已阅读5页,还剩54页未读, 继续免费阅读
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
第二章天然气汽车 NGV 第一节概述 一 天然气汽车发展概况诞生 20世纪30年代 意大利 贫油富气 推出天然气汽车70 80年代 较快发展 79年 新西兰的NGV获得较快发展82年 加拿大开始发展NGV84年 福特推出单燃料NGV86年 我国四川建成第一个加气站90年代后 快速发展 94年 欧洲成立天然气汽车协会 ENGVA 2000年 我国实施清洁能源行动计划目前 世界NGV已超过100万辆 天然气加气站超过3000座 1997年世界天然气汽车和加气站统计 二 我国天然气汽车发展现状截至2004年底 我国燃气汽车保有量为21 5万量 19个重点推广应用城市 地区 加气站数量达712座 我国燃气汽车历年数据统计 单位 万辆 我国燃气加气站历年数据统计 单位 座 19个清洁汽车重点推广应用城市 地区 北京市 上海市 天津市 重庆市 四川省 海南省 西安市 乌鲁木齐市 长春市 哈尔滨市 广州市 济南市 青岛市 银川市 廊坊市 濮阳市 沈阳市 兰州市和丹东市 三 天然气的类型1 压缩天然气 CNG 储存压力高于大气压力的气态天然气 汽车上储带压力约为20MPa 目前主要的储带方式2 常压天然气 NNG 携带量少 不安全 一般不采用3 液化天然气 LNG 超低温 161 5 以下变为液态 体积减小1 625 正迅速发展的储带方法4 吸附天然气 ANG 在3 5 6MPa下储存在吸附剂 活性炭 中1g活性炭可吸附17g甲烷 1m3活性炭可吸附170m3甲烷 正在发展 四 天然气汽车的类型1 按储带的压力和形态分压缩天然气汽车 CNGV 一般以20MPa的压力储带天然气 工作时 经过降压 计量 混合后进入气缸 是目前NGV的主流常压天然气汽车 NNGV 已淘汰液化天然气汽车 LNGV 工作时 经过升温 汽化 计量和混合后进入气缸吸附天然气汽车 ANGV 工作时 经降压 计量和混合后进入气缸 2 按燃料的组成与应用分纯天然气汽车 使用单一天然气燃料 点燃 压缩比高NG 汽油两用燃料汽车 交替使用这两种燃料 由汽油机改造 NG 柴油双燃料汽车 由柴油引燃 可降低微粒排放3 按天然气供给方式分机械控制式天然气汽车 机械控制天然气机电控制天然气汽车电控天然气汽车4 按NG供给方式分真空进气式天然气汽车 以真空管真空引入天然气喷射式天然气汽车 以一定压力喷入气缸或进气管 第二节车用天然气的物化特性 一 车用天然气的成分车用天然气的主要成分是甲烷CH4天然气进入加气站在压缩前和后 要进行 三脱 处理 脱水 使含水量小于16mg m3 防膨胀而结冰脱烃 脱轻烃 使乙烷小于3 防燃烧不正常脱硫 脱H2S 防腐蚀 二 车用天然气的物化特性1 天然气的密度约0 78Kg m3 常温常压下 相对于空气的60 2 热值分子中含C和H原子数越多 燃烧后产生的能量越多天然气的低热值略高于汽柴油 但混合气热值低于汽柴油 纯甲烷混合气热值比汽油低10 3 沸点 161 5 低于此温度变成液态 故难于液态储存 4 颜色 味道和毒性无色 无味 无毒 为安全加入加臭剂5 混合气着火界限5 15 对应过量空气系数0 6 1 8 较宽 可采用稀薄燃烧技术6 自然温度630 730 而汽油为220 471 故不易压燃 7 辛烷值一般MON为 115 130 抗暴性优于汽油 可采用高压缩比的发动机 下表为天然气 汽油 柴油物化特性比较 三 车用天然气的特点1 清洁含S量少 完全燃烧后CO HC的排量下降 微粒大幅度下降 NOx少 天然气火焰温度低 2 使用特性好冷起动性能好 不含胶质 不产生积碳 发动机寿命长3 抗暴性好 辛烷值约为130 可增大压缩比和BTDC4 具有姣好的安全性密度小 点燃温度高 不易形成可燃混合气 5 储带性差6 动力性下降气态 充气不足 比液体燃料少10 混合气热值下降 动力性下降 四 车用天然气的燃烧特性1 混合气热值下降天然气混合气热值为2 76MJ Kg NG热值约为50MJ Kg 汽油混合气热值为 2 8MJ Kg 汽油热值约为44MJ Kg 2 充量系数减小 进气量减少1 103 发动机热效率下降 火焰传播速度慢 传热损失大4 燃烧前后摩尔数的变化CH4 2O2 8N2 CO2 2H2O 8N2天然气燃烧前 后摩尔数没有变化对于汽油机 以庚烷为例 C7H16 11O2 44N2 7CO2 8H2O 44N2其摩尔数由56增加到59故 天然气使发动机输出功率降低 与汽油机比约低15 第三节CNGV的燃料供给系统及总体布置 一 CNGV燃料供给系统作用 根据不同工况 调节空燃比 并提供合适混合气量组成 储气系统 充气装置 储气瓶 气压表 截止阀等供给系统 过滤器 减压调节器 混合器 等燃料转换系统 两用燃料 转换开关 截止阀等结构 纯天然气供给系统天然气 汽油两用燃料供给系统 纯天然气供给系统 天然气 汽油两用燃料供给系统 一 CNGV燃料供给系统的总体布置 要求 1 储气瓶 安装在安全部位 行李箱 车架旁梁下等2 高压管线 安装牢固 防泄漏等3 减压器 安装位置振动小 远离排气管等热源 压缩比提高到10 1 采用白金电线和镀镍火花塞 气门采用优质耐磨材料 充气时间为3 4min 天然气 汽油两用燃料 第四节CNGV的燃料供给系统的类型 第一代 机械控制混合气供给系统第二代 电子控制混合气供给系统第三代 电子控制天然气喷射系统一 机械控制混合气供给系统特点 在化油器式发动机上增加一套天然气供给系统原理 储气瓶内天然气 减压器 混合气 进气管混合器类型 文丘管式混合器 与化油器喉管相似IMPCO型混合器 二 电子控制混合器供给系统特点 电控系统 闭环控制 但怠速时天然气流量较小 IMPCO公司的比例调节式 膜片式 混合器闭环控制系统CNG气瓶 高压减压器 低压截止阀 低压减压器 7kPa 混合器 气缸 ECU通过FCV电磁阀调节混合器浓度 三 电子控制天然气喷射系统1 电控单点喷射系统美国福特公司GFI 型CNG系统CNG气瓶 20MPa 减压器 0 69MPa 磁阀组 ECU控制 喷嘴 进气总管 沃尔沃THG103低排放CNG稀燃发动机A F 正常工况为22 1 26 1 怠速为20 1CNG气瓶 20MPa 减压器 1MPa 电磁喷射器 进气总管 2 电控多点喷射系统荷兰TNO研究所的TNO系统 多点连续喷射CNG气瓶 减压器 0 195MPa 电磁阀 天然气分配器 喷嘴 ECU控制步进电机使滑阀控制天然气流通面积以控制天然气流量 伺服电磁阀控制天然气通往膜片下方的旁通气道 通过膜片控制天然气主通道的通断 日本天然气汽车 多点顺序喷射CNG气瓶 电磁阀 两级减压器 0 255MPa 电磁喷嘴 电控天然气喷射阀 吉林工业大学的天然气发动机 缸内直喷喷射阀开启和关闭时间 整个压缩行程 喷射阀 二通常开式 电磁线圈断电时供气 通电时停止供气 第五节CNGV燃料供给系统的主要部件 主要部件 储气瓶 阀门 减压器 混合器等1 储气瓶材料 合金钢 30CrMo 35CrMo 40CrMo铝合金复合材料 外 碳纤维或玻璃纤维 内 热塑性材料工作压力 16MPa或20MPa 我国车用储气瓶多为钢瓶 标准GB17258 1998结构型式 2 阀门主要包括 输出阀 主阀 充气阀 安全阀等输出阀 装在CNG储气瓶上 主阀 装在高压管路中 三通接头接压力表连接 充气阀 单向阀 提供气源与储气瓶之间的连接通道 3 减压器作用 减压 20MPa 0 1 1 2MPa 分类 要求 减压至大气压左右 不受储气瓶压力影响 停机时 自动关闭天然气 不泄漏 有安全阀 压力可调 能适应发动机工况变化 设有加热通道 防减压霜冻 集成式减压器两级减压器第一级 20MPa 0 4MPa第二级 0 4MPa 0 1MPa 结构与原理 混合器吸气产生真空使阀门12打开 天然气 经球阀8 一级减压室 经阀门12 二级减压室 经量孔1 混合器 大负荷时 加浓阀13打开 额外增加供气 停机时 阀门12关闭 三级减压器 天然气 阀3 一级减压室4 0 25MPa 经通孔7 二级减压室8 经通孔17 三级减压室 0 178MPa 混合器 减压器内设置加温水套 分体式减压器由高压减压器和低压减压器 高压减压器作用 高压 中压20MPA 0 5 1 2MPa天然气 过滤器1 阀门12 减压室B 出口 混合器 或喷射阀 或低压减压器 出气量增大时 压力腔B压力下降 膜片8下移 使阀12开度增大 调节螺杆4用于调节输出压力 低压减压器作用 中压 低压0 5 1 2MPa 0 0 02MPa高压减压器 过滤器1 一级阀门3 一级减压腔A 二级阀门8 二级减压腔 混合器 或喷射阀 出气量增大时 膜片25上移 使二级阀门8开度增大 4 混合器及喷射阀作用 天然气与空气混合 控制进气量混合方式 进气总管混合 混合器 进气歧管混合 喷射阀 缸内混合 喷射阀 混合器 喷射阀 5 天然气过滤器 天然气经进口 过滤器毛毡和金属滤网 电磁阀 出口 6 天然气加热器作用 防止减压过程气体膨胀吸热而造成高凝点气体凝结堵塞管道 循环水与天然气成逆向流动 换热效果好 第六节CNG发动机动力性分析 一 CNG发动机的类型火花塞点燃 单燃料 双燃料柴油引燃 二 CNG发动机动力性分析1 对CNG发动机动力性有利的因素 NG的辛烷值高 120 许用压缩比可为10 12 理论热效率可提高7 12 混合均匀 燃烧完全度高有利于热效率的提高 2 对CNG发动机动力性不利的因素 混合气热值低 比汽油低12 理论上 发动机的输出功率与混合气热值成正比 充气效率和空气量小采用汽油机进气系统使NG充气效率下降1 6 NG占据容积大 使空气量减少总进气量下降10 动力性下降10 其它因素点火提前角 空燃比下图为CA6102汽油发动机以汽油和NG为燃料的外特性对比 3000r min时 功率 汽油89 5KW NG 65 3KW 扭矩 汽油285NM NG207 8NM 三 CNG发动机动力性提高措施1 优化点火提前角外特性上BTDC增加8 10度 负荷特性上 1800r min BTDC增加10 14度 优化混合器 降低进气温度 采用喷射气法 增压 大负荷优化加浓 第七节CNG加气站 组成 调压站 将NG调至压缩进气压力 并滤清 干燥 计量和安全 NG压缩机 经4级压缩成25MPa充气程序控制盘 向高 中 低气瓶组充气 或使气瓶组按低 中 高顺序向汽车气瓶充气CNG气瓶组 高 中 低气瓶三组售气机 向汽车充气 由流量计 计价器和顺序加气系统组成 第八节液化天然气汽车 LNGV LNG的主要成分为液体甲烷 由含90 以上的甲烷的天然气经脱水 脱烃 脱酸处理 并液化 161 5 而成 一 LNG的特性1 储运性好 液化后的体积为NG的1 6252 更清洁 经 三脱 净化和液化 分离出重烃和杂质3 辛烷值高 燃烧完全4 液化工艺复杂 成本高二 LNGV供给系统与CNGV工作基本相同储存 低压 约1MPa 超低温 161 5 绝热 液态使用 蒸发汽化 吸热 LNGV供给系统组成 LNG储罐 80 90L的低压容器 双层金属夹绝热材料 温度 125 161 5 压力1MPa 90 液态 10 气态 阀门 压力泄放阀 压力大于1 6MPa时开启充填限制阀 防过量注入和超压截止阀 单向阀 自动切断阀 泄漏时关闭汽化器蒸发器 汽化 带有加热器调压器混合器 LNGV供给系统示意图 三 LNG加气站两种加气站 单一站 LNG站 混合站 L CNG站 组成 LNG储罐 温度 17
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 海报设计合同模板
- 家庭雇佣保姆合同样式参考
- 2024独家原创企业绩效合同签定仪式领导讲话稿
- 2024租赁办公室合同范本
- 个人教育助学贷款
- 购房借款协议2024年
- 篮球训练合作协议范本
- 房产代理合同租赁
- 个人消费借款合同范本
- 提升机租赁合同样本格式
- 肺结节诊治中国专家共识(2024年版)解读
- GB/T 44464-2024汽车数据通用要求
- 2024-2025一年级上册科学教科版1.6《校园里的植物》课件
- 统编版(2024新版)七年级上册道德与法治第九课第一框《增强安全意识》教学设计
- 老旧小区整体改造施工投标方案(技术标)
- 新湘教版八年级上数学复习计划
- GB/T 44200-2024建筑垃圾再生骨料生产成套装备技术要求
- 幼儿园小班科学活动《小手摸一摸》课件
- 文言文阅读训练:《通鉴纪事本末-刘邦起兵》(附答案解析与译文)
- 食品辐照行业发展现状及潜力分析研究报告
- 离婚协议中子女抚养权的确定
评论
0/150
提交评论