社区用清障救援拖车设计方案 毕业论文.doc

摘 要 题 目社区用清障救援拖车设计方案 摘摘 要要 随着中国经济的飞速发展，社区汽车数量越来越多，从而引起社区当中的 汽车经常出现乱停、乱放，影响人们的正常出行。当遇这种情况时，保安无法 解决这个问题。因为他们缺少工具，而这种在市场上没有。 本文主要介绍天然气的发展前景，双燃料发动机燃气系统的组成，工作原理、常见故障 及排除。着重讲了燃气供给与调节系统结构及工作原理，双燃料汽车实现了动力性、经济 性和排放污染少的要求。也分析了双燃料发动机的故障及检修，并举出相关案例，丰富了 双燃料汽车故障诊断资料，也对汽车维修行业有着重大意义。 关键词关键词：双燃料发动机 燃气供给与调节系统结构 故障及排除 案例 目 录 目目 录录 摘摘 要要i 目目 录录ii 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 清障车的发展1 1.1.1 清障车的类型.1 1.1.2 清障车的作用.3 1.2 社区清障车的发展3 1.2.1 社区清障车的必然趋势.3 1.3 社区清障车的作用4 1.3.1 社区清障车的意义.4 第二章第二章 社区清障车的整体结构社区清障车的整体结构.7 2.1 社区清障车的设计思路7 2.2 社区清障车的三视图7 2.2.1 主视图及说明.7 2.2.2 左视图及视图.8 2.2.2 右视图及视图.8 2.3 社区清障车的工作原理11 第三章社区清障车的各部分第三章社区清障车的各部分.15 3.1 天然气汽车常见故障及排除方法15 3.1.1 启动困难.15 3.1.2 频繁熄火.15 3.1.3 动力性能差.15 3.1.4 突发故障.16 3.1.5 燃气时燃料消耗过多.16 3.1.6 储气瓶中天然气不能用尽.17 3.2 天然气汽车的故障诊断流程17 3.3 双燃料系统汽车的检修17 3.4 天然气（双燃料）发动机使用燃气同燃油为燃料时相比，现存的主要问题 18 3.5 双燃料汽车的使用注意事项19 3.6 双燃料发动机使用中出现的问题及检修21 第四章第四章 双燃料发动机故障案例分析双燃料发动机故障案例分析.25 4.1 出租车桑塔纳 1.8 简介25 4.1.1 桑塔纳 1.8 燃气供给系统的布置.25 4.1.2 汽油/天然气两用燃料汽车维护的分类及其周期26 4.1.3 桑塔纳 1.8 cng 两用燃料汽车故障 4 例.26 致致 谢谢.32 参考文献参考文献.33 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 清障车的发展 第一阶段 是在 20 世纪 2050 年代，在卡车上安装滑轮、钢丝绳和卷扬机， 靠机械传动带动卷扬机，由拉杆支撑，吊起故障车的一端拖离现场，功能单一。 第二阶段 是在 20 世纪 5070 年代，以引入液压传动与控制技术为标志， 伴随第一批采用全液压传动的清障车生产，涌现出一批著名的清障车生产企业。 这一阶段清障车的工艺技术得到很大的发展，首先是系列品种和规格增多，结 构形式多样化，其次是专用底盘、二类底盘多样化。 第三阶段 是在 20 世纪 80 年代至今，是清障车快速发展时期，这个阶段清 障车主要特征是结构多样、功能齐全，具有托举、起吊、拖拽、牵引、背拖等 功能 我国清障车生产起步于上世纪 80 年代末。在近 20 年里,国内清障车行业经 历了引进整车、吸收仿制到自主研发清障车的过程。随着我国城市交通和高速 公路的快速发展,国内清障车的产品设计技术、制造工艺也实现了突破性发展, 形成了清障车多功能化、智能化、人性化的产品技术特点和专用机构运用新型 材料、产品模块化设计、专用设备的应用等制造工艺技术特点。清障车底盘专 用化、重型化、智能化、作业装置实用性是清障车技术发展的必然趋势。 清障车重型化是清障车技术发展的一个显著特点。随着我国汽车吨位重型 化的调整，国家西部开发、南水北调和西气东输的建设，加上奥运建设的铺开 和上海世博会建设的启动，道路条件的改善，交通运输业的发展，公路运输向 高速化、集约化、专用化、集装箱化发展，必将引起重型汽车业(包括专用重型 汽车)的崛起。作为保证道路畅通的清障车，无凝也必须重型化，才能满足重型 车辆的清障需要。 清障车智能化，就是从安全、方便、人性化考虑，在系统中装配一些智能 设备，如遥控系统，机构安全报警系统，紧急拯救系统。 清障车底盘专用化，是国内清障车行业发展的必然趋势。目前，国内的清 障车全部是利用二类底盘来改装的。二类底盘的轴荷分布是按载货车来设计的， 这与清障车托举作业时的所要求轴荷分布是不同的。往往会出现清障的托举机 构还有潜力，清障车的总质量也小于其最大总质量，但其后轴却已经超载了。 二类底盘的轴荷分布对清障车是不适用的。由于清障车是种作业车，其需随车 携带许多作业附件工具。现在国内的二类底盘两大梁外侧已被燃油箱、电瓶、 气罐占住了空间，这样就很难再布置工具箱来安放清障车所需的众多作业附件。 若清障车底盘专用化，就能很好地来解决这些问题。 作业安全、快速是道路清障拯救的两项重要指标。而专用作业辅件是作业 安全快速重要的保证。随着车辆的种类和款式的不断增多，道路上造成事故与 故障的模式也千变万化，因此，只有不断地开发安全、实用、高效的作业辅件 才能满足各类清障作业的需要。 1.1.1 清障车的类型 按类别主要分为：拖吊连体型、拖吊分离型，平板一拖二型，360 度旋转吊 型,液压自动夹紧型。 按结构形式可分为：拖运、装运、吊运、救援(单臂式和双臂式)式清障车。 按作业能力分为：轻型，中重型及超重型。轻型清障国作业对象是轻型载 货汽车，微型客车及轿车等，中重型清障车的清障作业对象是中重型载货汽车， 大中型客车等，超重型清障车作业对象是重型载货汽车及超重型半挂汽车系列 等。 清障车按其使用特点可分为运载类、起吊牵引类。运载类是将损坏的车辆 牵引到运载车上运走；起吊牵引类是用车上安装的起吊牵引装置把损坏汽车的 一端托起(或吊起)离开地面，另一端仍然着地，然后由起吊牵引式清障车拖离 现场。 1.1.2 清障车的作用 1. 托举功能：托举功能是清障车的最主要功能，就是利用托臂的伸缩、提升等 动作，将损坏的车辆从前部或后部托起，然后将整车拖离现场。 2. 起吊功能： 托吊型清障车一般配备可变幅的吊臂，以便将损坏的车辆从一 端（或一侧）或整台车吊起，摆正，便于托举。重型清障车还能利用吊臂的伸 缩、变幅，将事故车辆从路基及路基附近的地方牵引或吊到路面上摆正。 3. 拖拽功能： 清障车配备有若干个绞盘，配合主吊臂及现场固定的锚脚（定 滑轮）完成各种形式倾翻车辆的扶正和牵拉翻于深沟的车辆。 4. 牵引功能： 清障车可以将一端托起的损坏车辆牵引走。此外，还可以对车 桥未损坏的车辆用牵引杆将事故车拖走。 5. 背载功能： 平板型清障车能够将事故车辆牵拉到平板上，经过软接触固定， 实施无损运输，特别对乘用车最适用。 6 . 警示、照明功能： 清障车配备有大型的警示灯报警器，使其清障作业时有 明显的标志；清障车还有救援辅助照明功能，供夜间作业时使用。 1.2 社区清障车的发展 1.2.1 社区清障车的必然趋势 1、环保和节能方向 （1）中国能源和污染形势严峻 据统计，我国原油进口占消耗总量的一半；预计到 2020 年，机动车原 油消耗量将占总量的 86%，原油对外依存度将达 80%；它可以替代十分短缺的 汽、柴油，充分利用天然气自身资源：随着我国国民经济的飞速发展，汽车保 有量急剧增长，1995 年底我国拥有 1100 万台汽车，年递增率 12，到 2000 年 将达到 1500 万辆；同时，我国的石油产量增长极少，产储量难有大的突破， 1995 年生产了 1 亿 7 千万吨位原油，净进口汽油 3 千万吨。在此同时，我国天 然气的产储量发展较快。因此大力发展天然气、液化石油气汽车是一条可行的、 也是必然之路。 汽车排出的废气是当今对大气环境，尤其是城市空气污染的一种巨大的 移动式污染源。在西方国家，尾气污染占城市空气污染源总量的 6070； 第一章 绪论 3 在我国，城市尾市污染占整个总污染源的比例更高。随着汽车数量的增加，这 种污染危害已受到整个世界的重视。先进国家均对汽车废气排放指标作了严格 规定。汽车尾气中的 co、hc、nox 及粉尘中所含的铅物质能阻碍人体内氧气 和血红蛋白的结合，并能致癌；废气在空气中形成酸雾，对眼睛、咽喉有强烈 刺激。6685 号含铅汽油内四乙基铅含量达百分之一左右，若有机动车 9 万辆 的城市，所耗汽油 25 万吨左右，即有 2500kg 的铅物质被汽车排放到大气中漂 浮，严重危害人民的身体健康。在大气污染中，全球污染 20 个最严重的城市中 国占了 16 个；广州市机动车（包括摩托车）数量仅为洛杉矶和东京的 1/10，但 污染物的排出量却与这两个城市的总量相当。 （2）天然气（cng）优势明显 天然气是一种洁净的能源，其主要成分是甲烷，燃烧后主要生成物为二 氧化碳和水。与汽油汽车相比，其尾气排放中 co 下降约 90%，hc 下降约 50%，nox 下降约 30%，so2下降约 70%，co2下降约 23%，微粒排放下降约 40%，铅化物可降低 100%。 天然气汽车的使用成本降低，比汽油汽车节约燃料费约 65%左右。 3、政策与使用环境方面 （1）全球都在推广 cng 汽车 天然气汽车是目前世界上公认的节能、低污染、经济、安全的新型代用 燃料汽车。近二十多年来，世界天然气需求持续稳定增长，平均增长率保持在 2%， 预计 2020 年其在世界能源组成汇总的比重将会增加到 30%。 我国天然气汽车推广应用示范省、市由 12 个增至 19 个，实际上开展这 项工作的省市远多于 19 个。 （2）中国各省市加气站众多且还在不断增加 加气站数量：西安：09 年已建成 73 座；乌鲁木齐：目前有 53 座加气站； 兰州：09 年底，已建成加气站 17 座；银川：09 年底，已建成 21 座加气站西宁 目前有 10 座加气站在运行， 2010 年前将建成 14 座加气站；呼和浩特：09 年 底，加气站超过 20 座；成都：目前共有 55 座加气站在运行；郑州：市区及周 边区县有 20 座左右。 1.3 双燃料发动机燃料（）的特点 近几十年来随着国内外汽车工业的飞速发展，汽车的保有量成倍地增加， 致使环境污染日趋严重，汽车的排放污染物已成为城市大气环境污染的主要来 源之一。减少甚至消灭污染，改善城市环境，是实现国家可持续发展的一件大 事, 世界各国都高度重视，并将高科技引入双燃料发动机汽车。 1.3.1 双燃料发动机燃料（cng）与传统燃料的比较 天然气当之无愧成为汽车燃料，这不仅是因为天然气的开采量在日益增多， 而且还因为天然气发动机的排放性能比较好，主要表现在 co 排放量较小、未燃 hc 成分引起的光化学反应低、燃料几乎不含硫的成分、微粒的排放量几乎为零。 相同压缩比情况下改变发动机的燃料和燃料供给方式时的废气排放结果表明： 天然气发动机的 nox 的排放量比汽油机约低 30%，天然气发动机 nmhc 的排放量 比汽油机低 5060%，天然气发动机排放废气中 hc 的大部分是甲烷，而甲烷在空 气中比较稳定，光化学反应低。另外，天然气发动机 co2 的排放量比汽油机约 低 20%。因此，使用天然气可以将影响地球气温升高的因素co2 排放量降低 20%， 这对生态环境保护是很有意义的。同柴油机相比，天然气发动机的 nox 和颗粒 排放特别少，因此不需要安装昂贵的颗粒过滤器。 图 1-2 柴油机与天然气发动机的排放比较 1、天然气汽车（cngv）的优点 （1）经济性大大提高，运营费用大大下降，根据目前的燃料的价格，天然 气比汽油和柴油的价格都要便宜。一辆出租车每天用汽油 72 元，用 cng 只需 花 40 元就可以了。 （2）使用安全性能优良。由表 1-1 可以看出，因为 cng 的成分是甲烷， 自燃温度比汽油高，在空中可燃范围下限值比汽油高 4 %，cng 同时又是一种 高燃点的轻质气体，在常温常压下比空气轻，其密度约为空气的一半，泄漏后 很容易扩散，不至于达到燃烧下限值。所以，使用天然气比汽油安全。此外， cng 储气瓶一般硬度 20 25mpa,生产过程中，在设计、选材、制造各工序中都 保持了较大的保险系数，并通过耐压，撞击、枪击、水力破坏等性能测试，确 保万无一失。据国内外统计，迄今为止，尚无一辆天然气燃烧或气瓶爆炸出现 事故，所以，cng 具有优良的使用安全性。 第一章 绪论 5 表 1-1 天然气（cng）与汽油柴油的比较 （3）可提高 cngv 的可靠性及使用寿命。cng 价格一般比汽油和柴油低， 汽车燃用 cng 可节约燃料费；cng 中无重烃，可减少积碳，故 cng 燃料在汽 缸中的燃烧属无爆震燃烧，即润滑油膜不易破坏，润滑良好，有关部件免受爆 震，冲击负荷，且燃烧完全，因此减少了气缸等运动件的磨损，提高了可靠性 及使用寿命。 （4）排放性好，有利于环保。cng 是非致癌无毒无腐蚀性的一种燃料； cng 燃料与空气混合良好，各缸分配均匀，燃烧充分，热效率比汽油高 10 %以 上，大幅度降低有害排放物及颗粒排放物 （5）技术成熟。当今世界上各个发达国家的天然气净化处理技术，汽车天 然气汽车改装技术，加气站技术，加压或液化储存技术及天然气汽车检测技术 等都已相当成熟。 第二章第二章 双燃料发动机的结构双燃料发动机的结构 2.1 双燃料汽车的介绍 双燃料汽车一般是指以汽油/柴油与液化石油气/天然气作为燃料且以后者为 主的汽车。在保持原发动机基本结构不变的条件下，增加一套液化石油气/天然 气的燃料供给及控制系统，实现以液化石油气/天然气作为主燃料，汽油/柴油作 为引燃燃料的工作方式。 2.1.1 双燃料发动机控制系统的组成 双燃料控制系统由燃气供给与调节系统、燃油油量控制系统和电子控制系 统组成。 （1）燃气供给与调节系统主要包括高压截止电磁阀、减压阀、线性负荷阀、 步进电机控制阀及混合器等组成。燃气经高压截止电磁阀进入减压阀，吸热膨 胀到大气压力，经线性负荷阀和步进电机控制阀进入混合器与空气混合，混合 均匀的混合气进入气缸燃烧。 （2）燃油油量控制系统主要由空气压力继电器、电磁阀、限位气缸等组成， 主要功能是根据电子控制单元的指令控制调整引燃油量的多少。 （3）电子控制系统由电子控制单元、转速传感器、进气温度传感器、步进 电机等组成，根据发动机的转速、负荷及进气温度的变化控制步进电机控制阀、 引燃油量控制机构及其他电磁阀的工作。当以双燃料方式工作时，发动机的起 动及怠速燃用汽油/柴油，当转速超过某一设定值时，电子控制系统发出限制汽 油/柴油喷油量的指令，液化石油气/天然气经混合器进入气缸参与燃烧，此时供 给少量燃油主要起引燃作用。 2.2 燃气供给与调节系统 燃气供给与调节系统是双燃料汽车的重要组成部分，气瓶中的高压天然气 经过压力调压器减压后，供给每个燃气喷嘴，每个燃气气嘴向进气道供气，通 过 ecu 精确控制每个喷气嘴的喷气量，降低气缸间空燃比的差异，实现发动机 动力性、经济性和排放要求；同时发动机负荷的变化是通过改变天然气 （cng）的供给大小来实现。 2.2.1 燃气供给与调节系统的功能 1、模拟汽油/柴油喷射信号 发动机在燃用燃气时必须在切断汽油/柴油喷射的同时，由电控燃气供给系 统向汽油/柴油 ecu 输入模拟的汽油/柴油喷射信号。 2、模拟氧传感器信号 第二章 双燃料发动机的结构 7 电控燃气供给系统必须向汽油/柴油 ecu 输入一个理想的模拟氧传感器信号， 以便切换到燃用汽油/柴油时汽油/柴油 ecu 能够正常工作。 2.2.2 燃气供给与调节系统的组成 一、化油器式汽油机改装为汽油/cng 两用燃料发动机供给系统 1、机械式混合器供给系统 你如果想将自己的化油器式汽油机改装的汽油/cng 两用燃料发动机供给系 统，即在原汽油机上加装一套 cng 燃气供给系统，包括高压钢瓶、高压管路、 滤清器、调节器等，便可在燃用天然气时，代替原汽油机供油系统向发动机提 供天然气-空气混合气，如图 1-2 所示，点火正时转换器，是在使用 cng 时，在 汽油点火提前角的基础上，自动加大一定的度数，以弥补 cng 燃烧速度较慢的 缺点。 由于燃气与汽油的性质不同，在同一工况下要求的最佳点火提前角也不同， 为保证燃用汽油和燃用天然气时，均能获得最佳点火提前角，所以两用燃料汽 车的点火系统加装了点火时间转换器。而燃料的控制可通过燃料转换开关在燃 用汽油和 cng 之间灵活装换。 采用定型车改装，保留原车供油系统，增加“cng 附加装置” 。 1.天然气储气瓶 2.截止阀 3.压力表 4.高压电磁阀 5.三级减压阀 6. 压力传感器 7.混合 器 8. 空气滤清器 9.化油器 10.气量显示器 11.汽油电磁阀 12. 汽油泵 13.分电器 14. 点火线圈 15.16.点火正时转换器 17.混合气转换开关 图 2-1 cng-汽车两用燃料汽车改装示意图 （1）改装组成部分 天然气储存系统 -充气阀、天然气气瓶、高压截止阀、高压管线、 接头、压力表、压力传感器及气量显示器等。 天然气供气系统-高压电磁阀、减压阀、混合器等。 油气燃料转换器-油气转换开关、点火正时转换器、汽油电磁阀等。 充气阀：是一个单向阀，需要充气时，充气装置将气源与气瓶接通。储气 瓶用于储存压缩天然气，气瓶内压力高达 20mpa，甚至更高。 压力传感器、压力表和气量显示器：显示天然气的储存情况。 减压阀：用于降低天然气供气压力，并随发动机工况的变化向混合器 7 提 供适量的燃气。 混合器：提供天然气的引入通道，使天然气与空气初步混合，并与减压阀 共同控制天然气的供给量。 油气转换开关和天然气高压电磁阀、汽油电磁阀：控制两种燃料的转换。 油气转换开关控制两个电磁阀的接通和断开。 （2）特点：双燃料发动机采用机械式控制系统，装置简单，改装成本低， 但低负荷性能不理想。 2、电控式混合器供给系统 倘若你想改装微电子控制燃气供给系统，那也不难，只是成本稍微高点。 他们的控制系统既有开环控制，也有闭环控制，目前，汽油/cng 两用燃料发动 机的 cng 供给系统有多种类型，下图是国产 cytz-100 型 cng 供给系统是采用步 进电机伺服阀和比例调节式混合器的闭环控制系统。 汽油箱 2-油位传感器 3-汽油表 4-汽油滤清器 5-电动汽油泵 6-车用气瓶 7-充气阀 8-过 滤器 9-手动截止阀 10-cng 电磁阀 11-高压表 12-安全阀 13-低压表 14-减压调节阀 15-步进 电机 16-混合器 17-化油器 18-压力显示器 19-压力传感器 20-发动机转速传感器 21-氧传感 器 22-发动机排气管 23-三元催化转换器 24-电控单元 25-汽油/cng 抓换开关 第二章 双燃料发动机的结构 9 图 2-2型混合器式闭环控制供给系统 图 2-2 cng-汽车两用燃料发动机改装示意图 双燃料发动机采用电子燃料控制系统的特点：其动力性，经济性和排放性 能都比柴油机有所提高，并具有良好的操作性。同时，油气转换方便，使用安 全可靠。 二、cng柴油双燃料发动机燃料供给系统 这种双燃料技术主要在压燃式发动机应用。气体燃料通过少量喷入的柴油 压燃后引燃，也就是说发动机工作时要用两种燃料。双燃料发动机气体燃料供 气方式主要有两种，即缸内直接喷射和缸外供气。缸外供气存在两种形式：进 气管混合器供气和进气歧管喷射。根据引燃油量的多少，双燃料发动机还可分 为常规双燃料发动机和微引燃天然气发动机。 1、系统组成 燃料供给系统：天然气的混合器、供气量控制阀、燃油供给机构。 发动机控制和保护装置：天然气供给控制阀门的传动装置、工况的转换系 统、天然气供给闭锁装置。 天然气调节和供给系统：高压减压阀、低压减压阀、过滤器及开关阀、天 然气加热器。 天然气储存：气瓶、压力表、气瓶充气供气阀。 气 瓶 管路 充气阀 5.供气阀 6.加热器 7.高压减压阀. 报警装置 限压阀 过滤器及开关阀 低压供气管. 供气量控制阀. 混合器 压力表 低压减压器高压油泵供油量限位器 燃料转换开关. 18.高压油泵17.发动机 图 2-2 cng-柴油双燃料发动机供给系统结构示意图 2.3 工作原理 2.3.1 汽油/cng 两用燃料发动机工作原理 1、系统工作情况： 天然气电磁阀 4 开启，储气瓶天然气减压阀混合器与空气混合。 天然气电磁阀关闭而汽油电磁阀 11 开启，汽油被供入化油器并与空气混合。 2、压缩天然气(cng)专用部件结构与原理 （1）减压阀 功能：减压、配剂、加热。 减压部分结构、工作原理 减压：将 20mpa 的高压天然气减压为0.11.2。 一级减压室：高压气体经一级阀门 26 进入一级室，因阀 26 的强阻尼作用 使其压力大幅下降（进入一级室 3 后压力约为 1mpa ） 。 随进入一级室的气体，其压力，膜片 12 上移，杠杆作用使阀 26 开度 减小，进入的 cng 减少。随一级室气体进入二级室，一级室气压降低，阀 26 开度增大， cng 进入一级室。 二级减压室：cng 经阀门 20 的环形间隙后压力进一步降低，压力约为 0.20.4mpa。随进入二级室的气体，当室内压力超过弹簧 8 预紧力时，膜片 12 上移，使阀门 20 开度减小，进入的 cng 减少。 第二章 双燃料发动机的结构 11 随二级室气体进入三级室，二级室气压降低，阀 20 开度增大， cng 进入 二级室。 三级减压室： cng 经阀门 18 的环形间隙后压力进一步降低（降至大气压 附近） ，然后由出气口 15 输往混合器。三级阀门 18 的开启大小取决于膜片 17 上下压差（上方为三级室压力，下方为大气压） 。 一级减压室：阀门 26、阻尼板 3、弹簧 4、膜片 12、拉杆 6、杠杆 25 二级减压室：阀门20、阻尼板11、弹簧8、拉杆10、杠杆25 三级减压室：阀门18、杠杆16、膜片17、三级膜片拉杆 图 2-减压阀工作原理图 配剂部分结构、工作原理 怠速系统 为保证供给浓混合气，设置真空泵室 23，泵通过真空管引入 发动机进气管的真空度。在此真空度作用下，真空膜片 22 压缩弹簧 21 并通过 杠杆 16 带动阀门 18 开大，使进入三级室的天然气增多。供气量由螺钉 14 调整。 主供油系统 随节气门开度增大及转速升高，混合器喉口处的真空度不 断增大，真空度通过主通道传至三级减压室使阀门 18 开度增大。 加浓系统 大负荷时额外供气。助射阀 19，其出口下方通三级减压室， 上方通 11 与 12 之间的夹腔，阀 19 的开启受 16 的控制。负荷较大时，混合器 真空度高，膜片 17 上拱，杠杆 16 上移直至触压阀 19 阀杆，阀 19 打开，使夹 腔室压力突降。弹簧 8 伸展，12 下移，20 开大。 （2）混合器 作用：使天然气与空气混合，并与减压阀共同控制天然气的供给量。 发动机不工作，膜片 4 在弹簧 3 作用下贴紧混合器 5，并带动锥形阀堵住天 然气进气口。 工作：活塞下移负压膜片弹簧膜片外推，空气进入，锥形阀移动， 天然气进入。 空气管 轴封 轴承 支座 节流阀轴 限位杆 弹簧 盖 混合器体 膜片 节流阀板 节流阀总成 拉杆总成 图 2-减压阀工作原理图 2.3.2 柴油/cng 双燃料发动机工作原理 气 瓶 管路 充气阀 5.供气阀 6.加热器 7.高压减压阀. 报警装置 限压阀 过滤器及开关阀 低压供气管. 供气量控制阀. 混合器 压力表 低压减压器高压油泵供油量限位器 燃料转换开关. 18.高压油泵17.发动机 图 2-柴油/cng 双燃料发动机工作原理 系统工作原理： 第二章 双燃料发动机的结构 13 打开气瓶供气阀 5，气瓶向发动机供天然气。天然气因膨胀吸热，使管路及 零部件冻结，影响工作。加热器 6 加热天然气，中压管路报警装置 8 和管路限 压阀 9，是保证工作可靠性。压力高，开启限压阀，压力低，报警，关闭供气系 统。 天然气过滤器及开关阀 10：过滤；接通和断开向低压减压阀 14 供气。发动 机按 cng柴油双燃料工作，开关阀 10 接通；否则，关闭。 低压减压阀 14：天然气经 14 使其压力符合发动机要求。再经供气量控制阀 12 后，进入混合器 13。 高压油泵供油量限位器 15：限制用于引燃天然气的高压泵供油量。 第三章第三章 双燃料发动机典型故障及排除双燃料发动机典型故障及排除 3.1 天然气汽车常见故障及排除方法 天然气汽车的常见故障包括发动机的机械故障、油气转换故障、燃气气路 故障和燃气电路故障。按故障现象对天然气发动机性能的影响进行诊断分析与 排除如下： 3.1.1 启动困难 由于天然气燃料的燃点、火焰传播速度、点火能量和点火时刻均与汽油存 在差异：燃用天然气时的点火正时角提前 13 度17 度，天然气汽车点火线圈的 输出电压不应低于 25kv，但是过重的点火能量负荷（特别在混合器过稀时启动） ，会降低点火系统零部件的使用寿命。驾驶员应掌握天然气燃料的特性，并在 实际操作中随时检查点火系统零部件的完好程度。对于点火系统本身的故障 （如点火线圈的能量、启动电流的大小、火花塞的间隙等）在成的启动困难， 可按一般电器检修办法来排除。如果点火系统与燃料转换系统没有故障，那么 导致启动困难的直接原因就是混合气的浓度。混合气过浓，发动机会出现怠速 不稳定和排气放炮现象，这是应清洗空气滤清器，调整、检修或更换怠速电磁 阀，并调节减压器的弹簧压力使阀口关严。混合气过浓，发动机无高速或高速 不稳，加速时机体振动、易熄火，这是我们应检查进气系统漏气（混合器式天 然气发动机应检查混合器与化油器之间有无漏气） ，减压弹簧是否过紧及膜片是 否破裂而窜气，怠速电磁阀工作是否正常等，并逐项进行检修或更换。 3.1.2 频繁熄火 在气路、电路和油路均正常的情况下，天然气汽车在使用天然气作燃料时 出现频繁熄火，通常是改装部件安装不当所致。减压器膜片沿平面方向垂直于 地面时，膜片的移动方向英语汽车前进方向一致，这可避免汽车制动时惯性力 作用在膜片上，否则膜片会脱离正常位置从而引起混合气浓度的突然改变是发 动机熄火。因此。处理故障时要特别注意减压器的安装位置。 （混合器式天然气 发动机应检查油路电磁阀与化油器之间的输油软管内是否有气油。若有，汽车 制动或转弯时管内汽油经化油器进入空气管道与天然气混烧，也会造成行进中 发动机工作不正常或突然熄火。 3.1.3 动力性能差 在天然气汽车用天然气作燃料时，普遍存在动力性能差的现象，如上坡， 由于发动机结构参数未随天然气特性参数做适应性调整，就不能充分发挥出天 然气燃料的优良特性，导致发动机输出功率比燃油时下降约 9%15%，输出扭 第三章 双燃料发动机典型故障及排除 15 矩比燃油时下降约 4%10%。在排除发动机本身故障的前提下，引起天然气汽 车动力性能差的原因主要是燃料攻击系统出现的问题： （1）混合器与空气滤清器安装配合不当和密封性不严而漏入过量空气，降 低了混合器喉管部位的真空度，是发动机吸入气缸的天然气量减少。 （2）减压器低压出气管过分弯曲或细长，混合器喉部直径太小，进气通道 截面积变小而引起进气阻力增大，使气缸充气效率降低太多。 （3）动力阀开启程度与进气道截面积不匹配，参与调节混合气浓度变化的 能力太小。 （4）发动机工况变化时，进气管内混合气浓度要么变得过稀，要么变得过 浓，是混合气浓度的变化与发动机工况的变化不相适应。因此，处理故障时可 更换与发动机喉管直径适宜的混合器，在保证混合器喉管部位有一定真空度的 条件下，使喉管部位的尺寸和周向均布的小孔孔径尽可能大；采用变形小、直 径适合的低压出气管，并分别对怠速电磁阀、三级减压阀和动力阀进行调整检 查，尽量使混合气的浓度在整个转速范围内大致不变，以满足发动机各工况运 转的要求。 3.1.4 突发故障 突然电路中断、断气、发动机运转不正常及熄火是天然气汽车行进中的主 要突发故障。保险管烧坏、燃料转换开关印刷电路板烧坏和搭铁不良等可引起 电路突然中断。若电路正常而气路突然中断，这是减压器上水管路加热没起作 用，气路产生冰堵所致，这时要注意检查高压电磁阀减压阀阀芯胶垫。虽然阀 芯胶垫是耐腐蚀橡胶，但长期使用后胶垫膨胀也会阻塞气路。若气路畅通而发 动机运转不正常，则应调整分电器或点火提前器，以满足燃用天然气时所需的 点火正时角，并对减压器膜片、高压电池减压阀阀芯、混合器与化油器的结合 处、低压排气管的截面积和空气滤清器的清洁度等逐渐项进行检查，并更换损 坏的零部件，否则会因膜片破裂、进气通道突变和部件结合处漏气等改变进气 真空度，使发动机突然运转不正常或熄火。 3.1.5 燃气时燃料消耗过多 cng 汽车燃耗与改装所选用的车型、车况以及改装的技术水平都有关系， 例如 eq140 型东风牌汽车改装的 cng 汽车，每标准立方米天然气相当于 0.8kg 汽油，可据此进行换算，并对燃耗的高低作出判断。cng 汽车在使用汽油时的 燃耗超标太多时，应检查混合器喉管直径相匹配以及化油器主量孔是否磨损过 大，并进行检修或更换处理。在确认没有漏气损失的情况下，天然气燃耗过多， 是减压阀、动力阀、混合器等组成的燃气系统安装和调整不当，混合气过浓或 过稀所致。因此，安装时要求减压阀膜片沿平面方向垂直地面，否则膜片自身 重力会使三级减压阀阀口变大或变小而影响燃耗。其实减压阀调整不当是混合 气过浓或过稀才是影响燃耗的主要原因。混合气过浓燃烧不完全，混合气过稀 燃烧过程的着火延迟期增加。 混合气浓度与发动机排放废气的 co 含量成正比，因此测定排放废气中 co 的浓度可以为燃耗的经济性提供判断依据。co 的浓度偏高，说明混合气过浓， 反之则混合气过稀。理想的 co 排放浓度应根据具体车型通过试验确定。 3.1.6 储气瓶中天然气不能用尽 当天然气质量符合标准要求时，若储气瓶中天然气 始终不能用至 1mpa 以 下，这主要与高压电磁减压阀、压力传感器和压力表有关。应按照有关计量标 准对压力传感器和压力表进行校检和修理。如果问题依然存在，可卸去高压电 磁阀阀芯，只装阀筒而能正常用尽瓶中天然气时，就说明高压电磁阀阀芯总成 在阀筒内提起高度不够或阀芯间隙过小，阀芯在提升过程中有卡滞，造成进气 通道截流，改变了天然气的正常流量。此时应更换装新阀芯。 总之，cng 汽车常见故障主要是天然气燃气系统所引起的，只有充分熟悉 cng 燃气系统的结构、工作原理安装调试方法，才能及时处理和排除故障。 3.2 天然气汽车的故障诊断流程 天然气汽车的一种诊断流程：首先是实车检查，诊断机械零部件是否松动 和泄露，燃气供给系统和循环加热水管路有无松动，重点检查钢瓶、高低压供 气管路、减压器高频电磁阀组、控制器以及所有支架处的固定螺栓、螺母连接 是否牢固。其次，就是启动发动机，来判断检查启动和燃料转换的情况：不能 运转（或转换后熄火）的诊断故障。接着就是试车根据具体现象来具体分析， 运转不平稳、动力不足、发喘等故障等。一般天然气燃气气路故障会追溯到减 压器总成，最后诊断减压器异响等故障。 3.3 双燃料系统汽车的检修 故障检查：首先检查天然气容器的安装位置是否准确、固定是否牢靠， 行李箱内的物品是否碰撞、挤压天然气输送管路，通气孔是否堵塞；其次检查 天然气容器的连接管接头是否密闭稳固，天然气容器上的连接导线应无裸露、 折断现象。检查减压阀和混合器的各个固定螺栓、管接头是否松动及密闭性 能是否良好。检查电磁阀能否实现天然气和汽油的正常转换，各导线的连接 情况正常与否。检查缠绕底盘的管路是否有变形、扭曲或固定不牢等现象。 故障排除：首先排除 cng 装置（点火、线路等）产生故障的因素，然后进 行检排。发动机启动困难，故障原因有：天然气（cng）管路漏气，真空管 路脱落或破损，怠速调整不当，电磁阀动作不良，系统线路有接触不良处，系 统管路变形或堵塞，混合器焦油积存过多，天然气质量较差等。发动机怠速 不稳或无怠速，故障原因有：天然气管路漏气，系统压力不足，真空管路脱落 第三章 双燃料发动机典型故障及排除 17 或破损，怠速调整不当，一次压力阀调整不当，二次压力阀损坏或膜片损坏等。 发动机“回火” 、爆震、排气温度高，故障原因有：主调整螺钉调整不当，一 次压力阀调整不当，二次压力室膜片损坏等。如果尾气排放一氧化碳/碳氢化 合物含量过高，则说明混合气过浓，应调整主调整螺钉。若一氧化碳含量低而 碳氢化合物含量高，说明混合气过稀，应先检查系统有无堵塞部位，然后调整 主调整螺钉。 3.4 天然气（双燃料）发动机使用燃气同燃油为燃料时相比，现存的 主要问题 1、因燃气燃点和化学性质，造成了主燃期火焰传播速度慢，造成现行双燃 料发动机在使用燃气为燃料时，动力下降 15%25%，则扭矩曲线下降 20%以 上，同时，造成加速度和功率的衰减明显，后备功率不足。 2、因主燃期火焰传播速度慢，主燃期增长，又使得部分燃气和空气的混合 气体燃烧后滞，在没有做功状态下，排入排气歧管，造成发动机排气管过热， 缩短三元催化器和废气涡轮增压器等器件的使用寿命。 3、天然气是气体燃料，在发动机工作时，空气与燃气的混合过程中易出现 燃气与空气混合速度过快、分散及空气与燃油的进入缸内的角度不集中，同时， 燃气过多占用空气的容积，使空气系数减少，充气效率下降，导致输入发动机 缸内的总能量下降。 4、加大了发动机爆燃过程中的缝隙效应。同燃油混合气体相比，大致超过 10%燃气混合气体更容易因缝隙效应而躲过火焰传播的燃烧过程，同时，燃气不 具备燃油对发动机缸内的润滑和降低温度的作用，而是使缸内壁温度升高 5 10。 5、天然气混合气体在燃气（双燃料）发动机缸内的燃烧后滞，造成动率下 降，迫使发动机必须采用提前点火装置和提高压缩比方法，来弥补部分动力的 不足，其结果：损失了部分燃气的热效率，增加燃气的消耗量，热效率丢失 30%， 燃气量增加消耗 15%20%；同时，发动机缸内存有部分未燃烧或未燃尽燃气混 合气体，形成了“后汽化” ，此时，发动机温度和压力进一步提高，对发动机大 负荷、高速度、长时间的工作状态，形成了极不稳定的恶劣环境，进而，丧失 了天然气同燃油相比较，热效率转换的优势。 6、经常处于高温状态的燃气（双燃料）发动机，极易形成高氮氧化物，污 染环境。氮氧化物的生成与温度和压力有关，在密闭的缸体内，一定压力下， 温度每提高 10%，氮氧化物的生成速度则会增加 12 倍。如何控制燃气（双燃料） 发动机氮氧化物的生成，也是燃气（双燃料）发动机控制尾气排放的关键。 7、燃气（双燃料）发动机与燃油发动机相比，因燃气（双燃料）发动机的 持续高温工作环境和燃气作为燃料的特性，在高热负荷条件下，机件强度和硬 度下降，受缸体膨胀变形，使机件之间配合间隙被破坏，润滑油粘度下降，油 膜厚度减少，甚至不能形成油膜，造成润滑失效和机件加速磨损。实践证明： 在正常油温基础上，温度每升高 10，润滑油氧化速度将增加 1 倍。导致润滑 油在高温下过快氧化、变质、结胶、生成积碳，导致活塞环失去密封作用等一 系列恶果。 3.5 双燃料汽车的使用注意事项 随着国家车辆排放法规的日趋严格，费改税的日益临近，改装为天然 （cng）双燃料车的数量将迅速增加。其使用、维护中的问题也日益暴露，现 将其使用注意事项介绍如下： 1、cng 汽车的驾驶操作 cng 汽车驾驶员必须经过技术培训，取得合格证后方能驾驶天然气汽车。 （1）汽车起动前：缓慢开启各天然气瓶阀，然后缓慢开启高压截止阀，观 察压力表，了解天然气压力，检查管线接头和减压阀是否漏气。打开气阀时， 人不要站在阀和气瓶的正面。 （2）天然气启动：将燃料转换开关扳到“气”位置，点火开关置于“点火” 位置，燃料转换开关上的指示灯亮，即可按汽车正常操作程序启动运行。 （3）天然气转换为汽油：将燃料转换开关从“气”位置一次扳到“油”位 置即可可，在转换过程中发动机会出现轻微的停顿现象，所以最好不要在交通 拥挤的地方进行，如果在停驶状态下进行转换，应将发动机转速提高后进行， 以免熄火。 （4）汽油转换为天然气：先将燃料转换开关从“油”位置扳到中间位置， 待化油器油室中汽车将用完，即发动机声音变化时（大约 12 分钟） ，立即转换 开关扳到“气”位置即可。在转换过程中，发动机仍会出现轻微的停顿现象， 不要在交通拥挤的地方进行。 （5）使用天然气行驶时，注意观察仪表上气量指标灯，了解气量情况，当 绿灯全熄而红灯亮时，表示天然气即将用完。 （6）严禁油气混烧。 （7）充气：汽车进入充气位置后应拉住刹车，以免充气时车辆移动，关闭 电器装置（包括收录机等等） ，取下充气阀防尘塞，插入充气管即可充气。充气 后，取出充气管，装上防尘塞，并检查连接处是否有泄漏现象，如不泄漏即可 起动车辆。 （8）漏气处理：汽车在行驶中发生漏气，首先应将电源关闭使发动机熄火， 迅速将气瓶阀关闭，然后再作其它处理。如果管线破裂气体大量泄漏无法关闭 第三章 双燃料发动机典型故障及排除 19 气瓶时，应立即将现场圈起，隔离火源，不允许人车入内，待天然气散尽（天 然气比空气轻）后再作处理。如果发生火灾，除立即关闭电源和气瓶外，还应 将现场圈起，用灭火机灭火，由于气瓶上有安全装置，不会发生爆炸，可放心 地处理。 （9）停车时，关闭高压截止阀及各天然气钢瓶气阀。 （10）停放： 当驾驶员离开汽车或临时停车超过 10 分钟，应关闭电源及供气阀。 长期停放、应将冷却液、燃油放尽，天然气用完，电源断开，置于通风、 防潮、防火、防晒的场所。 若停放在车库内，严禁打开供气阀和使用燃气起动发动机。 2、cng 汽车安全使用规则 （1）严格执行加气安全操作规程。气瓶加气，压力不得高于 20mpa。使用 的天然气应作净化处理，符合车用天然气气质标准。 （2）严禁在装置有故障和系统存在漏气的情况下燃气运行。 （3）在拆装有关高压零部件时，应避免不安全操作。开启瓶阀，人不得站 在气瓶阀口的正面，截止阀应缓慢开启，通气后逐渐开大，防止冲击表阀及其 它零件。 （4）严禁用火检查漏气。 （5）驾驶室及车辆附近，不得使用明火，应随时检查是否有天然气泄漏， 驾驶室内严禁全封闭状态吸烟。 （6）行车时避免气瓶及管线与障碍物撞击，发现供气系统有漏气现象应及 时排除，并换用汽油燃料。 （7）车辆停止行驶时，应停放在阴凉处，防止日光暴晒。 （8）保养车辆时，气瓶、减压阀、管线等严禁敲击、碰撞。充气气瓶，与 明火距离不得小于 10m。 （9）汽车长期用压缩天然气，应定期改燃汽油一小时，运转发动机，防止 供油系统失效。 （10）意外事故处理： 交通事故处理：应断开总电源，关闭所有气阀等； 火险事故处理：应断开总电源，关闭所有气阀隔离现场，用灭火器、砂 子、覆盖物等灭火，并视情况通知消防部门，打电话 119 报警。 3、cng 汽车的维护保养 cng 装置的维护保养应结合汽车各级保养同时进行。 （1）每次出车前，应检查各零件的紧固情况，及时处理松动的固紧件，检 查气质、管线及各连接处是否有泄漏，如有泄漏应及时处理。 （2）每月检查一次高压管线滤芯、电磁阀芯、调整各级减压阀压力。 （3）半年全面检修减压阀及供气系统一次，损坏件应及时更换。 （4）按国家劳动局气瓶安全监察规程规定，天然气钢瓶两年进行一次 检测，不合格者应及时更换，检验后填写检测卡。 （5）经常保持 cng 系统及空滤器芯子的清洁、完整。 （6）因维护保养发动机须拆卸天然气管线时，应用干净棉布堵住各接头， 以免异物进入，损坏减压器阀口。 （7）车辆维护保养时，应检查充气阀、减压器、管线卡箍紧固情况。发现 松动，卡箍掉缺、无效应及时处理。 （8）车辆维护保养时，应用扭力扳手测量，检查钢瓶安装紧固情况是否符 合要求。 （9）随时清除钢瓶表面上的污泥，以免影响钢瓶阀门、安全防爆阀的技术 性能。 （10）只有在放出系统中的气体并关闭气瓶所有阀门之后，才能对燃气装 置进行维修。 （11）凡高压系统发生故障，驾驶员不得自行拆卸、改动、修理、调整减 压器等。 （12）按有关规定和要求认真填写、保管压缩天然气汽车的有关技术资料。 3.6 双燃料发动机使用中出现的问题及检修 1、发动机熄火或不能用汽油和 cng 启动 （1）汽车点火系故障：检修 （2）汽油或 cng 耗尽：加油或加气 （3）发动机有故障：检修 （4）12v 直流电源不正常：检修 （5）接线有误或导线插头有松动：检修 （6）电池未充电或者电量不足：检修或更换 （7）cng 电磁阀故障：检修或更换 （8）喷油仿真器有故障：检修或更换 （9）控制单元“ecu”故障：检修或更换 2、发动机可用汽油工作但不能用 cng 工作 （1）cng 储气瓶内 cng 用完：加气 （2）cng 储气瓶瓶口阀未开启：开启瓶口阀 （3）cng 供给系统导线松动或电路有故障：检修 （4）cng 转换开关有故障或接线错误：检修或更换 3、发动机可用汽油工作但不能用 cng 工作 第三章 双燃料发动机典型故障及排除 21 （1）cng 电磁阀有故障：检修或更换 （2）减压器故障：检修 （3）混合器漏气：检修 （4）步进电机故障：更换 （5）控制单元“ecu”故障：调整、更换 （6）低压管路有泄漏：检修或更改 4、发动机用 cng 启动困难 （1）电源电压低于 12v：检修 （2）点火系统故障：检修或调整 （3）cng 耗尽或 cng 储气瓶瓶口阀未完全打开或开启瓶口阀 （4）混合气比例过高或过低：检查、调整 （5）启动步骤错误：按正确步骤启动 （6）空气滤请器脏：清洗或更换 （7）混合器漏气：检修 （8）喷油仿真器故障：调整或更换 （9）控制单元“ecu”故障：调整或更换 （10）转换开关故障：检查、调整或更换 5、燃用 cng 状态下发动机怠速不稳 （1）发动机有故障：检修 （2）减压器有故障：检修、调整 （3）空气滤清器太脏：清洗或更换 （4）怠速混合气比例不合理：调整或更换 （5）火花塞或点火线路故障：检修 （6）控制单元“ecu”故障：调整、检修 （7）步进电机故障：更换 （8）混合器有泄漏：检修 （9）低压管路泄漏：检修、更换 6、用 cng 时发动机可怠速运转但不能正常行驶 （1）混合器松动或安装不当：紧固 （2）减压器内赃物太多：检查、清洗 （3）cng 供给不当：检查、调整 （4）低压管扭结、阻滞：检查、修理 （5）cng 储气瓶压力太低或瓶口阀未打开加气或开启瓶口阀 （6）点火正时错误：调整 （7）发动机缸压太低：检修 （8）排气故障：检修 7、cng 时发动机熄火 （1）空气滤清器影响：清洗或更换 （2）喷油仿真器喷油延时调节不当：调整 （3）减压器调节不当：调整 8、储气瓶瓶口阀和高压管路温度这低有冻结 （1）钢压管漏气 ： 紧固 9、减压器冻结 （1）减压器循环水道阻塞或连接循环水管安装位置不当；清洗、调整 （2）冷却系统泄漏：检修 10、气表显示无故跳为油表或显示为零 改装时电路有问题，最好过来调试。 11、气压表存