、起停控制、计量与环境补偿、安全设施等各方面做出完善的设计。,1)调压站由进气控制阀、滤清器、调压阀、流量计和安全阀组成。2)天然气压缩机是加气站的核心，一般采用四级活塞式压缩机或液压气缸式压缩机，其运行实现完全自动化，并装有安全保护停车装置。3)CNG储气瓶组由三组钢瓶组成，按充气先后次序分成高压组、中压组、低压组三部分。4)充气顺序程控盘的作用在于实现按高、中、低压储气瓶组顺序向储气瓶充气。5)售气机由流量计、计价器、顺序加气系统三大部分组成。,(1)压缩天然气加气站压缩天然气(CNG)在汽车上的充加，不仅需要把天然气压缩到20MPa以上，而且还要把供气速率、容量配置、充放气优先顺序、起停控制、计量与环境补偿、安全设施等各方面做出完善的设计。,1)将国产压缩机的进、排气管线与引进机组并联连接，并且由国产压缩机的排气管引出一条管线至程控盘的储气筒，可使国产机组本身构成联机系统，双机共同工作。2)补充完善国外设计，在国内设计的充气系统管线上增设检修放空阀，确保了检修的安全，增设了机组停机气体放空罐，将每次停机自动放空气体返至罐中。3)在引进的调压装置中增设了油气分离器和管路系统，为使用“干气和湿气”提供了可靠保证。4)将进口的60只储气瓶组改为120只储气瓶组，并重新进行编组，使储气瓶数目增加了一倍，取气率达58，可保证机组达到全负荷工作能力，提高了一次储气的加气车次。,(2)液化天然气加气站液化天然气汽车技术实质上主要是气体深冷液化和储存技术。,2.发动机技术,1)燃料储存在约20MPa的常规天然气气瓶内。2)燃料通过高压管进入GFI调压器。3)调压器将燃料压力降低到0.689MPa。4)计算机确定发动机瞬时所需燃料，并转向控制七个注入器的合理组合。5)燃料通过橡胶软管至空气滤清器中的喷嘴。6)该系统同时调准点火系统，以得到最佳的点火时间。,1)燃料储存在约20MPa的常规天然气气瓶内。,2)燃料通过高压管进入GFI调压器。,3)调压器将燃料压力降低到0.689MPa。,4)计算机确定发动机瞬时所需燃料，并转向控制七个注入器的合理组合。,5)燃料通过橡胶软管至空气滤清器中的喷嘴。,6)该系统同时调准点火系统，以得到最佳的点火时间。,3.气瓶技术,4.混合与控制技术,5.1.3压缩天然气-汽油两用燃料汽车,1)天然气储存系统。3)油气燃料转换器。1.CNG-汽油两用燃料发动机的供气方式2.压缩天然气(CNG)发动机主要专用部件.CNG-汽油两用燃料汽车的改装及调试4.CNG-汽油两用燃料汽车的使用及维护,1)天然气储存系统。,3)油气燃料转换器。,1.CNG-汽油两用燃料发动机的供气方式,(1)进气道混合器预混合供气方式进气道混合器预混合供气方式是CNG-汽油两用燃料发动机应用较早的方案，由于它具有汽油机的供气特征，且供气装置简单，现在仍然被广泛应用。(2)缸外喷气供气方式缸外喷气供气方式一般都将燃气喷射器布置在各缸进气道进气门处，并采用电控多点气体喷射系统，实现对每一缸的定时定量供气。(3)缸内喷气供气方式缸内供气方式有缸内高压喷射和低压喷射两种。,(1)进气道混合器预混合供气方式进气道混合器预混合供气方式是CNG-汽油两用燃料发动机应用较早的方案，由于它具有汽油机的供气特征，且供气装置简单，现在仍然被广泛应用。,图5-3CNG-汽油两用燃料发动机供给系统工作原理示意图,(1)进气道混合器预混合供气方式进气道混合器预混合供气方式是CNG-汽油两用燃料发动机应用较早的方案，由于它具有汽油机的供气特征，且供气装置简单，现在仍然被广泛应用。,图5-2原车装电控燃油喷射系统的车辆改装为开环两用燃料的CNG汽车的专用装置结构示意图1气瓶2气瓶阀3外套管4高压管路5充气阀6CNG进气口7压力表8恒温器9减压器10天然气电磁阀11CNG输出口12加热水入口13供气三通管14混合器15进气总管16点火提前调节器17空气流量计18空气测量叶片强制开启器19蓄电池20点火开关21高压线圈22熔断器23燃料转换开关24模拟器25喷油器转换插座,(1)进气道混合器预混合供气方式进气道混合器预混合供气方式是CNG-汽油两用燃料发动机应用较早的方案，由于它具有汽油机的供气特征，且供气装置简单，现在仍然被广泛应用。,图5-4闭环控制CNG-汽油两用燃料发动机改装示意图,(2)缸外喷气供气方式缸外喷气供气方式一般都将燃气喷射器布置在各缸进气道进气门处，并采用电控多点气体喷射系统，实现对每一缸的定时定量供气。,图5-5电控多点燃气缸外喷射CNG-柴油双燃料发动机总体布置图1天然气压力传感器2天然气通路电磁阀3、4伺服天然气喷射阀及相应的进气歧管5进气温度传感器6发动机7冷却液温度传感器8喷油器9高压油泵10油箱11高压油泵齿条驱动器12霍尔效应脉冲发生器13高压油泵齿条位置传感器14天然气低压报警器15柴油油量报警器16系统关断指示器17系统接通指示器18系统开关19进气歧管压力传感器20电子控制器,(2)缸外喷气供气方式缸外喷气供气方式一般都将燃气喷射器布置在各缸进气道进气门处，并采用电控多点气体喷射系统，实现对每一缸的定时定量供气。,图5-6本田缸外进气门处喷射CNG-汽油两用燃料发动机供气系统示意图,(3)缸内喷气供气方式缸内供气方式有缸内高压喷射和低压喷射两种。,2.压缩天然气(CNG)发动机主要专用部件,(1)储气瓶汽车的储气瓶(以下简称气瓶)是天然气汽车重要的专用装置，车用气瓶的成本约占CNG汽车改装总成本的30%70。(2)减压器为了提高燃气汽车一次充气的行驶里程，车用天然气一般是压缩到20MPa储存在高压气瓶中。(3)燃气喷射器燃气喷射器是气体燃料发动机喷气系统中最关键的装置，它的性能优劣直接影响燃料的喷射质量，从而影响发动机的性能。(4)气体燃料喷嘴气体燃料喷嘴由于冷却不良、气体干而造成的摩擦损耗，使得喷口容易堵塞，气体流量不足。,(1)储气瓶汽车的储气瓶(以下简称气瓶)是天然气汽车重要的专用装置，车用气瓶的成本约占CNG汽车改装总成本的30%70。,表5-3压缩天然气储气瓶的类型及特点,(1)储气瓶汽车的储气瓶(以下简称气瓶)是天然气汽车重要的专用装置，车用气瓶的成本约占CNG汽车改装总成本的30%70。,图5-7CNG钢瓶瓶体结构型式,(1)储气瓶汽车的储气瓶(以下简称气瓶)是天然气汽车重要的专用装置，车用气瓶的成本约占CNG汽车改装总成本的30%70。,表5-4我国目前生产的车用储气钢瓶主要规格,(2)减压器为了提高燃气汽车一次充气的行驶里程，车用天然气一般是压缩到20MPa储存在高压气瓶中。,图5-9组合式CNG减压器工作原理图1高压管接头2CNG滤清器3CNG高压腔4、20阀5橡胶膜片6、13弹簧7、16通气孔道8CNG腔9标定孔10通孔11CNG腔12膜片14封闭孔15电磁阀17CNG低压腔18CNG出口19膜片21弹簧22调整旋钮,(3)燃气喷射器燃气喷射器是气体燃料发动机喷气系统中最关键的装置，它的性能优劣直接影响燃料的喷射质量，从而影响发动机的性能。,图5-10气体喷射器工作原理1球阀座2球阀3阀体4推杆5极靴6电磁线圈7衔铁8导线,(3)燃气喷射器燃气喷射器是气体燃料发动机喷气系统中最关键的装置，它的性能优劣直接影响燃料的喷射质量，从而影响发动机的性能。,图5-11气体喷射器在发动机上的安装布置图1CNG管线接头2密封垫3阀座4气体喷射器5隔热垫6气缸盖,(4)气体燃料喷嘴气体燃料喷嘴由于冷却不良、气体干而造成的摩擦损耗，使得喷口容易堵塞，气体流量不足。,图5-12盘式衔铁气体燃料喷嘴结构示意图,.CNG-汽油两用燃料汽车的改装及调试,()吹管断开主气阀至滤清器的管线接头，关闭气瓶阀，打开主气阀，由充气阀进气，用0.30.5MPa的压缩氮气吹扫管路和气阀通道，吹扫后再接上断开的管接头。(2)密封性检查在关闭气瓶阀的条件下，用专用压缩机对高压管线系统充气到2225MPa，关闭充气阀，取下充气嘴，装好防尘塞。(3)排空排空是用CNG将储气瓶中的空气置换出来，使储气瓶中的空气与天然气的混合比达到不可燃的程度。,.CNG-汽油两用燃料汽车的改装及调试,(1)燃料转换调试先用汽油起动发动机，然后把燃料开关扳到中间位置(图5-13)，切断两种燃料供应，使发动机转速保持在2000rmin左右，发动机开始抖动(或声音变化)时，立即将燃料转换开关扳到天然气位置，发动机运转正常，说明天然气燃烧良好。(2)点火正时调整将燃料转换开关置于“气”位置，起动发动机，调整分电盘位置，使点火时间达到最佳后，固定分电盘。(3)加速性能调试用天然气运行发动机，在原地让发动机怠速运转，然后反复快速猛踩加速踏板，看发动机转速变化是否迅速、圆滑。(4)天然气与空气的空燃比调整,()吹管断开主气阀至滤清器的管线接头，关闭气瓶阀，打开主气阀，由充气阀进气，用0.30.5MPa的压缩氮气吹扫管路和气阀通道，吹扫后再接上断开的管接头。,(2)密封性检查在关闭气瓶阀的条件下，用专用压缩机对高压管线系统充气到2225MPa，关闭充气阀，取下充气嘴，装好防尘塞。,(3)排空排空是用CNG将储气瓶中的空气置换出来，使储气瓶中的空气与天然气的混合比达到不可燃的程度。,1)检查汽油电磁阀手动开关是否处于关闭位置。2)检查燃料转换开关是否能对高压电磁阀及汽油电磁阀分别控制。3)对带有电磁阀的减压器，应检查在通、断电源时，电磁阀是否有相应开、关的动作。4)检查汽油电磁阀是否有渗漏现象(应避免油气混烧)。5)调整分电器点火时间转换器，并检查其工作是否正常。6)检查气量指示灯和气瓶压力指示是否一致，如有差异，应进行调整。,(1)燃料转换调试先用汽油起动发动机，然后把燃料开关扳到中间位置(图5-13)，切断两种燃料供应，使发动机转速保持在2000rmin左右，发动机开始抖动(或声音变化)时，立即将燃料转换开关扳到天然气位置，发动机运转正常，说明天然气燃烧良好。,图5-13CNG-汽油两用燃料汽车电路示意图1点火开关2气量显示灯3油气转换开关4点火时间转换器5分电器6点火线圈7汽油电磁阀8减压阀,(2)点火正时调整将燃料转换开关置于“气”位置，起动发动机，调整分电盘位置，使点火时间达到最佳后，固定分电盘。,(3)加速性能调试用天然气运行发动机，在原地让发动机怠速运转，然后反复快速猛踩加速踏板，看发动机转速变化是否迅速、圆滑。,(4)天然气与空气的空燃比调整,1)在底盘测功机上，发动机用天然气做燃料，由直接档加载运转，使发动机处于最大转矩工况，然后用废气分析仪测试发动机废气，调整动力阀调整螺钉，使CO的体积分数在1.0%1.5范围内，固定动力阀调整螺钉。2)在车辆运行中，也可根据经验，直接调整动力阀，校正发动机空燃比。,4.CNG-汽油两用燃料汽车的使用及维护,(1)驾驶员的正确使用CNG汽车驾驶员必须经过技术培训，取得合格证书后方能驾驶天然气汽车。(2)CNG-汽油两用燃料汽车的检查维护按照国家有关标准、规范要求，两用燃料汽车燃气系统的维护应分为日常维护、一级维护、二级维护三个类别。,(1)驾驶员的正确使用CNG汽车驾驶员必须经过技术培训，取得合格证书后方能驾驶天然气汽车。,(2)CNG-汽油两用燃料汽车的检查维护按照国家有关标准、规范要求，两用燃料汽车燃气系统的维护应分为日常维护、一级维护、二级维护三个类别。,表5-5两用燃料汽车燃气系统的定期维护周期(单位：km),1)CNG汽车燃料系统的日常维护作业内容检查各部件的紧固状况，及时紧固已松动的紧固件。检查气量，将点火开关置于开启位置(不起动发动机)，接通全车电源；将转换开关接至CNG位置，检查气量指示灯的气量指示是否正常。,(2)CNG-汽油两用燃料汽车的检查维护按照国家有关标准、规范要求，两用燃料汽车燃气系统的维护应分为日常维护、一级维护、二级维护三个类别。,检查储气瓶、高压管线、低压管路及接头各连接处是否有泄漏(可通过周围环境是否有燃气泄漏的异味进行判断)，如有泄漏应及时处理。检查油路系统输油管及接头是否有漏油现象；如有泄漏或渗漏，应及时处理。检查点火系统和发电机是否有漏电、跳火现象，如有，应及时修理。长期使用CNG的汽车，每隔2个月应改用汽油燃料工作30min以上，以防止汽油燃料系统长期无油浸润，在高温烘烤条件下失效。2)CNG汽车燃料系统一级维护作业内容及竣工检验技术要求。,(2)CNG-汽油两用燃料汽车的检查维护按照国家有关标准、规范要求，两用燃料汽车燃气系统的维护应分为日常维护、一级维护、二级维护三个类别。,表5-6CNG汽车燃料系统一级维护作业内容(不包括日常维护内容),保持畅通,(2)CNG-汽油两用燃料汽车的检查维护按照国家有关标准、规范要求，两用燃料汽车燃气系统的维护应分为日常维护、一级维护、二级维护三个类别。,无泄漏调整发动机怠速至原车规定转速下稳定运转检查排放：CO1.5%系统外部清洁；系统各元件和管路固定、连接牢固可靠，与汽车其他部伴无擦碰。系统无任何燃气泄漏；减压器加热系统不漏水。高压表指示正确；在关闭充气阀、管线卸压后，指针回零。易于起动，怠速稳定，加速过坡圆滑，废气排放符合要术。CNG汽车燃料系统一级维护质量保证里程为300km；或从出厂之日起时间间隔为2天。3)CNG汽车燃料系统二级维护作业内容及竣工检验技术要求。,(2)CNG-汽油两用燃料汽车的检查维护按照国家有关标准、规范要求，两用燃料汽车燃气系统的维护应分为日常维护、一级维护、二级维护三个类别。,表5-7CNG汽车燃料系统二级维护作业内容(不包括一级维护内容),高压线、分缸线电阻值符合原车要求，无绝缘破损、无漏电跳火现象，支承固定可靠高压输出电压符合原车要求，波形正确火花塞间隙符合原车要求,(2)CNG-汽油两用燃料汽车的检查维护按照国家有关标准、规范要求，两用燃料汽车燃气系统的维护应分为日常维护、一级维护、二级维护三个类别。,点火正时符合CNG调试标准分电器白金触点闭合角符合原车要求(电子点火除外)汽车外部、系统各装置外部清洁，各滤清器清洁、齐全、有效。系统各元件安装位置正确、牢固、可靠，管线夹卡可靠，与其他部件无擦碰现象。隔热装置齐整、有效、固定良好。整个系统无任何泄漏，进排气歧管、排气管、消声器紧固固定可靠，无泄漏。高压表显示正确，减压器各级减压压力测试数据符合原厂规定。减压器循环水加热系统无任何泄漏。,(2)CNG-汽油两用燃料汽车的检查维护按照国家有关标准、规范要求，两用燃料汽车燃气系统的维护应分为日常维护、一级维护、二级维护三个类别。,全车高、低压电器连接可靠，无断路、短路、漏电现象，绝缘良好，线束固定、保护符合规定。发动机能正常起动，怠速、中速、高速运转平稳，冷却液温度正常，加速性能好，无断火、回火、放炮等现象。发动机运转稳定，无异响。无负荷测功功率不小于额定值的80。废气排放符合要求。4)汽车燃料系统二级维护附加作业项目。,(2)CNG-汽油两用燃料汽车的检查维护按照国家有关标准、规范要求，两用燃料汽车燃气系统的维护应分为日常维护、一级维护、二级维护三个类别。,表5-8CNG汽车燃料系统二级维护附加作业项目,5.1.4压缩天然气-柴油双燃料汽车,1.CNG-柴油双燃料发动机燃料供给系统2.压缩天然气供气系统主要部件3.CNG-柴油双燃料汽车的使用与维护3.发动机不能转到双燃料工况4.废气排气系统有放炮的声音,1.CNG-柴油双燃料发动机燃料供给系统,(1)系统的组成双燃料发动机的燃料供给系统由四部分组成：柴油供给、发动机的控制和保护、天然气的调节和供给、天然气的储存。(2)系统的工作原理CNG-柴油双燃料发动机燃料供给系统的控制方式有机械式和电子式。,(1)系统的组成双燃料发动机的燃料供给系统由四部分组成：柴油供给、发动机的控制和保护、天然气的调节和供给、天然气的储存。,(2)系统的工作原理CNG-柴油双燃料发动机燃料供给系统的控制方式有机械式和电子式。,图5-14CNG-柴油双燃料发动机结构原理图1车载压缩天然气气瓶2气瓶压力表3高压输气管路4气瓶充气阀5储气瓶供气阀6天然气加热器7高压减压阀8天然气中压管路报警装置9中压管段限压阀10天然气滤清器及开关阀11天然气低压供气管12天然气供气量控制阀13混合器14低压减压器15高压油泵供油量限位器16燃料转换开关17发动机18高压油泵,2.压缩天然气供气系统主要部件,(1)高压减压阀预混合式双燃料发动机工作所需的天然气为低压天然气，要使气瓶中的高压压缩天然气转换为适合发动机所用的低压天然气，必须经过多级减压过程减压。(2)低压减压阀发动机所需天然气压力很低(相对压力在01.5kPa之间)，只靠高压减压阀将压力降到如此低很难，而且也不易使压力稳定到所要求的范围内。(3)混合器混合器是预混合式双燃料发动机特有的装置，它将经过减压的天然气和进入发动机的空气较均匀地混合后，供给发动机气缸，被压燃的柴油点燃进行燃烧。(4)CNG供气量控制阀CNG供气量控制阀(蝶阀)是调节供给发动机天然气量的关键部件。,(1)高压减压阀预混合式双燃料发动机工作所需的天然气为低压天然气，要使气瓶中的高压压缩天然气转换为适合发动机所用的低压天然气，必须经过多级减压过程减压。,图5-15压缩天然气高压减压阀的结构1滤清器2弹簧下座盘3顶杆4压力调节螺钉5锁紧螺母6弹簧上座7压力调节弹簧8膜片9阀座10安全阀11平衡弹簧12阀13阀体14阀盖A高压腔B减压后的低压腔,(2)低压减压阀发动机所需天然气压力很低(相对压力在01.5kPa之间)，只靠高压减压阀将压力降到如此低很难，而且也不易使压力稳定到所要求的范围内。,图5-16CNG低压减压阀结构示意图1天然气减压阀滤清器外壳2滤网3一级阀门4一级膜片5一级调压弹簧6一级阀弹簧座7一级阀连杆8二级阀门9低压输出腔10低压减压阀外壳11孔盖12二级阀调节锁紧螺母13二级阀调节螺钉14二级膜片连杆15卸荷装置弹簧16卸荷膜片17卸荷膜垫片18外壳盖19二级阀弹簧座20二级阀弹簧21进气管真空度引入接头22二级膜片轴杆23弹簧挡盘24锁紧螺母25二级膜片26滤清器壳体垫片A第一级减压腔室B第二级腔室C卸荷装置腔室D喉管真空度感应腔E由滤清器及开关阀供给天然气F进气管真空度反馈腔G由进气系统供给真空H接天然气供气量控制阀,(3)混合器混合器是预混合式双燃料发动机特有的装置，它将经过减压的天然气和进入发动机的空气较均匀地混合后，供给发动机气缸，被压燃的柴油点燃进行燃烧。,图5-17CNG混合器结构图1发动机连接过渡管2喉管3喉管中心真空引出接头4喉管外管5进气管真空度引出接头6空气滤清器连接过渡管,(3)混合器混合器是预混合式双燃料发动机特有的装置，它将经过减压的天然气和进入发动机的空气较均匀地混合后，供给发动机气缸，被压燃的柴油点燃进行燃烧。,图5-18CNG供气量控制阀结构1橡胶膜片2蝶阀开度控制柄3蝶阀驱动轴4蝶阀5蝶阀轴6阀体7膜片拉杆8膜片室盖9转速限制器弹簧10膜片拉杆蝶阀轴连杆11混合器喉管中心真空度引入接头12三通电磁阀,(4)CNG供气量控制阀CNG供气量控制阀(蝶阀)是调节供给发动机天然气量的关键部件。,图5-19高压油泵供油量限位器结构1连接杆2限位器支架3阀杆皮罩4固定螺母5电磁铁6联锁开关7锁紧螺母8限位器轴9限位器头,(4)CNG供气量控制阀CNG供气量控制阀(蝶阀)是调节供给发动机天然气量的关键部件。,1)天然气气瓶压力不足报警及切换燃料机构。2)减速制动关闭天然气供应机构。,3.CNG-柴油双燃料汽车的使用与维护,(1)驾驶员的正确使用驾驶CNG-柴油双燃料汽车的驾驶员必须经过专门培训。(2)检查维护一级检查应检查CNG设备、CNG管线、气瓶在托架上和托架在大梁平板上的固定情况，以及电磁阀的外部密封性。,(1)驾驶员的正确使用驾驶CNG-柴油双燃料汽车的驾驶员必须经过专门培训。,(2)检查维护一级检查应检查CNG设备、CNG管线、气瓶在托架上和托架在大梁平板上的固定情况，以及电磁阀的外部密封性。,表-CNG-柴油双燃料发动机工作时可能发生的故障与排除方法,(2)检查维护一级检查应检查CNG设备、CNG管线、气瓶在托架上和托架在大梁平板上的固定情况，以及电磁阀的外部密封性。,表-CNG-柴油双燃料发动机工作时可能发生的故障与排除方法,3.发动机不能转到双燃料工况,4.废气排气系统有放炮的声音,5.2液化石油气汽车,5.2.1概述5.2.2液化石油气-汽油两用燃料汽车5.2.3液化石油气-柴油双燃料汽车,5.2.1概述,1.液化石油气的资源情况2.液化石油气汽车的应用现状3.液化石油气汽车的发展优势4.液化石油气汽车的技术现状5.液化石油气汽车的种类,1.液化石油气的资源情况,2.液化石油气汽车的应用现状,表5-10世界各国液化石油气汽车的应用现状,2.液化石油气汽车的应用现状,表5-11我国示范城市液化石油气汽车及加气站统计,3.液化石油气汽车的发展优势,1)气源供应有保障。2)液化石油气辛烷值高，提高了发动机的抗爆性。3)液化石油气汽车经济性好。4)环境污染小。,1)气源供应有保障。,2)液化石油气辛烷值高，提高了发动机的抗爆性。,3)液化石油气汽车经济性好。,4)环境污染小。,4.液化石油气汽车的技术现状,表5-LPG固定加气站,表5-活动式LPG加气站,5.液化石油气汽车的种类,1)纯液化石油气汽车。2)液化石油气-汽油两用燃料汽车。3)液化石油气-柴油双燃料汽车。,1)纯液化石油气汽车。,2)液化石油气-汽油两用燃料汽车。,3)液化石油气-柴油双燃料汽车。,5.2.2液化石油气-汽油两用燃料汽车,1.LPG-汽油双燃料汽车闭环电控多点喷气系统的结构及工作原理2.液化石油气汽车的合理使用,1.LPG-汽油双燃料汽车闭环电控多点喷气系统的结构及工作原理,(1)液化石油气气瓶及组合阀门LPG气瓶组件由钢瓶、组合阀门、充液气阀防护盒、支架等组成。(2)滤清器由于液化石油气中含有多种杂质，故在储气瓶和电磁阀之间设有滤清器以滤掉杂质，保证电磁阀的功能和调节器的减压、调压功能不下降。(3)液化石油气电磁阀电磁阀装在滤清器和调压器之间，靠电磁阀的动作保证发动机运转的燃料供给。(4)蒸发调节器蒸发调节器亦称汽化器、减压器、蒸发器或转换器。,1.LPG-汽油双燃料汽车闭环电控多点喷气系统的结构及工作原理,(5)LPG多点喷射器图5-23是AC公司1999年开发的LPG燃气多点顺序喷射系统，它由顺序气体喷射器、蒸发调节器、电控单元和燃气共轨管组成。(6)控制系统图5-25是国产明星燃气电控系统接线原理图。,1.LPG-汽油双燃料汽车闭环电控多点喷气系统的结构及工作原理,图5-20LPG-汽油双燃料供给系统工作原理框图,(1)液化石油气气瓶及组合阀门LPG气瓶组件由钢瓶、组合阀门、充液气阀防护盒、支架等组成。,(2)滤清器由于液化石油气中含有多种杂质，故在储气瓶和电磁阀之间设有滤清器以滤掉杂质，保证电磁阀的功能和调节器的减压、调压功能不下降。,(3)液化石油气电磁阀电磁阀装在滤清器和调压器之间，靠电磁阀的动作保证发动机运转的燃料供给。,(4)蒸发调节器蒸发调节器亦称汽化器、减压器、蒸发器或转换器。,1)蒸发调节器结构原理。,图5-21日本NIKKI蒸发调节器结构原理图1冷却液管路2压力试验管塞3一次减压膜片4压力调节螺钉5一次减压阀杆6一次减压阀7排气阀8真空锁止膜片9二次减压膜片10二次减压阀杆11二次减压阀12怠速调整螺钉13真空管道,(4)蒸发调节器蒸发调节器亦称汽化器、减压器、蒸发器或转换器。,2)汽化器结构原理。,图5-22汽化器结构示意图1、3、4、6螺纹接头2通道左端5通道右端7放空接头8、12迷宫形通道9竖向肋条10、11端盖13壳体,(4)蒸发调节器蒸发调节器亦称汽化器、减压器、蒸发器或转换器。,图5-23LPG燃气多点顺序喷射系统,(5)LPG多点喷射器图5-23是AC公司1999年开发的LPG燃气多点顺序喷射系统，它由顺序气体喷射器、蒸发调节器、电控单元和燃气共轨管组成。,图5-24LPG多点分组气体燃料喷射器,(6)控制系统图5-25是国产明星燃气电控系统接线原理图。,1)用汽油暖机，待温度到达设定温度后自动转换到使用LPG。2)一表两用，使用汽油时油量表显示汽油液位；用LPG时，油量表显示LPG的压力。3)能与各种线性、非线性、正变化率、负变化率的压力传感器相匹配。4)根据氧传感器、节气门位置、转速信号、发动机温度等信号对发动机工作过程进行控制。5)具有自学习、自适应的功能。6)不同工况，采用不同的工作窗(燃气通道截面积)和控制方法，能够自动调整或修改窗口大小、中心位置，使动力性能、经济性、废气排放有机地统一。,(6)控制系统图5-25是国产明星燃气电控系统接线原理图。,7)采用模糊控制技术，建立模糊数学模型，系统的控制精度更高，响应速度更快。,图5-25明星燃气电控系统的接线原理图,(6)控制系统图5-25是国产明星燃气电控系统接线原理图。,8)具有模拟氧传感器信号。9)利用转换开关的指示灯，监视空燃比控制情况，便于故障诊断、维修和调试。10)自学习节气门位置传感器电压类型。11)当燃气压力过低时，自动转换到使用汽油。12)具有汽油起动减速转换至使用燃气或使用燃气直接起动等多种起动方式。13)发动机熄火时，自动关闭燃气电磁阀，保证无燃气泄漏。14)超过设定的发动机最高转速时，自动断气；转速下降到设定转速以下后恢复供气。15)发动机强制怠速时，步进电动机调整到最小供气位置，减少燃气消耗(OUT-OFF功能)。,(6)控制系统图5-25是国产明星燃气电控系统接线原理图。,16)可用于CNG供给系统和LPG供给系统。17)可适用于上升、下降、开关型节气门位置传感器。18)全密封电脑盒，安普公司汽车电脑专用插座。19)可使用各种车型的专用开关，与原车的仪表板配合更加协调。20)可根据各种车型独立匹配，设计专用工作方式和控制程序，成为专用电脑，使其更具个性化。,2.液化石油气汽车的合理使用,5.2.3液化石油气-柴油双燃料汽车,5.3醇类燃料汽车,5.3.1概述5.3.2甲醇燃料在汽车上的应用5.3.3乙醇燃料在汽车上的应用,5.3.1概述,1.醇类燃料的生产技术2.醇类燃料的理化性质3.醇类燃料汽车的应用现状,1.醇类燃料的生产技术,(1)甲醇的生产技术甲醇可以较方便地从煤、木材、天然气、石油伴生气、植物秸秆甚至城市可燃垃圾以及近年来正在研究中的海藻等物质中提炼或合成，可以说，凡是可以得到CO及H2的原料，都可以合成甲醇。(2)乙醇的生产技术乙醇既可以由乙醛氢化或乙烯水合制成，也可由单糖类(如甘蔗、甜菜等)、淀粉类植物(如玉米、薯类、大麦等)及纤维类(如木屑、树枝及秸秆等)为原料采用生物发酵方法制成，还可从再生的农业、林业废料等生物物质中制取。,(1)甲醇的生产技术甲醇可以较方便地从煤、木材、天然气、石油伴生气、植物秸秆甚至城市可燃垃圾以及近年来正在研究中的海藻等物质中提炼或合成，可以说，凡是可以得到CO及H2的原料，都可以合成甲醇。,(2)乙醇的生产技术乙醇既可以由乙醛氢化或乙烯水合制成，也可由单糖类(如甘蔗、甜菜等)、淀粉类植物(如玉米、薯类、大麦等)及纤维类(如木屑、树枝及秸秆等)为原料采用生物发酵方法制成，还可从再生的农业、林业废料等生物物质中制取。,2.醇类燃料的理化性质,1)辛烷值高。2)十六烷值低。3)含氧量高。4)着火界限宽。5)沸点低。,2.醇类燃料的理化性质,表5-14代用燃料间的理化性质比较,1)辛烷值高。,2)十六烷值低。,3)含氧量高。,4)着火界限宽。,5)沸点低。,3.醇类燃料汽车的应用现状,1)美国。2)巴西。3)瑞典。4)日本。5)德国。6)中国。,1)美国。,2)巴西。,3)瑞典。,4)日本。,5)德国。,6)中国。,5.3.2甲醇燃料在汽车上的应用,1.甲醇燃料的特点2.甲醇燃料在汽车上的应用方式3.甲醇燃料的改质,1.甲醇燃料的特点,1)抗爆性。2)腐蚀性。3)对橡胶材料的溶胀性。4)低温性能。5)蒸气压。6)排放性能。7)热值。,1)抗爆性。,表5-15甲醇在国内典型汽油中的辛烷值调和性能,2)腐蚀性。,3)对橡胶材料的溶胀性。,4)低温性能。,5)蒸气压。,表5-16甲醇在催化裂化汽油和重整汽油中的调和蒸气压,6)排放性能。,7)热值。,2.甲醇燃料在汽车上的应用方式,(1)掺烧方法掺烧法是指将甲醇与汽油或柴油按比例进行掺和后作为发动机燃料进行燃烧，为汽车提供动力的应用方法，常用于中低掺和比例甲醇燃料。(2)纯烧方法纯烧就是单以甲醇为主要燃料。,(1)掺烧方法掺烧法是指将甲醇与汽油或柴油按比例进行掺和后作为发动机燃料进行燃烧，为汽车提供动力的应用方法，常用于中低掺和比例甲醇燃料。,1)在汽油机上掺烧甲醇。2)在柴油机上掺烧甲醇。,(1)掺烧方法掺烧法是指将甲醇与汽油或柴油按比例进行掺和后作为发动机燃料进行燃烧，为汽车提供动力的应用方法，常用于中低掺和比例甲醇燃料。,乳化液法。由于甲醇和柴油性质差别较大，因此柴油与甲醇乳化要困难得多，通常都需要加入司班、吐温、蓖麻油及高级醇等表面活性剂。界面膜理论指出：在乳化液中的表面活性剂，通常在两相界面上形成界面膜，其强度和紧密程度是乳化液稳定的重要因素。因此通常在甲醇和柴油的乳化液中采用两种以上的复式表面活性剂。,(1)掺烧方法掺烧法是指将甲醇与汽油或柴油按比例进行掺和后作为发动机燃料进行燃烧，为汽车提供动力的应用方法，常用于中低掺和比例甲醇燃料。,乳化液法主要有三种：一种是非稳定乳化液法，即通过锐空或旋涡装置、超声波乳化器、胶体磨以及液力剪切器等的作用，使甲醇和柴油受到粉碎、剪切、细化作用，通过这些物理作用使甲醇形成颗粒，均匀分散于柴油中；第二种是准稳定乳化液法，即通过加入一定量的表面活性剂，使甲醇和柴油形成具有一定稳定性的乳化液，通过单一油箱向喷油泵供给预先制备的乳化液；第三种是微乳化液法，即通过较多的助溶剂作用，使甲醇与柴油形成稳定期很长、分层温度可达零下的透明乳化液甲醇柴油。一般采用一种亲油、一种亲醇且两者能相溶的助溶剂，分别加入到甲醇和柴油中搅拌后，再混合在一起，形成甲醇柴油。国外研制的一种助溶剂可以使甲醇和柴油形成一种在15稳定的微乳液。,(1)掺烧方法掺烧法是指将甲醇与汽油或柴油按比例进行掺和后作为发动机燃料进行燃烧，为汽车提供动力的应用方法，常用于中低掺和比例甲醇燃料。,熏蒸法。熏蒸法是利用甲醇表面张力小和粘度低的特点，通过不同形式的装置将甲醇雾化，并和空气混合，然后在进气冲程从进气道进入气缸，由压缩终了时喷入气缸内的柴油引燃。a)进气管-化醇器法：保持原有供油系统不变，在进气管上加装一个化醇器，利用化醇器在进气时加压蒸发甲醇的原理，使甲醇在进气管内吸热汽化，与空气混合后进入气缸同柴油混合燃烧。这种方法掺醇率可高达80，掺烧范围较宽。在负荷改变时，既可以调节柴油供应量，也可以调节甲醇供应量，还可以同时调节。但混合气分配不均匀的问题比较突出。b)进气管喷醇法：在各缸进气管上加装喷嘴，在进气冲程将甲醇及时喷入进气管，使雾化了的甲醇在进气管内吸热蒸发，并与空气混合后进入缸内与柴油混合燃烧。,(1)掺烧方法掺烧法是指将甲醇与汽油或柴油按比例进行掺和后作为发动机燃料进行燃烧，为汽车提供动力的应用方法，常用于中低掺和比例甲醇燃料。,此方法可以使各缸混合气分配均匀，有利于起动，利用了余热，提高了热效率，可以使充气系数达到甚至超过一般柴油机，从而提高发动机最大功率和转矩。丘里管法：在各气缸进气管上分别安装文丘里管，将甲醇从甲醇油箱引到文丘里管，利用文丘里管收缩喉口处的加速气流，将甲醇引流射入，此时甲醇被进气流粉碎雾化，与空气形成混合气进入缸内。这种方法混合气分配较均匀，工作平稳，起动也较容易，但是甲醇掺烧量变化幅度不大。,(1)掺烧方法掺烧法是指将甲醇与汽油或柴油按比例进行掺和后作为发动机燃料进行燃烧，为汽车提供动力的应用方法，常用于中低掺和比例甲醇燃料。,双燃料喷射系统法。双燃料喷射系统法是柴油机具有两套分开的喷油泵-喷油器系统，一套喷射柴油，另一套喷射甲醇，使甲醇在气缸内雾化混合燃烧。使用这种方法可以掺烧大比例甲醇，而且对甲醇的品质要求不高。但是该方法改动费用较高，而且对于小缸径的柴油机应用比较困难。采用这种方法的柴油机性能通常主要受引燃油束喷射角度、喷射定时、引燃油量的影响。,(1)掺烧方法掺烧法是指将甲醇与汽油或柴油按比例进行掺和后作为发动机燃料进行燃烧，为汽车提供动力的应用方法，常用于中低掺和比例甲醇燃料。,甲醇柴油混合燃料。甲醇柴油混合燃料是指甲醇和柴油按一定比例混合，通过复合助溶剂的作用，使其形成稳定的均相体系，既能克服甲醇发火性差、粘度低的问题，还可以改善燃烧，降低烟度，改善排放。由于甲醇和柴油差异较大，所以选择合适的助溶剂十分关键，因为少量的水就可以破坏均相体系，所以要严格控制水的存在。目前形成甲醇柴油均相体系需要加入的助溶剂量较大，成本较高，甲醇混合比例也比较低。但是，采用该种方法不需要对现有柴油机做大的改动，就可以获得满意的效果。,(2)纯烧方法纯烧就是单以甲醇为主要燃料。,1)甲醇奥托发动机。2)甲醇狄塞尔发动机。3)甲醇灵活燃料汽车。,3.甲醇燃料的改质,表5-17甲醇改质气等燃料的特性,5.3.3乙醇燃料在汽车上的应用,1.乙醇燃料的特点2.乙醇燃料在汽车上的应用方式3.乙醇燃料汽车的主要问题,1.乙醇燃料的特点,1)自洁清洗特性。2)亲水特性。3)对橡胶适应性有影响。1)醇类中含有氧基，碳氢比低，可实现无烟燃烧，污染轻微，燃烧干净，能显著降低CO的排放，在高纬度地区尤其有竞争力；醇燃料的辛烷值高，可通过提高压缩比来提高热效率。,1.乙醇燃料的特点,2)醇类的汽化潜热大、蒸气压力低，能降低缸内温度，减小发动机热负荷，减少压缩负功，并可提高充气系数；另外在发生交通事故时，由于乙醇的蒸发远比汽油慢，故发生起火的危险性要比汽油低得多，由此可减少因这方面原因所造成的损失，美国环保署曾预测，若采用醇燃料，95%的火灾事故都能够得到避免。3)醇的冰点比汽油低得多，故无需担心在环境温度较低时，像汽油那样容易结冰，影响发动机正常工作。4)醇类的着火极限宽、燃烧速度快，在稀混合气燃烧时仍能保持较高的火焰传播速度，这就使在选择运转工况时有较大的自由度，有利于净化排气及降低油耗。,1)自洁清洗特性。,2)亲水特性。,3)对橡胶适应性有影响。,1)醇类中含有氧基，碳氢比低，可实现无烟燃烧，污染轻微，燃烧干净，能显著降低CO的排放，在高纬度地区尤其有竞争力；醇燃料的辛烷值高，可通过提高压缩比来提高热效率。,2)醇类的汽化潜热大、蒸气压力低，能降低缸内温度，减小发动机热负荷，减少压缩负功，并可提高充气系数；另外在发生交通事故时，由于乙醇的蒸发远比汽油慢，故发生起火的危险性要比汽油低得多，由此可减少因这方面原因所造成的损失，美国环保署曾预测，若采用醇燃料，95%的火灾事故都能够得到避免。,3)醇的冰点比汽油低得多，故无需担心在环境温度较低时，像汽油那样容易结冰，影响发动机正常工作。,4)醇类的着火极限宽、燃烧速度快，在稀混合气燃烧时仍能保持较高的火焰传播速度，这就使在选择运转工况时有较大的自由度，有利于净化排气及降低油耗。,2.乙醇燃料在汽车上的应用方式,1)纯烧。2)掺烧。3)变性燃料乙醇。4)灵活燃料。,1)纯烧。,2)掺烧。,3)变性燃料乙醇。,4)灵活燃料。,3.乙醇燃料汽车的主要问题,1)热值低。2)低温起动性能差。3)易造成油路堵塞。4)容易与汽油分层。5)容易产生气阻。6)具有腐蚀性能。1)充分利用醇类燃料抗爆燃性好的特点，适当提高压缩比，以提高热效率，尽量抵消其热值低所带来的负面影响。2)由于醇的稀释效应和制冷作用，缸内压缩终了时的温度较低，因此可适当加大点火提前角，以更有利燃烧过程。,3.乙醇燃料汽车的主要问题,3)当混合燃料中醇含量较多时，为使混合气不过稀，保证必要的动力性，有必要加大供油量，重新确定空燃比及供油特性。4)选择适当的火花塞及火花间隙，以避免早燃，最高火花塞温度宜低于汽油机的温度。5)为改善起动性能，可在进气道采用加热措施；或使用起动加浓装置；或引入带空气的喷油器，使燃油粒更加细化；或先用汽油或其他适合起动要求的燃料辅助起动。6)使用较高比例的乙醇汽油燃料时，还应加大首道活塞环及其他薄弱零件的强度，改善首道活塞环及气门的磨损，加大燃油箱。,3.乙醇燃料汽车的主要问题,7)发动机工况变化时，可采用对进入缸内的燃料和空气进行开环控制，以缩短它的动态响应时间。8)为减少零件的磨损，可使金属表面保持一层聚烯烃膜，以减少电解腐蚀；或使用含铁素体更少、具有更高布氏硬度的金属材料；也可在润滑油中加入特种添加剂，或保持润滑油箱内较多的润滑油量，并缩短润滑油温度升高的时间，加强润滑油的过滤；要尽量使用不受乙醇腐蚀的非金属材料如聚乙烯、碳氢氟化物、纸及氟硅酸盐等，管子及密封件的材料可使用聚氨基甲酸酯、多硫化合物、氟橡胶、氯丁橡胶等。,1)热值低。,2)低温起动性能差。,3)易造成油路堵塞。,4)容易与汽油分层。,5)容易产生气阻。,6)具有腐蚀性能。,1)充分利用醇类燃料抗爆燃性好的特点，适当提高压缩比，以提高热效率，尽量抵消其热值低所带来的负面影响。,2)由于醇的稀释效应和制冷作用，缸内压缩终了时的温度较低，因此可适当加大点火提前角，以更有利燃烧过程。,3)当混合燃料中醇含量较多时，为使混合气不过稀，保证必要的动力性，有必要加大供油量，重新确定空燃比及供油特性。,4)选择适当的火花塞及火花间隙，以避免早燃，最高火花塞温度宜低于汽油机的温度。,5)为改善起动性能，可在进气道采用加热措施；或使用起动加浓装置；或引入带空气的喷油器，使燃油粒更加细化；或先用汽油或其他适合起动要求的燃料辅助起动。,6)使用较高比例的乙醇汽油燃料时，还应加大首道活塞环及其他薄弱零件的强度，改善首道活塞环及气门的磨损，加大燃油箱。,7)发动机工况变化时，可采用对进入缸内的燃料和空气进行开环控制，以缩短它的动态响应时间。,8)为减少零件的磨损，可使金属表面保持一层聚烯烃膜，以减少电解腐蚀；或使用含铁素体更少、具有更高布氏硬度的金属材料；也可在润滑油中加入特种添加剂，或保持润滑油箱内较多的润滑油量，并缩短润滑油温度升高的时间，加强润滑油的过滤；要尽量使用不受乙醇腐蚀的非金属材料如聚乙烯、碳氢氟化物、纸及氟硅酸盐等，管子及密封件的材料可使用聚氨基甲酸酯、多硫化合物、氟橡胶、氯丁橡胶等。,5.4电动汽车,5.4.1概述5.4.2电动汽车的基本结构及性能,5.4.1概述,1.电动汽车的发展2.电动汽车的发展优势3.普及电动汽车所面临的问题,1.电动汽车的发展,2.电动汽车的发展优势,3.普及电动汽车所面临的问题,1)降低电动汽车的价格。2)提高一次充电后的行驶里程。3)延长蓄电池的使用寿命。4)发展包括充电设施在内的基础设施。,3.普及电动汽车所面临的问题,图5-26电动汽车的主要技术课题,1)降低电动汽车的价格。,2)提高一次充电后的行驶里程。,3)延长蓄电池的使用寿命。,4)发展包括充电设施在内的基础设施。,5.4.2电动汽车的基本结构及性能,1.现代电动汽车的理论基础2.蓄电池3.电动机,1.现代电动汽车的理论基础,(1)电动汽车的基本结构如图5-27所示，