壓縮天然氣汽車結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用.doc

壓縮天然氣汽車結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用一、燃?xì)馄嚪诸惏雌囀褂萌剂?、形態(tài)和方法不同，燃?xì)馄嚳砂聪聢D所示分類： 天液化天然氣汽車（LNGV）單燃料燃?xì)馄?然壓縮天然氣汽車（CNGV）燃 氣 兩用燃料燃?xì)廛嚉?汽吸附天然氣汽車（ANGV）汽 車 雙燃料燃?xì)廛?車 液化石油氣汽車（LPGV）二、燃?xì)馄囆g(shù)語CNGV壓縮天然氣汽車英語單詞的縮寫。將天然氣多級(jí)加壓至20-25Mpa后，以氣態(tài)儲(chǔ)存，以最高壓力不超過20Mpa充裝儲(chǔ)在車載高壓氣瓶中，以氣態(tài)天然氣作燃料的汽車。簡言之就是用壓縮天然氣作為燃料的汽車。LNGV液化天然氣汽車英語單詞的縮寫。將天然氣經(jīng)-162的低溫，深冷液化，儲(chǔ)存在車載絕熱氣瓶中的天然氣作為燃料的汽車。液化天然氣密度較氣態(tài)天然氣大得多，有一次充裝車輛續(xù)行里程長、車載小的優(yōu)點(diǎn)，但液化天然氣對(duì)制氣儲(chǔ)存、充裝有較高的特殊要求，改裝成本高，汽車應(yīng)用的比較少。ANGV吸附天然氣汽車的英語單詞的縮寫。利用以中壓狀態(tài)儲(chǔ)存在吸附罐內(nèi)活性碳中的天然氣作為燃料的汽車。LPGV液化石油氣汽車的英語單詞縮寫。是以儲(chǔ)存車載氣瓶中的液化石油氣作為燃料的汽車。單燃料燃?xì)馄噧H使用CNG或LPG中的一種作為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，不再使用其他燃油或代用燃料的汽車。此類車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)在燃料供應(yīng)系統(tǒng)、工作循環(huán)的參數(shù)、配氣機(jī)構(gòu)參數(shù)等方面，針對(duì)CNG或LPG的物化特性進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)，因此，燃料的熱效率高，經(jīng)濟(jì)性好。兩用燃料燃?xì)馄嚲哂袃商兹剂瞎?yīng)系統(tǒng)（其一為CNG或LPG），燃?xì)夂腿加蛢煞N燃料之間可以進(jìn)行切換的一類車輛。不能同時(shí)使用兩種燃料。與單一燃料汽車相比，由于要兼顧兩種燃料的物化特性。發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)幾乎不做改造，一般是在用車的改裝，因此燃燒效率低。雙燃料燃?xì)馄嚾加肅NG或LPG與柴油混合燃料的汽車。此類車輛用CNG或LPG為主燃料，柴油起到引燃作用。此類發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)幾乎不做改動(dòng)。三、天然氣物化特性天然氣簡稱NG，是多種烴類物質(zhì)和少量的其它成分組成的混合氣體。天然氣最主要成分是甲烴（CH4）。天然氣分為氣田氣和油田伴生氣，隨著產(chǎn)地的不同，甲烷成份所占體積在85%-97%之間變化，在物化性質(zhì)上存在著一定差異。1、密度通常狀態(tài)下，甲烷是一種非常輕的氣態(tài)物質(zhì)。常溫常壓下，甲烷的密度只相當(dāng)空氣的55%（甲烷密度/空氣密度=0.55）。天然氣密度約相當(dāng)于空氣的60%。常溫常壓下，甲烷密度：0.71kg/m3,天然氣密度約為0.78kg/m3（隨著各地天然氣組成成分的不同，密度有所差別）。由于天然氣密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣，當(dāng)天然氣從輸管或儲(chǔ)氣容器中泄漏到空氣中，天然氣將向上移動(dòng)，迅速擴(kuò)散到空氣中。由于這一特點(diǎn)，天然氣的安全性優(yōu)于汽油等大多數(shù)燃料。2、熱值熱值是車用壓縮天然氣的主要質(zhì)量指標(biāo)。（1）低熱值（有效熱值）汽油： 44.4MJ/kg輕柴油： 42.5 MJ/kg天然氣： 50.05 MJ/kg液化石油氣：46.4 MJ/kg燃料的熱值：是指單位燃料在熱量計(jì)中燃燒后所測得的熱量。由于燃料燃燒中的H2O（水）在冷凝過程中放出的潛熱，包括在量熱計(jì)所測的數(shù)值中，所以測出的數(shù)值稱為高位熱值（對(duì)應(yīng)于從高位熱值中減去這部分潛熱后的有效熱量，稱為低熱值）。（2）混合氣熱值天然氣為50.05MJ/kg，汽油為44.4 MJ/kg，就質(zhì)量熱值來講，天然氣的熱值比汽油高12%左右。但它們進(jìn)入氣缸后形成的混合氣的熱值，由于燃燒所需要的理論空氣量不同，如每公斤汽油完全燃燒的理論空氣量為14.7kg，而每公斤天然氣完全燃燒的理論空氣量為16.7kg。但天然氣進(jìn)入氣缸的空氣量受結(jié)構(gòu)的限制，每次進(jìn)入氣缸的空氣量所許供給天然氣的重量比汽油的重量要輕。經(jīng)計(jì)算，天然氣混合氣的熱值27.6 MJ/kg，而汽油混合氣的熱值為28 MJ/kg，天然氣比汽油的熱值要低1.5%左右。3、狀態(tài)、沸點(diǎn)在常溫常壓下，天然氣是一種氣態(tài)物質(zhì)。沸點(diǎn)為162，當(dāng)溫度達(dá)到162和低于此溫度時(shí)，天然氣將轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。由于沸點(diǎn)非常低，天然氣是非常難于液化的，而且儲(chǔ)存液態(tài)天然氣也是非常困難的，因此，一般以氣態(tài)儲(chǔ)存、運(yùn)輸天然氣。4、顏色、味道和毒性在原始狀態(tài)時(shí)，天然氣是沒有顏色、味道和毒性的物質(zhì)?；诎踩脑颍谏a(chǎn)過程中，在天然氣中加入具有獨(dú)特臭味的加臭劑。當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，很容易發(fā)覺。5、混合氣點(diǎn)火界限燃料和空氣混合形成可燃混合氣，混合氣的濃度在一定范圍內(nèi)，才能夠被點(diǎn)燃產(chǎn)生能量?；旌蠚膺^濃或過稀是難于被點(diǎn)燃的。能被點(diǎn)燃的混合濃度范圍的上、下限分別是燃料點(diǎn)火極限的上限和下限。天然氣具有很寬的點(diǎn)火界限，過量空氣系數(shù)的變化范圍為0.6-1.8，可在大范圍內(nèi)改變混合比。采用稀薄燃燒技術(shù)，可進(jìn)一步提高汽車的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保效益。6、自燃溫度自燃溫度是指在此溫度，燃料和空氣接觸將會(huì)自燃并連續(xù)燃燒。一種燃料自燃溫度不是一個(gè)常數(shù)。汽油的自燃溫度220-471（一般取430）天然氣自燃溫度630-730（一般取650）。7、抗爆性和辛烷值燃料的抗爆性是指燃料在氣缸內(nèi)點(diǎn)燃燒時(shí)，避免產(chǎn)生爆燃的能力，即抗自燃能力，是燃料的一個(gè)重要指標(biāo)。燃料的抗爆性用辛烷值表示。辛烷值越大，表示抗爆性越好。各種燃料辛烷值如下：汽油：70-97LPG：111天然氣： 130天然氣適宜在較高的壓縮比下點(diǎn)燃燃燒，具有較高的抗爆性能。因此燃用天然氣的單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)可采用較高的壓縮比，可改進(jìn)和提高燃?xì)馄嚨膭?dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性。8、起燃方式天然氣不宜于壓燃，適宜于外火源點(diǎn)燃，同時(shí)由于辛烷值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽油，它又適宜于在較高的壓縮比下點(diǎn)燃。因?yàn)樗梢栽谳^高的壓縮比下點(diǎn)燃做功。因此天然氣可以用電火花點(diǎn)燃，也可用在柴油/天然氣雙燃料汽車上，用柴油壓燃方式引燃。9、燃燒速度，天然氣33.8cm/s，汽油39-47cm/s，比汽油慢。10、燃燒溫度，天然氣2020，汽油1200，天然氣高出800。四、車用天然氣技術(shù)要求從地下開采出的天然氣不能直接用作汽車燃料，原因是由于天然氣含有烯烴、硫化氫、水等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)將嚴(yán)重影響車輛正常運(yùn)行和CNG的使用。因此，國內(nèi)、外對(duì)車用壓縮天然氣的質(zhì)量均有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求。下表是GB18047-2000車用壓縮天然氣技術(shù)要求。車用天然氣的技術(shù)要求項(xiàng)目 質(zhì)量指標(biāo)高位發(fā)熱量MJ/m3 31.4硫化氫（H2S）含量mg/m3 15總硫（以硫計(jì)）含量（mg/m3） 300二氧化碳（CO2）含量（V/V） 3.0氧氣O2（%） 0.5水露點(diǎn)（） 在最高操作壓力下，不應(yīng)高于-13水份含量（濕度mg/m3） 81、水份如果車用壓縮天然氣含水量過高（對(duì)天然氣的燃燒，尤其是作為車用燃料十分有害），將存在二個(gè)方面的危害：（1）當(dāng)環(huán)境溫度0時(shí)，天然氣中的水會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，細(xì)小冰塊在管線、鋼瓶表面沉積，降低了有效容積，阻礙天然氣的流動(dòng)。嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生冰堵，造成管道、氣瓶嘴、充氣嘴等的堵塞；（2）加速天然氣中酸性氣體對(duì)金屬設(shè)備如鋼瓶、管路裝置等的腐蝕。在天然氣中，總是含有少量的酸性氣體如硫化氫、二氧化碳等，這些氣在氣體中會(huì)電離，電離質(zhì)子的存在，會(huì)腐蝕金屬設(shè)備，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成金屬開裂。因此，天然氣中水份的含量越少越好。天然氣中水份含量通常用水露點(diǎn)和濕度兩種方法表示。水露點(diǎn)是指天然氣在一定壓力下，天然氣析出第一批露珠時(shí)的溫度，露點(diǎn)溫度越高說明天然氣中含水分越高，水露點(diǎn)不充許超過標(biāo)準(zhǔn)。否則，影響車輛的正常充氣和使用，危及車輛安全。2、硫化氫 天然氣雖經(jīng)脫硫處理，由于種種原因，天然氣中或多或少總會(huì)有有硫化氫的存在。當(dāng)天然氣中硫化氫的含量過高時(shí)，會(huì)嚴(yán)重腐蝕鋼瓶。天然氣中總會(huì)有水分，當(dāng)天然氣中含硫量高時(shí)，使鋼瓶出現(xiàn)氫腐蝕，導(dǎo)致鋼瓶氫脆（易造成爆破）國家規(guī)定硫化氫含量不得超過15mg/m3 并越低越好。 3、其它雜質(zhì)天然氣內(nèi)雜質(zhì)應(yīng)越少越好，防止壓縮天然氣汽車充氣時(shí)進(jìn)入雜質(zhì)。4、壓縮天然氣汽車充氣壓力規(guī)定，不大于20Mpa。五、壓縮天然氣生產(chǎn)過程車用壓縮天然氣生產(chǎn)過程簡述：天然氣經(jīng)輸氣管道輸送到氣站，調(diào)壓到天然氣壓縮機(jī)所需要的進(jìn)氣壓力，脫硫后進(jìn)入天然氣分離器，對(duì)天然氣進(jìn)行清潔處理，壓縮機(jī)加壓至20Mpa以上脫水處理后送氣庫儲(chǔ)存。六、天然氣汽車功率，扭矩下降的原因跟蹤我國使用天然氣汽車運(yùn)用動(dòng)態(tài)，大多數(shù)是在原汽油機(jī)基礎(chǔ)上改裝為兩用燃料車。為了兼顧天然氣、汽油兩種燃料特性，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)幾乎沒有大的變化。由于以下幾種主要原因，其功率、扭矩有所下降。1、充氣效率低充氣效率低是指實(shí)際進(jìn)入氣缸的空氣與應(yīng)該充滿氣缸的空氣量的比值，充氣效率是衡量氣缸在進(jìn)氣末了時(shí)，填充程度的參數(shù)。在燃用汽油時(shí)，汽油是以液態(tài)形式進(jìn)入氣缸，液態(tài)顆粒狀的汽油在化油器候管占的空間較小，空氣通過量相對(duì)較大。汽油進(jìn)入進(jìn)氣管后受熱氣化形成混合氣，故充氣效率高。而天然氣是以氣態(tài)的形式進(jìn)入氣缸，占據(jù)了部分空間，空氣通過量相對(duì)減少。另外，混合器安裝在化油器上面，增加了進(jìn)氣阻力，減少進(jìn)氣量，天然氣比汽油充氣效率大約低10%-13%，使發(fā)機(jī)動(dòng)力性受到影響。2、混合氣熱值低天然氣混合氣熱值比汽油混合氣低1.5%左右。3、熱效益較低由于CNG火焰?zhèn)鞑ニ俣容^汽油火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷–NG為33.8cm/s,汽油為39-47cm/s），其主燃期相對(duì)增長約18%，故熱量傳導(dǎo)損失增大，熱效率相對(duì)降低。七、提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的措施根據(jù)天然氣的特性，改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。1、提高壓縮比理論及實(shí)踐證明，提高氣缸的壓縮比是增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的重要手段。作為兩用燃料汽車，按經(jīng)驗(yàn)壓縮比可提高到8；使用天然氣單燃料，則壓縮比可提高到10左右。壓縮比愈大，壓縮終了的壓力和溫度高，點(diǎn)燃后燃燒速度也愈快，膨脹作功也愈充分，因而發(fā)動(dòng)機(jī)熱變功效率愈大，經(jīng)濟(jì)性提高。必須注意的是，如果汽油機(jī)壓縮比過大，將產(chǎn)生爆燃，出現(xiàn)“敲缸”現(xiàn)象，使機(jī)件負(fù)荷增加，甚至損壞機(jī)件。一汽發(fā)動(dòng)機(jī)廠針對(duì)重慶鼎輝燃?xì)庋b置，開發(fā)了CA6102N系列發(fā)動(dòng)機(jī)，隨著壓縮比的增大，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特性有了較大的改善，見下頁表：發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 壓縮比 最大功率 功率變化率% 扭矩變化率% 最低燃耗率g/kw.nCA6102 6.75 汽油 99KW 372N.M(1200-1400r/min) 天然氣 74KW -25 -14 +30%CA6102N-2 7.4 天然氣 91KW -8 -6 +20%2、提高充氣效率主要手段為：增大進(jìn)氣管載面積；改善進(jìn)氣管彎曲狀；降低進(jìn)氣管內(nèi)壁粗糙度；增大氣門直徑；增大氣門升程；增加氣門個(gè)數(shù)等降低進(jìn)氣阻力。降低進(jìn)氣溫度（進(jìn)排氣管分離），采用進(jìn)氣增壓等增加進(jìn)進(jìn)氣密度，這些方式只有造制廠家才能做到。在用汽油車的改裝，我們能做的是，改造混合器與化油器的接口（只保留化油器底座），縮短進(jìn)氣管通道，經(jīng)常清洗混合器、空濾器，勤更換空濾器濾芯、勤檢查，保證進(jìn)氣部件不松動(dòng)、密封良好，減少進(jìn)氣阻力和損失。充氣效率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的規(guī)律是：當(dāng)一定的配氣定時(shí)下，高轉(zhuǎn)速時(shí)，氣流慣性增加，而進(jìn)氣遲閉角不變，使一部分本來可以利用氣流慣性進(jìn)入氣缸的氣體被關(guān)在氣缸之外，加之轉(zhuǎn)速上升進(jìn)氣流動(dòng)損失大，充氣效率下降；低速時(shí)氣流慣性減小，又可能使一部分氣體被推回進(jìn)氣管，充氣效率也下降。只有在中間轉(zhuǎn)速充氣效率可達(dá)到最高值。這就是說明只有在中等轉(zhuǎn)速下工作，能最好地利用慣性充氣，車輛應(yīng)盡可能中速行駛。3、改善點(diǎn)火條件，提高點(diǎn)火能量由于天然氣火焰?zhèn)鞑ニ俣容^慢，著火溫度高，分子結(jié)構(gòu)比汽油穩(wěn)定，要破壞這種結(jié)構(gòu)需要更大的點(diǎn)火能量，縮短燃燒持續(xù)期，提高熱效率，降低燃耗。4、選用較大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)車輛設(shè)計(jì)一般都有一定的后備功率，兩用燃料車使用天然氣功率雖有下降，但仍能滿足動(dòng)力性的基本要求。城市公交客車受到道路條件限制，原設(shè)計(jì)的最高車速很少使用，犧牲一點(diǎn)動(dòng)力，換取好的經(jīng)濟(jì)效益，保證行車安全，這才是我們推廣使用天然氣的目的。要恢復(fù)原車輛的動(dòng)力性能可增大比功率，選用較大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)即可。八、燃用天然氣對(duì)原車的特殊要求和必備條件1、防冰堵一級(jí)減壓閥減壓比高達(dá)50：1（從20Mpa降至04-0.6MPa），流量最大可達(dá)40m3/h，CNG在節(jié)流降壓過程中，氣體膨脹吸熱厲害，如果不設(shè)置加溫裝置，減壓閥將結(jié)霜，產(chǎn)生冰堵，從而降低其工作性能，損壞閥芯、閥座、皮膜等部件，減少使用壽命。同時(shí)CNG在生產(chǎn)過程中脫水強(qiáng)度不夠時(shí)，CNG含水量多也可能產(chǎn)生冰堵。因此，減壓器必須設(shè)有加熱防凍裝置。其加熱介質(zhì)利用發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)水加熱。使用中應(yīng)保證發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水充足，水溫正常（8090）。2、混合器保持清潔，不得有機(jī)油和污物，進(jìn)氣暢通，否則影響充氣量，降低膜片壽命。3、發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率、扭矩不低于原標(biāo)定的90%，氣缸密封良好，各缸壓力0.85Mpa，壓差不大于平均缸壓的5%。4、怠速時(shí)進(jìn)氣管真空度430mm汞柱或0.0567Mpa。5、氣門間隙為原車標(biāo)準(zhǔn)的上限，點(diǎn)火提前角較汽油提前510。6、空濾器經(jīng)常保證進(jìn)氣暢通，每10天保養(yǎng)一次，一萬公里更換濾芯。7、定期清洗化油器或節(jié)氣門，減少進(jìn)氣阻力，防止怠速不穩(wěn)。8、蓄電池空載電壓至少保持11.5V以上，起動(dòng)電壓8.5V，否則影響正常啟動(dòng)和電磁閥開啟，還會(huì)使高壓火弱，點(diǎn)火能量不足，動(dòng)力下降，發(fā)動(dòng)機(jī)回火。增置副搭鐵，減少接觸電阻，保證回路暢通。9、發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)工作正常，發(fā)電機(jī)電壓達(dá)14V，起動(dòng)機(jī)有力。10、點(diǎn)火線圈工作正常，進(jìn)火電壓11V。11、中心、分缸高壓線無損失漏電，電阻達(dá)到原車標(biāo)準(zhǔn)。分缸線火花為藍(lán)色火焰，長度達(dá)10mm。12、使用高熱值冷型火花塞，間隙正常，無燒蝕、無積炭，每月定期調(diào)校，更換損壞的火花塞。13、分電器工作正常。凸輪磨損較小、軸串量小、分度誤差小于1，分電器蓋完好，分火頭無損壞裂紋、積碳。14、汽車滑行性能良好，傳動(dòng)系統(tǒng)無異響，制動(dòng)良好不發(fā)咬，輪胎氣壓正常。九、CNG汽車燃?xì)庋b置基本結(jié)構(gòu)原理1、CNG燃供系統(tǒng)流程走向氣 氣 氣 氣 氣 氣 排瓶 瓶 瓶 瓶 瓶 瓶 氣 閥單充手 保 過 主電 減動(dòng) 混化向氣動(dòng) 護(hù) 濾 氣磁 壓力 合油閥閥過 閥 器 閥閥 器閥 器器 流 氣壓表 低壓表 2CNG儲(chǔ)氣瓶氣瓶是天然氣汽車的重要儲(chǔ)氣裝置，也是改裝天然氣汽車總體布置時(shí)的難點(diǎn)之一，車用氣瓶的成本占改裝總成本的50%70%。氣瓶分為四類：第一類鋼制氣瓶第二類鋼或鋁內(nèi)襯，筒身纏繞復(fù)合材料氣瓶第三類鋼或鋁內(nèi)襯，整體纏繞復(fù)合材料氣瓶第四類塑料內(nèi)襯，整體纏繞復(fù)合材料氣瓶復(fù)合材料氣瓶均采用樹脂浸漬長纖維加固的方式制造的，重容比小，重量輕，但是價(jià)格高；鋼制氣瓶安全耐用，價(jià)格低，但重容比大，重量重。由于鋼制氣瓶的價(jià)格和安全優(yōu)勢(shì)，故目前被普遍采用。車用CNG鋼瓶必須符合GB17258-1998汽車用壓縮天燃?xì)怃撈康囊?。目前我國指定生產(chǎn)廠家只有重慶益峰和北京天海兩家。產(chǎn)品出廠時(shí)，每件產(chǎn)品均要進(jìn)行3-5倍額定壓力的水壓試驗(yàn)，氣密試驗(yàn)，每批產(chǎn)品均要抽樣進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。主要項(xiàng)目有：靜水壓力爆破試驗(yàn)：升壓至56.5MPa，保持10s后加壓到破壞，瓶體破壞后無碎片。常溫加壓循環(huán)試驗(yàn)：加壓，從小于2MPa到大于26MPa的條件下，加壓循環(huán)的次數(shù)大于15000次，不泄漏的為合格。耐火試驗(yàn)：充裝壓縮氣體至20MPa，在鋼瓶下側(cè)燃燒火焰溫度不低于650，時(shí)間不小于30min，試驗(yàn)中鋼瓶通過壓力泄放裝置放空的為合格。槍擊穿透試驗(yàn)：充裝壓縮氣體201MPa，用穿甲子彈進(jìn)行穿透試驗(yàn)，穿透后無破裂現(xiàn)象。3瓶閥（1） 作用由進(jìn)氣口、出氣口、閥芯、手輪和安全裝置等部分組成，作用是通過手輪的啟、閉控制氣瓶與高壓管線的通道。（2） 工作原理啟閉手柄，使閥芯上下移動(dòng)，關(guān)閉或開啟氣瓶與高壓管線的通道。另外當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，氣瓶壓力大于0.6Mpa或溫度高于100時(shí)，易熔合金片穿透，高壓氣體排氣卸壓，防止氣瓶爆裂。4單向閥（1） 作用 一端接充氣閥另一端接氣瓶，充氣時(shí)單向進(jìn)氣，不反溢氣體。當(dāng)高壓管路需要排氣卸壓時(shí)（不包括氣瓶至單向閥和過流保護(hù)手動(dòng)截止閥的高壓管路），只需要關(guān)斷過流保護(hù)手動(dòng)截止閥。打開排氣閥，即可完成排氣卸壓的過程，不需要關(guān)閉全部瓶閥，操作方便。（2） 工作原理 充氣時(shí)，充氣壓力大于氣瓶壓力，壓迫單向閥芯彈簧，迫使單向閥芯離開密封錐面，充氣結(jié)束時(shí)，閥芯兩端壓力相等達(dá)到平衡。此時(shí)，閥芯在彈簧張力的作用下，使閥芯與閥體兩錐面形成密封面，使氣瓶的高壓氣體不反溢。5充氣閥（1） 作用 由接口、單向閥、手動(dòng)截止閥、輸氣接頭及防塵罩組成。通過加氣槍接通加氣站儲(chǔ)存的CNG高壓充氣氣路，靠壓差將壓縮天然氣充裝到車用氣瓶中，（充氣時(shí)手動(dòng)截止閥處于開啟狀態(tài)）。充氣結(jié)束時(shí)，單向閥芯能自動(dòng)封閉充氣口，不反溢氣體。（2） 工作原理 充氣時(shí)，手動(dòng)截止閥處于開啟狀態(tài)，充氣壓力大于氣瓶壓力，壓迫單向閥芯的彈簧使閥芯離開密封面，即可充氣。充氣結(jié)束時(shí)，閥芯兩端壓力相等達(dá)到平衡，閥芯在彈簧張力的作用下，使閥芯與閥體的兩錐面形成密封面，高壓氣體不反溢。6過流保護(hù)手動(dòng)截止閥（集成）（1） 作用一是，當(dāng)CNG流量超過額定流量的最大正常值時(shí)，過流保護(hù)閥能自動(dòng)關(guān)斷氣路切斷氣源。如發(fā)生高壓管路斷裂接頭松脫等意外事故，過流保護(hù)能避免CNG大量泄漏。二是，作為手動(dòng)截止閥用（同于主氣閥）可切斷氣瓶的氣源，司機(jī)收班停駛。高壓系統(tǒng)維修等均關(guān)斷手動(dòng)截止閥，CNG汽車運(yùn)行使用時(shí)，長期開啟。三是當(dāng)過流保護(hù)閥芯起作用已關(guān)斷氣路，使汽車無法運(yùn)行時(shí)，可關(guān)閉后開啟手動(dòng)截止閥，能重新恢復(fù)氣路2） 工作原理當(dāng)高壓管路突然發(fā)生大量泄漏時(shí)，氣瓶的高壓氣體壓迫過流保護(hù)閥芯，克服彈簧張力，使閥芯密封面與閥體密封面緊密接觸，自動(dòng)關(guān)斷氣路，使氣瓶內(nèi)的CNG不再大量泄漏?；謴?fù)氣路先關(guān)閉該閥的手動(dòng)開關(guān)，通過手動(dòng)閥芯頂開過流保護(hù)閥芯，使過流閥芯脫離密封面，再開啟手動(dòng)開關(guān)，使手柄開啟角度成90。7排氣閥（三通閥）（1） 作用在過流保護(hù)手動(dòng)截止閥與過濾器之間設(shè)置排氣閥是在實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)的成果。使燃?xì)庋b置更加優(yōu)化，在正常使用時(shí)僅作為CNG的通道用，它的作用：一是，需要排氣卸壓時(shí)，不需要拆卸管路。打開排氣閥即可達(dá)到排氣卸壓的目的，避免反復(fù)拆卸高壓管路接頭，損壞管線接頭，且操作快捷。二是，出現(xiàn)冰堵或雜務(wù)堵塞斷氣故障，打開排氣閥能在短時(shí)間內(nèi)排除（而且司機(jī)可操作，無需報(bào)修）。三是，經(jīng)常排空卸壓，可消除管路中的雜質(zhì)，保持氣路暢通，還能減少對(duì)各閥閥口、閥芯的沖刷破壞，而且能延長過濾器濾網(wǎng)的更換周期。（2） 工作原理排氣閥一端接過流保護(hù)閥，另一端接過濾器。另一端與大氣相通。汽車運(yùn)行時(shí)，大氣通道外被封堵。排氣閥作CNG通道用，當(dāng)需卸氣排氣時(shí)，打開手柄，閥芯上移。高壓氣路與大氣相通，在壓差的作用下，高壓氣體很快被排泄在大氣中。卸壓排氣，必須關(guān)閉過流保護(hù)手動(dòng)截止閥，或全部瓶閥。（整體排氣關(guān)瓶閥，局部排氣關(guān)過流保護(hù)手動(dòng)截止閥）。8過濾器在氣瓶至減壓器之間設(shè)置過濾器，能濾除CNG中的顆粒、雜質(zhì)，避免氣體中顆粒雜質(zhì)對(duì)減壓器、主氣閥、閥口、閥芯的沖刷損壞，導(dǎo)致密封失效，影響安全和使用壽命。在高保中檢換過濾器濾網(wǎng)。保持清潔暢通。9主氣閥氣瓶至減壓器之間設(shè)置主氣閥，安裝在駕駛室內(nèi)，并布置在方便司機(jī)操作的地方，便于隨時(shí)關(guān)斷氣瓶通向減壓器的氣源。停車、充裝、發(fā)生意外均要使用。10集成式減壓器（1）主要功能減壓功能：在氣態(tài)下，CNG的體積能量密度很低，為了提高汽車的續(xù)行里程，車用天然氣一般是壓縮到20Mpa 儲(chǔ)存在高壓氣瓶中。但發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，卻要求燃?xì)鈮毫档浇咏哼M(jìn)入混合器，以便與空氣混合進(jìn)入氣缸，因此，燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中必須要有減壓器。減壓器由一、二、三級(jí)減壓腔組成，均采取節(jié)流平衡逐步減壓。20Mpa高壓天然氣經(jīng)一級(jí)減壓，輸出壓力為0.40.6Mpa，二級(jí)減壓輸出壓力為0.080.09Mpa，三級(jí)減壓輸出壓力為3060毫米/水柱（0.30.6Kpa）。流量調(diào)節(jié)功能：減壓器的輸出流量因發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化而變化，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，進(jìn)氣吸力大，減壓器閥口開度大，輸出流量大，反之減少。燃?xì)饧訜峁δ埽河捎谝患?jí)減壓閥將20Mpa的高壓天然氣減壓到0.40.6Mpa，減壓比高，流量大，因此氣體膨脹吸熱嚴(yán)重，減壓過程需要大量吸熱。為了防止減壓器結(jié)霜結(jié)冰，產(chǎn)生冰堵，減壓器必須利用發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)水對(duì)天然氣進(jìn)行加熱。自動(dòng)排氣功能（保護(hù)功能）：為了保證減壓器的安全，在一級(jí)減壓腔上安裝了彈簧式安全閥，當(dāng)壓力大于額定壓力的1.3倍，安全閥將自動(dòng)排氣泄壓。（2）減壓器工作原理未進(jìn)氣狀態(tài)：一級(jí)膜片在一級(jí)彈簧預(yù)應(yīng)力的作用下，使一級(jí)杠桿組中的杠桿與進(jìn)氣閥芯的鋼球保特一定的間隙，閥口處于常開狀態(tài)。二級(jí)膜片在二級(jí)彈簧的作用下，將二級(jí)杠桿一端下移，使二級(jí)閥口處于常開狀況。三級(jí)杠桿在彈簧張力作用下，使三級(jí)杠桿與閥座處于常閉。進(jìn)氣及工作狀態(tài)：當(dāng)20Mpa天然氣通過進(jìn)氣閥芯組進(jìn)入一級(jí)減壓腔使一級(jí)膜片逐步上移，當(dāng)一級(jí)減壓腔氣壓達(dá)到一定值，膜片的推力完全克服一級(jí)彈簧的預(yù)緊力時(shí)，作用于杠桿的合力矩使閥芯關(guān)閉閥口。燃?xì)饬髁侩S發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷變化而變化，在彈簧與膜片相互作用下，閥口隨時(shí)變化開度，保證輸出壓力穩(wěn)定在0.40.6Mpa，完成一級(jí)減壓。經(jīng)過一級(jí)減壓的氣體進(jìn)入二級(jí)減壓腔，隨發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的變化，二級(jí)膜片通過二級(jí)傳動(dòng)桿帶動(dòng)二級(jí)杠桿的閥片（閥門）調(diào)節(jié)二級(jí)閥口的開度。隨著三級(jí)減壓腔流量的變化不斷改變二級(jí)閥口的開度，保特輸出壓力在0.08Mpa左右。在只進(jìn)氣狀態(tài)下，二級(jí)減壓腔的氣體克服三級(jí)調(diào)節(jié)彈簧的張力，打開三級(jí)閥座進(jìn)入三級(jí)減壓腔，使三級(jí)減壓腔的壓力穩(wěn)定在0.30.5KPa。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，首先有0.5Kpa的低壓天然氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，便于起動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生真空吸力將三級(jí)膜片吸向下方，三級(jí)膜片組推動(dòng)三級(jí)杠桿，打開三級(jí)閥座，二級(jí)減壓腔的氣體進(jìn)入三級(jí)減壓腔，混合氣由低壓出氣口經(jīng)低壓管動(dòng)力閥進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。三級(jí)閥口的開度隨發(fā)機(jī)負(fù)荷吸氣負(fù)壓的變化而變化，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的各種工況所需要的燃?xì)饬髁?。減壓器各級(jí)背壓腔：一級(jí)背壓腔大氣通孔在一級(jí)減壓器上蓋上；二級(jí)背壓腔大氣通道在二級(jí)內(nèi)蓋上；三級(jí)背壓腔大氣通孔在三級(jí)底蓋側(cè)面上。要保證減壓器工作正常須保持背壓腔大氣通孔暢通。11動(dòng)力閥（功率閥）在減壓器三級(jí)減壓腔室出口到混合器進(jìn)口的軟管上安裝動(dòng)力閥（類似化油氣油針），調(diào)節(jié)燃?xì)馔ǖ赖臋M截面積，控制流量。達(dá)到調(diào)節(jié)混合燃?xì)馀c空氣比例的目的，實(shí)現(xiàn)與發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率匹配。調(diào)節(jié)至剛好滿足最大功率為佳。12混合器（比例式）（1） 作用混合器是將減壓器輸出的常壓CNG和空氣混合形成可燃混合氣的裝置?；旌掀髂芨鶕?jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化，增減混合氣的供應(yīng)量，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)各種運(yùn)行工況的正常需要。目前的燃?xì)馄嚾脊┫抵兄饕袃煞N原理的混合器，一種是文丘里式，一種為比例式混合，其工作原理特性不一樣，各有特點(diǎn)。（2） 工作原理比例式混合器是利用進(jìn)氣管真空信號(hào)同時(shí)控制空氣和天然氣的進(jìn)氣截面，進(jìn)而按一定的比例控制混合氣濃度的工作原理設(shè)計(jì)的混合器。混合器閥芯由燃?xì)忾y芯和空氣閥片組成，能分別同時(shí)控制燃?xì)夂涂諝饬魍ń孛娣e?；旌掀靼惭b在化油器的進(jìn)氣口上，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)氣歧管產(chǎn)生真空，進(jìn)而化油器的上部形成真空，當(dāng)真空度大于0.2Kpa時(shí)，混合氣上氣室的空氣通過氣孔被吸入化油器進(jìn)氣管，而進(jìn)氣室與大氣相通，混合器膜片在大氣壓力的作用下克服膜片組的重力和膜片彈簧的彈力上行，打開燃?xì)膺M(jìn)氣閥口和空氣閥口，燃?xì)馀c空氣混合進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，混合器膜片根據(jù)真空度變化上下運(yùn)動(dòng)，燃?xì)膺M(jìn)氣閥和空氣閥口的開度，隨之大小變化，給發(fā)動(dòng)機(jī)提供能滿足發(fā)動(dòng)機(jī)各種工況需要的燃?xì)夂涂諝?。形成理想空燃比的混合氣。?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)化油器進(jìn)氣管壓力與大氣相等，混合器上氣室通過氣孔進(jìn)入空氣，氣壓達(dá)到大氣壓力時(shí)，混合器膜片就不承受大氣的壓力差，在膜片彈簧的壓力下，關(guān)閉天然氣進(jìn)氣管道，燃?xì)獠辉龠M(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)回火時(shí)，氣體一部分通過混合器空氣閥口向進(jìn)氣管泄出；一部分通過氣孔進(jìn)入混合器上氣室，膨脹氣體通過混合器蓋上的防爆皮碗向大氣排出，保護(hù)膜片不受損失。（3） 文丘里與比例式混合燃供裝置工作狀況比較。比例式混合器具有冷起動(dòng)容易的特點(diǎn)：減壓器輸出的天然氣壓力在靜態(tài)狀況下為0.30.8Kpa，當(dāng)CNG通道打開瞬間噴向化油器下部與進(jìn)氣管內(nèi)空氣混合成可燃混合氣。這種工況原理相似化油器加速泵的作用，因此，冷起動(dòng)容易。13油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)及CNG高壓電磁閥（1） 控制電路系統(tǒng)示意圖（2） 油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)一， 轉(zhuǎn)換開關(guān)與油閥或氣閥配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)使用CNG汽油的控制。二， 轉(zhuǎn)換開關(guān)與纏繞在中央高壓線上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)感應(yīng)線配合，能感知發(fā)動(dòng)機(jī)是否工作。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或不工作時(shí)，轉(zhuǎn)換開關(guān)可自動(dòng)切斷CNG高壓電磁閥的電源；實(shí)現(xiàn)斷電，切斷氣源的目的。避免燃?xì)庑孤┘慈胙訒r(shí)斷電功能。（3） CNG高壓電磁閥一， 作用CNG高壓電磁閥安裝在減壓器一級(jí)腔的進(jìn)氣通道上，根據(jù)轉(zhuǎn)換開關(guān)的指令，控制天然氣的通路，供氣或斷氣，起到電動(dòng)截止閥的作用。二， 工作原理開啟轉(zhuǎn)換開關(guān)，高壓電磁閥線圈通電產(chǎn)生磁力將電磁閥鐵芯吸起鐵芯和閥芯分開打開鐵芯和閥芯之間的閥口進(jìn)入電磁閥的上腔，少量氣體流入出氣管（下腔氣室）。待出口和進(jìn)口兩邊的壓力平衡時(shí)，導(dǎo)致鐵芯和閥芯繼續(xù)上提以至完全打開閥口，實(shí)現(xiàn)全部導(dǎo)通。14高壓表高壓表安裝在過流保護(hù)手動(dòng)截止閥上。通過氣壓高低來監(jiān)測氣瓶中CNG的儲(chǔ)量。在車輛行駛可觀察壓力下降情況，判斷燃?xì)獯媪俊?5低壓表低壓表安裝在駕駛室內(nèi)，用金屬管與減壓器一級(jí)腔室連接。低壓表氣壓顯示用于監(jiān)控減壓器及燃供系統(tǒng)的工作狀態(tài)是否正常。司機(jī)應(yīng)隨時(shí)觀察，壓力過高、過低，波動(dòng)較大均不正常，靜態(tài)壓力：0.40.6Mpa，動(dòng)態(tài)壓力：0.20.4Mpa。十、CNG汽車應(yīng)用安全知識(shí)CNG汽車的應(yīng)用，關(guān)鍵不是技術(shù)而是安全。（一）、維修工藝安全要求1、高壓管線系統(tǒng)接頭，卡套螺帽必須使用合適的開口板手，嚴(yán)禁使用大活動(dòng)板手。避免超扭矩?cái)Q緊，防止卡套松退后高壓氣體沖出傷人；防止鋼管過度變形，損傷鋼管，消除管線卡套隨時(shí)可能松脫的安全隱患和冰堵故障。2、有缺陷或損壞的高壓管線和卡套接頭嚴(yán)禁修復(fù)使用，只能更換新件，已使用過的管道端頭必須使用專用切管器截掉，并鉸口除毛剌，不得重復(fù)使用。3、凡在維修中，高壓系統(tǒng)被拆卸