16.学习任务3-2 气体燃料汽车

新能源汽车概论课程架构模块1纯电动汽车模块2混合动力汽车模块3其他新能源汽车模块3其他新能源汽车相关学习任务任务3-1燃料电池汽车任务3-2气体燃料汽车任务3-3代用液体燃料汽车任务3-4其他清洁能源汽车任务3-2气体燃料汽车【任务分析】气体燃料汽车在节能和环保方面均优于常规燃料汽车，所以将其归类于新能源汽车中。

气体燃料汽车包括代用气体燃料汽车和氢气汽车两类。代用气体燃料种类很多，常见的有天然气和液化石油气。氢气汽车是以氢为主要能量驱动的汽车。

本任务主要学习天然气汽车和氢气汽车的基本结构原理。任务3-2气体燃料汽车主要学习内容一、天然气汽车二、氢燃料发动机汽车任务3-2气体燃料汽车【学习目标】1．知识目标①能够正确描述天然气的特点。②能够正确描述压缩天然气动力系统的组成、工作原理及应采取的安全措施。③能够正确描述预混式氢燃料发动机、缸内喷射式氢燃料发动机和内外组合式氢燃料发动机的工作原理。④能够正确描述液氢汽车供氢系统的工作原理。任务3-2气体燃料汽车【学习目标】2．能力目标①能够根据具体的气体燃料汽车，简单说明其特点。②能够通过观察，找出代表气体燃料汽车的典型部件。3．素质目标①具备劳动安全保护及善于观察分析的职业素养。②具备创新发展等综合素养。开始学习一、天然气汽车二、氢燃料发动机汽车一、天然气汽车1.天然气及其在汽车上的应用天然气在汽车上可以以液态形式存储，或者以气态压缩的形式存储。以液态形式存储是指在-162℃时，作为液化天然气(LNG)存储。以气态压缩的形式存储时，压缩天然气（CNG）的压力高达20MPa。由于存储液化天然气成本高，所以，一般都将天然气以压缩的形式存储。天然气的抗爆性极好(RON约为140)，从而可使用13：1的压缩比。1.天然气及其在汽车上的应用天然气用于点燃式发动机和柴油机驱动有以下优点：具有优异的燃烧特性和CO2、NOX、CO低排放特性。实际上，废气中不含颗粒物和含硫排放物。火花塞无积炭，减轻了机油的污染。天然气用于点燃式发动机和柴油机驱动有以下缺点：由于天然气的热值低，所以，发动机功率降低。天然气存储费用高。在同样的燃料箱容量的情况下，续驶里程缩短。一、天然气汽车2.CNG动力系统工作原理一、天然气汽车2.天然气发动机结构和工作原理（1）CNG发动机系统原理一、天然气汽车玉柴CNG增压发动机系统原理一、天然气汽车玉柴ECIEPR系统增压LNG发动机工作原理一、天然气汽车3.CNG动力系统安全措施①止回阀位于充气接头内的截止阀上，其作用是防止天然气经过充注阀倒流。②在车内布置的管路和部件上，包缠密封护套。③螺纹套管接头采用双卡环螺纹套管接头。3.CNG动力系统安全措施④天然气储气瓶是由钢或CFRP制成，每个储气瓶都要通过两个护圈安装到汽车上。钢瓶的爆炸压力约为40MPa，而CFRP气瓶的爆炸压力约为50MPa。⑤储气瓶上安装有易熔塞和热熔断器，这些装置可以防止过高的压力增长，从而可防止起火所引起的储气瓶爆炸。⑥电磁截止阀安装在天然气储气瓶上，在转换成汽油模式的情况下、在发生电源故障时、发动机停机后或者在发生碰撞事故时，此阀关闭。另有一个截止阀安装在调压器上。3.CNG动力系统安全措施⑦限流器可以防止管路破裂所造成的天然气突然大量泄漏。⑧在低压侧管路上采用软管（如调压器与气体喷射器之间的管路），使用这样的软管可以防止疲劳损伤所引起的断裂现象。⑨过压调节器安装在调压器上，可防止低压侧出现过高压力。。一、天然气汽车4.CNG汽车发展趋势①燃料供给系统从机械式混合器发展到电子控制喷射系统。②电喷系统由单点开环控制发展到闭环多点喷射控制系统。③喷射方式从缸外预混合到复合供气、缸内直接喷射。④燃料的使用从两用燃料、双燃料到单一燃料。⑤燃料存储方式从CNG向LNG方向发展。一、天然气汽车与CNG相比LNG的优点①可提高发动机的压缩比。②燃料经济性好。③安全性好。④发动机热效率高。⑤对负荷变化响应快。一、天然气汽车5.典型的天然气汽车（1）J7LNG牵引车其搭载解放动力CA6SM3-47E6N天然气发动机，12.52L的排量，符合国家第六阶段机动车污染物排放标准；最大功率约345.68kW，最大转矩为2

100N·m。该车采用3气瓶的设计，两侧各有一个500L的气瓶，中间设置了一个1

350L的气瓶，总容量达到了2

350L。一、天然气汽车5.典型的天然气汽车（2）江淮瑞风M4CNG系列汽车其搭载LJ481QS6五菱柳机2.0L发动机，发动机燃料类型为汽油和压缩天然气，其中，油箱容积为15L，天然气罐容积为170L，最大功率为90kW，最大转矩为175N·m，满载状态下还可以实现550km的超长综合续驶里程。继续学习一、天然气汽车二、氢燃料发动机汽车二、氢燃料发动机汽车1.氢燃料发动机氢气燃烧之后生成的是水和少量的一氧化氮，而没有CO和HC，燃烧清洁，也不会产生造成温室效应的二氧化碳，符合减缓全球变暖的时代需求，所以它是一种清洁燃料。目前车用氢能主要有两种方案：一种燃料电池，它是通过氢的离子化转化成电能；另一种是氢内燃机，它通过氢的燃烧使化学能转化为机械能。二、氢燃料发动机汽车（1）氢燃料发动机的分类与工作原理氢燃料发动机属于点燃式发动机。根据氢燃料储存的压力和形态分为压缩氢、液态氢和吸附氢3种。根据混合气形成方式不同可分为外部混合（预混式）、内部混合（缸内喷射式）和内外组合混合3种。二、氢燃料发动机汽车（1）氢燃料发动机的分类与工作原理①预混式氢燃料发动机。预混即缸外混合技术，是使气态氢与空气在发动机外部形成混合气，然后通过进气道在进气行程送入气缸，由火花塞或电热塞引燃，也可以用柴油引燃。采用预混式燃烧形式不需要对传统发动机的结构进行很大的改动，而且该种发动机各缸燃料分配均匀，所以混合气的形成和燃烧较易组织。但是，预混式氢燃料发动机在运行中无法避免爆燃、早燃和进气管回火等异常燃烧现象，输出功率一般也较低。二、氢燃料发动机汽车（1）氢燃料发动机的分类与工作原理①预混式氢燃料发动机。改进措施：a．避免回火措施。在进气歧管加引管喷射。b．避免早燃措施。各缸独立点火，选用冷型的火花塞和较狭小的火花塞间隙，双火花塞点火，在混合气中添加甲烷、氮气等。c．其他措施。通过调整喷氢提前角、点火提前角及它们之间的匹配，废气再循环。二、氢燃料发动机汽车（1）氢燃料发动机的分类与工作原理②缸内喷射式氢燃料发动机。分为低压喷射型和高压喷射型两种。高压喷射型优点较多，但对喷氢系统有很高的要求：a．采用液氢泵以提高喷射压力（8MPa以上）。b．采用特殊的低温防泄漏设备。c．必须合理组织燃烧室内的气流运动。d．氢的喷射正时、点火正时及循环喷氢量均应精确控制。二、氢燃料发动机汽车（1）氢燃料发动机的分类与工作原理③内外组合式氢燃料发动机。采取缸内喷射与进气道喷射相结合的方式喷氢，使得少量氢和空气在进气管预混后进入气缸，其余大部分氢气在压缩末期高压喷入气缸，可以有效改善发动机的着火性能，从而降低氮氧化物的排放。1．氢燃料发动机（2）关键零部件1．氢燃料发动机（2）关键零部件①液氢泵。1—吸氢阀；2—往复运动的钢筒；3—供氢阀；4—往复运动的零件；5—固定的柱塞1．氢燃料发动机（2）关键零部件②喷氢器。1—喷嘴；2—排气阀；3—进气阀；4—燃烧室；5—热表面；6—原柴油喷油泵；7—针阀；8—喷氢阀二、氢燃料发动机汽车2.典型车型（1）宝马①7系氢燃料发动机轿车。装备的6.0LV12发动机。2.典型车型②H2R氢燃料研究车2004年9月，宝马H2R氢燃料发动机汽车在法国米拉马斯高速试车场创造了9项速度纪录，显示了采用氢燃料发动机汽车的无限潜力。2.典型车型（2）福特U型车在2003年1月的底特律车展上，福特公司向全球展示了第一台增压氢燃料发动机汽车，即U型车。该车将福特模块式混合动力车系统(MHTS)、远程信息处理与先进材料结合在一起，开创了福特汽车公司第二个新纪元。2.典型车型