F3雙燃料天然氣技術培訓.ppt

,QCJ7160A-CNG天然氣技術培訓,技術服務部 2006年7月8日,概述,1,車輛燃料車輛燃料供給系統(tǒng)結(jié)構簡介,3,主要零部件結(jié)構及功能,4,車輛的維護及保養(yǎng),5,6,安全規(guī)程,7,故障查找與檢修,2,天然氣基礎知識,系統(tǒng)原理接線圖,8,一、 概述,比亞迪QCJ7160A/CNG兩用燃料轎車，在比亞迪QCJ7160A轎車基礎上，增加一套混合器式的天然氣儲備、供給裝置及控制系統(tǒng)。該車兩種燃料之間可進行自由切換，轉(zhuǎn)換方便。天然氣系統(tǒng)采用快充式加氣口，方便且可靠性好。該車CNG（Compressed Natural Gas）系統(tǒng)采用意大利LOVATO公司產(chǎn)品。,CNG的優(yōu)點： 1.以CNG代替汽油，可以緩解車用燃油的供需矛盾，還能大大節(jié)約燃油費用，降低運輸成本； 2.CNG辛烷值高（一般在120-130之間），抗爆震性好，可以提高發(fā)動機的熱效率，降低噪聲； 3.車輛尾氣排放中CO含量少，而且沒有苯、鉛等致癌有害物質(zhì)，對環(huán)境污染??； 4.車輛既可使用CNG又可使用汽油，汽油、CNG轉(zhuǎn)換方便； 5.與空氣相比，CNG密度較小，一旦發(fā)生泄漏，會很快在空氣中擴散，不易聚集燃燒造成火災； 6.CNG與汽油相比燃點高，不易發(fā)生火災，再加上較好的安全儲氣裝置，安全可靠性高。（自燃溫度732，汽油的自然溫度232-482）,1、比重,二、天燃氣基礎知識,2、熱值,3、沸點 在常溫、常壓下，天燃氣為氣體狀態(tài)。 甲烷的沸點-162，在此溫度以上，天然氣呈氣態(tài)。由于非常低的沸點，天然氣非常難于液化，一般采用氣體狀態(tài)儲存和輸送天然氣。 4、顏色、味道和毒性 甲烷（天然氣）是一種無色、無味的物質(zhì)，且沒有毒性； 天然氣在空氣中的濃度較高時，對人體有一定的麻醉作用。 為便于識別其在空氣中的存在，在生產(chǎn)過程中添加了少量的臭味劑(硫醇、硫醚等物質(zhì))。,5、點火極限 氣態(tài)的天燃氣與空氣形成混合氣，混合氣濃度在一定范圍內(nèi)時能夠被點燃、燃燒，超過這個范圍將不能被點燃，這個范圍的上下限即為點火下限和點火上限。 天燃氣的點火上限和點火下限分別為5%和15%。 6、理論空燃比 單位重量（或體積）燃料完全燃燒需要的空氣重量（或體積）即為該燃料的理論空燃比。 汽油、甲烷的（重量）理論空燃比分別為14.7：1、16.7：1 相同質(zhì)量的燃料完全燃燒，天燃氣需要更多的空氣。 按照體積計算，天燃氣的理論空燃比約為10：1。,7、辛烷值 辛烷值是燃料抗爆震燃燒的能力，辛烷值越高，表示抗爆性越好，發(fā)動機可以采用更高的壓縮比 目前使用的汽油辛烷值一般為90、93。 天然氣的辛烷值一般在120130之間，其抗爆性要好于汽油。 8、自燃溫度 在沒有外界火源的條件下，由于天然氣內(nèi)部的氧化、本身溫度或介質(zhì)溫度變化而引起天然氣自行著火燃燒，天然氣自行著火燃燒的最低溫度即為自燃溫度。 天然氣的自燃溫度為732； 汽油的自燃溫度為232482；,9、起燃方式 天燃氣自燃溫度高，難于壓燃，適宜外火源點燃，同時高的辛烷值，適合在較高的壓縮比下點燃工作 在天然氣單燃料或兩用燃料車上，采用電火花點燃的工作方式。 10、經(jīng)濟性 天燃氣不會稀釋潤滑油，燃燒后沒有積碳，可減少發(fā)動機磨損，延長潤滑油更換周期，維護保養(yǎng)費用低，延長發(fā)動機壽命； 燃料費用：按1立方米天然氣相當1.1升汽油計算，可減少燃料費用50%以上。使用CNG作為汽車燃料，可大大降低燃料費用.,11、動力性 目前的CNG車基本是在汽油車上增加CNG系統(tǒng)而成的兩用燃料車，發(fā)動機的壓縮比、點火系統(tǒng)、進氣系統(tǒng)等均沒有變動，因而造成使用CNG時發(fā)動機的動力性能沒有得到充分發(fā)揮；天然氣的理論空燃比為10：1，在進入發(fā)動機時，天燃氣將占有約10%的體積空間，導致吸入發(fā)動機的空氣量減少約10% ，進氣效率下降，從而引起動力性的下降。 天燃氣性質(zhì)穩(wěn)定，燃燒速度慢，點燃需要更多的能量。 與使用汽油相比，使用CNG時的動力性約下降15%。,12、壓縮天燃氣在車輛上的儲存 常溫、常壓下的天燃氣密度非常低，為有效的儲存天燃氣，一般采用壓縮方式儲存天燃氣，以提高天燃氣的儲存量。汽車上使用的CNG的最高壓力為20MPa（相當于將天然氣壓縮200倍） 13、續(xù)駛里程 壓縮方式儲存天燃氣，儲存燃料的能量密度低，相同體積的儲存容器，續(xù)駛里程僅相當于汽油的1/4，且儲存容器的重量大， 導致整車自重增加。對于小型車，在設計時考慮到自重增加的限制，以及車上有限的空間，不允許安裝過多的天燃氣儲氣瓶，所以使用天燃氣的續(xù)駛里程較少。,三、車輛燃料供給系統(tǒng)結(jié)構簡介,“CNG轉(zhuǎn)換系統(tǒng)”主要由儲氣系統(tǒng)、供給系統(tǒng)及控制系統(tǒng)三部分組成 儲氣系統(tǒng)：主要由加氣口、手動截止閥、CNG儲氣瓶、儲氣瓶瓶口閥、高壓管路及其接頭、壓力表（帶氣量傳感器）等部件組成。 供給系統(tǒng)：主要由三級減壓器、低壓管路、步進電機閥、混合器等部件組成 控制系統(tǒng)：主要由CNG控制單元ECO、噴油仿真器、燃油泵常閉繼電器、點火時間調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)換開關、CNG電磁閥、氣量顯示開關等零部件組成。,CNG供給系統(tǒng)流程,CNGG,鋼瓶閥,充氣閥,減壓器,步進電機,混合器,冷卻系統(tǒng)（出）,冷卻系統(tǒng)（入）,發(fā)動機,高壓 大氣壓 冷卻液 ,1.儲氣系統(tǒng)主要零部件介紹 加氣口 儲氣瓶 儲氣瓶瓶口閥 高壓管路及其接頭,四、主要零部件結(jié)構及功能,加氣口： 有快接式和插銷式兩種結(jié)構（下圖），根據(jù)當?shù)谻NG加氣站加氣機接口的種類選擇使用。, CNG儲氣瓶： 工作壓力為20MPa，水容積60L，每次最多可充裝CNG約13m3（常溫常壓下）。, CNG儲氣瓶口閥： 瓶口設有儲氣瓶手動瓶口閥，瓶口閥上設有安全保護裝置，當氣瓶內(nèi)壓力達到5/3倍公稱工作壓力時，（即33.3MPa）閥上的爆破片爆破使閥卸壓；當溫度達到1005時，易熔合金塞熔化，使閥卸壓，以免發(fā)生意外事故。,高壓管路為不銹鋼無縫鋼管，接頭為多規(guī)格卡套式管接頭，接頭螺紋為標準管螺紋，可保證管件連接處的安全性和氣密性。,1卡套 2卡套螺母,2.供氣系統(tǒng)主要零部件介紹,減壓器,CNG電磁閥,混合器,減壓器是CNG汽車的關鍵部件。它由三級減壓閥，電磁閥，怠速調(diào)節(jié)裝置等組成。,CNG電磁閥以控制CNG供給。其安裝在減壓器上，該閥為常閉式，“開”或“閉”由燃料轉(zhuǎn)換開關和ECO統(tǒng)一控制。當轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換到“CNG”位置時，CNG電磁閥打開，使CNG管路暢通；當轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換到“汽油”位置時，CNG 電磁閥關閉。,混合器：是提供進入發(fā)動機最佳的天然氣和空氣混合氣體。 原理：采用文丘理管結(jié)構，當進入發(fā)動機的空氣經(jīng)過文丘理管時在內(nèi)孔產(chǎn)生負壓區(qū)（真空區(qū)）。由于存在壓差，CNG便被吸入。,3.控制系統(tǒng)及主要零部件介紹,控制單元ECO,噴油仿真器,點火時間調(diào)節(jié)器,燃料轉(zhuǎn)換開關及氣量顯示開關,步進電機閥,壓力表,功率閥,基于CNG工作的基本要求，以及汽車正常行駛的需要，CNG供給控制系統(tǒng)具備以下功能： 燃料選擇和轉(zhuǎn)換功能； 指示CNG儲氣量： 控制向發(fā)動機的燃料供應； 控制CNG的截止； 控制使用CNG時汽油噴嘴的模擬工作狀態(tài)； 排放控制； 氧傳感器模擬信號的控制； 自適應功能。,控制單元ECO,在發(fā)動機起動時保持步進電機閥閥芯在特定位置，并根據(jù)氧傳感器信號不斷調(diào)整步進電機閥芯的位置和響應速度，使空燃比控制在理論空燃比附近，在發(fā)動機起動和高負荷時混合氣加濃。 工作時它需要點火開關信號、燃料轉(zhuǎn)換開關信號、發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號、節(jié)氣門位置信號、氧傳感器信號。,ECO工作電源,主工作電源接汽車上電瓶正極或與其連 接的電源線； 接地與汽油ECU地線同時接地； 工作電源與控制點火鑰匙的電源線連接。,包括：發(fā)動機轉(zhuǎn)速（r/min）信號； 節(jié)氣門位置（TPS）信號； 氧傳感器信號。,使用CNG工作時：氧傳感器信號進入ECO，ECO向汽油ECU輸入模擬信號； 使用汽油工作時：ECO內(nèi)部繼電器閉合，氧傳感器信號進入汽油ECU,ECO,包括： +12V電壓輸出：控制減壓器上電磁閥的開啟，油泵常閉繼電器以及噴油仿真器、點火提前角調(diào)節(jié)器的工作； 步進電機工作信號；轉(zhuǎn)換開關控制信號。,噴油仿真器,噴油仿真器根據(jù)轉(zhuǎn)換開關的控制信號，在用CNG工作時它切斷噴油器的控制電路，并能給原車ECU提供噴油器正常工作的信號。在用汽油時，它接通噴油器的控制電路，噴油器恢復噴油。,CNG與汽油的供應是兩套相對獨立的控制系統(tǒng)，在使用CNG工作時，汽油噴射應該被切斷，燃油噴射的切斷是通過切斷噴油嘴上電磁閥線圈的供電來實現(xiàn)的。 噴油仿真器的作用是：使用CNG時使噴油的動作停止，但是不切斷噴油器動作信號，使ECU感知噴油器在正常工作，從而提供正常的點火管理控制功能。,噴油仿真器線束與汽油噴油嘴的插接方式,點火時間調(diào)節(jié)器,主要用于調(diào)節(jié)發(fā)動機使用CNG時的點火提前角。充分利用CNG辛烷值高、抗爆性能好的優(yōu)勢，提高發(fā)動機的動力性。,點火提前角調(diào)節(jié)器的主要功能是在使用CNG工作時，將點火時間提前一定的角度，而在使用汽油工作時恢復汽油ECU控制的點火角。,點火提前角調(diào)節(jié)器接受了CNG系統(tǒng)ECO的信號，可以判別當前發(fā)動機是使用汽油還是使用CNG工作。,連接口的結(jié)構：,設置開關：,點火提前角設置：,QCJ7160A/CNG兩用燃料轎車設置開關位置：,點火提前角調(diào)節(jié)器故障的備用方式： 在點火提前角調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障車輛無法工作時，可使用應急插頭恢復點火電路。,應急插頭,操作步驟： 將線束接插頭從點火提前角調(diào)節(jié)器接插口上拔下； 將線束接插頭插在附屬的備用插口上； 這樣處理后，無論使用汽油還是使用CNG，車輛均按照燃油噴射系統(tǒng)ECU設定的點火提前角變化規(guī)律進行點火調(diào)節(jié)。對于使用CNG燃料時發(fā)動機綜合性能的優(yōu)化是不能保證的。,燃料轉(zhuǎn)換開關及氣量顯示開關,氣量顯示開關 燃料轉(zhuǎn)換開關 1、CNG氣量顯示 2、CNG強制起動開關 3、汽油指示燈 4、CNG指示燈 5、轉(zhuǎn)換開關,設定的轉(zhuǎn)換方式為：汽油起動、減速轉(zhuǎn)換； 設定發(fā)動機轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速為：2500-3000r/min； 轉(zhuǎn)換過程：使用汽油起動發(fā)動機后，轉(zhuǎn)換開關置于CNG位置，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高到轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速（2500r/min）以上，然后松開油門踏板，當轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)速時，自動轉(zhuǎn)換到使用CNG工作；同時CNG指示燈亮（綠燈）。,油/氣轉(zhuǎn)換方式,在汽油系統(tǒng)出現(xiàn)故障、無法使用汽油工作時，可以采用應急起動模式，用CNG直接起動發(fā)動機工作。 應急起動工作過程： 轉(zhuǎn)換開關在CNG位置，打開點火鑰匙“ON”檔，此時汽油指示燈亮（黃燈）、臨界指示燈閃爍； 左手按住氣量顯示開關上CNG強制起動開關（紅色按鈕），轉(zhuǎn)動點火鑰匙，即可起動發(fā)動機。此時，CNG指示燈為亮的狀態(tài)，汽油指示燈熄滅，發(fā)動機直接使用CNG起動和工作。 在正常情況下，為保持汽油和CNG系統(tǒng)的正常，不要使用應急起動模式。,應急起動,步進電機閥,安裝在發(fā)動機艙減壓調(diào)節(jié)器和混合器之間的低壓管路上，步進電機閥是CNG控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構，通過改變低壓管路中CNG通道的截面積，從而改變CNG進入混合器的氣量，改善空氣和CNG的混合比例（即空燃比），提高發(fā)動機工作性能。步進電機閥的動作由CNG控制單元ECO控制。,功率閥,功率閥的位置據(jù)產(chǎn)品狀態(tài)而定。 作用：是調(diào)節(jié)天燃氣和空氣的混合比的裝置，它的調(diào)節(jié)將影響燃氣混合比，造成車輛無法預測的故障。只能由專業(yè)維修人員進行調(diào)整。 非專業(yè)維修人員禁止對功率閥進行調(diào)整！,功率閥的調(diào)整步驟：,1.起動發(fā)動機，使車處于怠速工況，用內(nèi)六方工 具,逆時針旋出可調(diào)整柱塞,將功率閥開度置于最大開度位置，對CNG的減壓器怠速調(diào)整螺釘進行調(diào)整，見圖,使CNG系統(tǒng)在稀混合氣下工作，即CNG系統(tǒng)ECO模塊上的綠燈常亮。此時拔下CNG的步進電機閥線束插頭。,2.繼續(xù)在怠速工況下對減壓器怠速調(diào)整螺釘進行調(diào)整，（順時針稀，逆時針濃）,使CNG系統(tǒng)ECO模塊上的紅、黃、綠三個指示燈交替閃爍，并在紅的位置停留時間稍長。,3.將發(fā)動機轉(zhuǎn)速提升到2800rpm左右并穩(wěn)住轉(zhuǎn)速，用內(nèi)六方工具,順時針旋入功率閥的可調(diào)整柱塞，（順時針稀，逆時針濃）見圖7。調(diào)整到當發(fā)動機轉(zhuǎn)速下降時，再將可調(diào)整柱塞向外旋出，使發(fā)動機轉(zhuǎn)速上升到2800 rpm，并使CNG系統(tǒng)的ECO模塊上的紅、黃、綠三個燈交替均勻閃爍。,4.讓發(fā)動機回到怠速工況，插上CNG的步進電機。觀察CNG系統(tǒng)的ECO模塊上的紅、黃、綠三個指示燈交替閃爍。并在紅燈位置停留時間稍長，此時功率閥調(diào)整完畢。并在調(diào)整完成后的功率閥上打上漆標。,壓力表,壓力表安裝在減壓器的加氣口端部螺孔上。表殼外部裝有氣量傳感器，量程為40MPa。 黑色刻度單位為巴（bar），紅色刻度單位為磅/平方英寸（psi）。 1bar=0.1MPa=14.5 psi=0.96atm,五、車輛的維護及保養(yǎng),1.和汽油車一樣，CNG系統(tǒng)在長期使用過程中 難免會出現(xiàn)各種故障，只有經(jīng)常注意維護保養(yǎng)并及時正確的排除故障，才能確保和延長CNG系統(tǒng)長期使用的安全性和可靠性。 2.每月要定期檢查電磁閥芯。檢查拆卸前，應將儲氣瓶口閥關閉，然后將點火開關置于“點火”位置，將轉(zhuǎn)化開關置于“天然氣”擋，按照天然氣啟動方式進行啟動，使高壓管路中的CNG排完，然后拆卸高壓電磁閥及其它部件。,3.CNG電磁閥是CNG供給系統(tǒng)的重要部件，一旦發(fā)現(xiàn)不能打開或漏氣時，應及時維修保養(yǎng)。檢查維護時，應按2條所述的方法排盡CNG，按故障診斷及排除要求處理。 4.減壓器上的排污塞須每月（或10000公里）卸下一次，放掉油污和凝結(jié)物。如果油污和凝結(jié)物不放出，將會嚴重影響減壓器的使用性能。減壓器前部的濾網(wǎng)須每半年（或10000公里）檢查清洗一次。 5.空氣濾清器濾芯較臟或損壞，將影響進入混合器正常的空氣量，影響CNG在氣缸內(nèi)的正常燃燒。應經(jīng)常檢查空氣濾芯，保持清潔。,6.行車途中嚴格按照駕駛安全規(guī)程操作，充分估計路況、路情，從而避免在會車超車時發(fā)生事故。 7.汽車長期燃用天然氣，每行駛500公里應改燒汽油1小時，以防止供油系失效。 8.每半年對CNG供給系統(tǒng)檢修一次，并按要求調(diào)整整個CNG轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。 9.充氣時，應嚴格執(zhí)行充氣操作安全規(guī)程，CNG儲氣瓶充滿后，壓力不得超過20MPa。,10.每半年必須在銷售服務店檢查保養(yǎng)瓶口閥；更換瓶口閥中的“O”密封圈和尼龍襯墊；每年必須在銷售服務店對安全裝置進行更換。方法見序號12、13。 11.CNG儲氣瓶應按國家勞動部氣瓶安全檢查規(guī)定，定期對CNG儲氣瓶進行檢測，有不合格者應及時更換，檢驗后填寫檢測卡。檢查在勞動部門指定的單位或部門進行。,12.瓶口閥結(jié)構圖,13.瓶口閥特殊保養(yǎng)方法,更換瓶口閥中的“O”密封圈和尼龍襯墊： 在通風空曠的安全地點排空氣體，用內(nèi)六方扳手拆下壓帽1.換上新的O型密封圈1、 O型密封圈2和尼