F3双燃料天然气技术培训

QCJ7160A-CNG天然气技术培训技术效劳部2006年7月8日概述1车辆燃料车辆燃料供给系统结构简介3主要零部件结构及功能4车辆的维护及保养56平安规程7故障查找与检修2天然气根底知识系统原理接线图8一、概述比亚迪QCJ7160A/CNG两用燃料轿车，在比亚迪QCJ7160A轿车根底上，增加一套混合器式的天然气储藏、供给装置及控制系统。该车两种燃料之间可进行自由切换，转换方便。天然气系统采用快充式加气口，方便且可靠性好。该车CNG〔CompressedNaturalGas〕系统采用意大利LOVATO公司产品。

CNG的优点：1.以CNG代替汽油，可以缓解车用燃油的供需矛盾，还能大大节约燃油费用，降低运输本钱；2.CNG辛烷值高〔一般在120-130之间〕，抗爆震性好，可以提高发动机的热效率，降低噪声；3.车辆尾气排放中CO含量少，而且没有苯、铅等致癌有害物质，对环境污染小；4.车辆既可使用CNG又可使用汽油，汽油、CNG转换方便；5.与空气相比，CNG密度较小，一旦发生泄漏，会很快在空气中扩散，不易聚集燃烧造成火灾；6.CNG与汽油相比燃点高，不易发生火灾，再加上较好的平安储气装置，平安可靠性高。〔自燃温度732℃，汽油的自然温度232-482℃〕1、比重

成分单位比重与空气比重的比值甲烷kg/m³0.7155%二、天燃气根底知识成分高热值104（kJ/kg）低热值104（kJ/kg）甲烷5.555.01汽油4.442、热值3、沸点在常温、常压下，天燃气为气体状态。甲烷的沸点-162℃，在此温度以上，天然气呈气态。由于非常低的沸点，天然气非常难于液化，一般采用气体状态储存和输送天然气。4、颜色、味道和毒性甲烷〔天然气〕是一种无色、无味的物质，且没有毒性；天然气在空气中的浓度较高时，对人体有一定的麻醉作用。为便于识别其在空气中的存在，在生产过程中添加了少量的臭味剂(硫醇、硫醚等物质)。5、点火极限气态的天燃气与空气形成混合气，混合气浓度在一定范围内时能够被点燃、燃烧，超过这个范围将不能被点燃，这个范围的上下限即为点火下限和点火上限。天燃气的点火上限和点火下限分别为5%和15%。6、理论空燃比单位重量〔或体积〕燃料完全燃烧需要的空气重量〔或体积〕即为该燃料的理论空燃比。汽油、甲烷的〔重量〕理论空燃比分别为14.7：1、16.7：1相同质量的燃料完全燃烧，天燃气需要更多的空气。按照体积计算，天燃气的理论空燃比约为10：1。7、辛烷值辛烷值是燃料抗爆震燃烧的能力，辛烷值越高，表示抗爆性越好，发动机可以采用更高的压缩比

目前使用的汽油辛烷值一般为90、93。天然气的辛烷值一般在120～130之间，其抗爆性要好于汽油。

8、自燃温度在没有外界火源的条件下，由于天然气内部的氧化、本身温度或介质温度变化而引起天然气自行着火燃烧，天然气自行着火燃烧的最低温度即为自燃温度。天然气的自燃温度为732℃；汽油的自燃温度为232～482℃；9、起燃方式

天燃气自燃温度高，难于压燃，适宜外火源点燃，同时高的辛烷值，适合在较高的压缩比下点燃工作

在天然气单燃料或两用燃料车上，采用电火花点燃的工作方式。10、经济性天燃气不会稀释润滑油，燃烧后没有积碳，可减少发动机磨损，延长润滑油更换周期，维护保养费用低，延长发动机寿命；燃料费用：按1立方米天然气相当1.1升汽油计算，可减少燃料费用50%以上。使用CNG作为汽车燃料，可大大降低燃料费用.11、动力性目前的CNG车根本是在汽油车上增加CNG系统而成的两用燃料车，发动机的压缩比、点火系统、进气系统等均没有变动，因而造成使用CNG时发动机的动力性能没有得到充分发挥；天然气的理论空燃比为10：1，在进入发动机时，天燃气将占有约10%的体积空间，导致吸入发动机的空气量减少约10%，进气效率下降，从而引起动力性的下降。天燃气性质稳定，燃烧速度慢，点燃需要更多的能量。与使用汽油相比，使用CNG时的动力性约下降15%。12、压缩天燃气在车辆上的储存常温、常压下的天燃气密度非常低，为有效的储存天燃气，一般采用压缩方式储存天燃气，以提高天燃气的储存量。汽车上使用的CNG的最高压力为20MPa〔相当于将天然气压缩200倍〕13、续驶里程压缩方式储存天燃气，储存燃料的能量密度低，相同体积的储存容器，续驶里程仅相当于汽油的1/4，且储存容器的重量大，导致整车自重增加。对于小型车，在设计时考虑到自重增加的限制，以及车上有限的空间，不允许安装过多的天燃气储气瓶，所以使用天燃气的续驶里程较少。

三、车辆燃料供给系统结构简介

“CNG转换系统〞主要由储气系统、供给系统及控制系统三局部组成储气系统：主要由加气口、手动截止阀、CNG储气瓶、储气瓶瓶口阀、高压管路及其接头、压力表〔带气量传感器〕等部件组成。供给系统：主要由三级减压器、低压管路、步进电机阀、混合器等部件组成控制系统：主要由CNG控制单元ECO、喷油仿真器、燃油泵常闭继电器、点火时间调节器、转换开关、CNG电磁阀、气量显示开关等零部件组成。CNG供给系统流程CNGG钢瓶阀充气阀减压器步进电机混合器冷却系统〔出〕冷却系统〔入〕发动机高压▃

大气压▃

冷却液▃1.储气系统主要零部件介绍①加气口②储气瓶③储气瓶瓶口阀④高压管路及其接头四、主要零部件结构及功能①加气口：有快接式和插销式两种结构〔以以下图〕，根据当地CNG加气站加气机接口的种类选择使用。②CNG储气瓶：工作压力为20MPa，水容积60L，每次最多可充装CNG约13m3〔常温常压下〕。③CNG储气瓶口阀：瓶口设有储气瓶手动瓶口阀，瓶口阀上设有平安保护装置，当气瓶内压力到达5/3倍公称工作压力时，〔即33.3MPa〕阀上的爆破片爆破使阀卸压；当温度到达100±5℃时，易熔合金塞熔化，使阀卸压，以免发生意外事故。④高压管路为不锈钢无缝钢管，接头为多规格卡套式管接头，接头螺纹为标准管螺纹，可保证管件连接处的平安性和气密性。1—卡套2—卡套螺母2.供气系统主要零部件介绍①减压器②CNG电磁阀③混合器

①减压器是CNG汽车的关键部件。它由三级减压阀，电磁阀，怠速调节装置等组成。②CNG电磁阀以控制CNG供给。其安装在减压器上，该阀为常闭式，“开〞或“闭〞由燃料转换开关和ECO统一控制。当转换开关转换到“CNG〞位置时，CNG电磁阀翻开，使CNG管路畅通；当转换开关转换到“汽油〞位置时，CNG电磁阀关闭。③混合器：是提供进入发动机最正确的天然气和空气混合气体。原理：采用文丘理管结构，当进入发动机的空气经过文丘理管时在内孔产生负压区〔真空区〕。由于存在压差，CNG便被吸入。3.控制系统及主要零部件介绍①控制单元ECO②喷油仿真器③点火时间调节器④燃料转换开关及气量显示开关⑤步进电机阀⑦压力表⑥功率阀基于CNG工作的根本要求，以及汽车正常行驶的需要，CNG供给控制系统具备以下功能：燃料选择和转换功能；指示CNG储气量：控制向发动机的燃料供给；控制CNG的截止；控制使用CNG时汽油喷嘴的模拟工作状态；排放控制；氧传感器模拟信号的控制；自适应功能。①控制单元ECO在发动机起动时保持步进电机阀阀芯在特定位置，并根据氧传感器信号不断调整步进电机阀芯的位置和响应速度，使空燃比控制在理论空燃比附近，在发动机起动和高负荷时混合气加浓。工作时它需要点火开关信号、燃料转换开关信号、发动机转速信号、节气门位置信号、氧传感器信号。ECO工作电源主工作电源—接汽车上电瓶正极或与其连接的电源线；接地—与汽油ECU地线同时接地；工作电源—与控制点火钥匙的电源线连接。包括：发动机转速〔r/min〕信号；节气门位置〔TPS〕信号；氧传感器信号。使用CNG工作时：氧传感器信号进入ECO，ECO向汽油ECU输入模拟信号；使用汽油工作时：ECO内部继电器闭合，氧传感器信号进入汽油ECUECO包括：+12V电压输出：控制减压器上电磁阀的开启，油泵常闭继电器以及喷油仿真器、点火提前角调节器的工作；步进电机工作信号；转换开关控制信号。②喷油仿真器喷油仿真器根据转换开关的控制信号，在用CNG工作时它切断喷油器的控制电路，并能给原车ECU提供喷油器正常工作的信号。在用汽油时，它接通喷油器的控制电路，喷油器恢复喷油。

CNG与汽油的供给是两套相对独立的控制系统，在使用CNG工作时，汽油喷射应该被切断，燃油喷射的切断是通过切断喷油嘴上电磁阀线圈的供电来实现的。喷油仿真器的作用是：使用CNG时使喷油的动作停止，但是不切断喷油器动作信号，使ECU感知喷油器在正常工作，从而提供正常的点火管理控制功能。喷油仿真器线束与汽油喷油嘴的插接方式③点火时间调节器主要用于调节发动机使用CNG时的点火提前角。充分利用CNG辛烷值高、抗爆性能好的优势，提高发动机的动力性。点火提前角调节器的主要功能是在使用CNG工作时，将点火时间提前一定的角度，而在使用汽油工作时恢复汽油ECU控制的点火角。点火提前角调节器接受了CNG系统ECO的信号，可以判别当前发动机是使用汽油还是使用CNG工作。连接口的结构：设置开关：点火提前角设置：QCJ7160A/CNG两用燃料轿车设置开关位置：点火提前角调节器故障的备用方式：在点火提前角调节器出现故障车辆无法工作时，可使用应急插头恢复点火电路。应急插头操作步骤：将线束接插头从点火提前角调节器接插口上拔下；将线束接插头插在附属的备用插口上；这样处理后，无论使用汽油还是使用CNG，车辆均按照燃油喷射系统ECU设定的点火提前角变化规律进行点火调节。对于使用CNG燃料时发动机综合性能的优化是不能保证的。④燃料转换开关及气量显示开关24531气量显示开关燃料转换开关1、CNG气量显示2、CNG强制起动开关3、汽油指示灯4、CNG指示灯5、转换开关设定的转换方式为：汽油起动、减速转换；设定发动机转换转速为：2500-3000r/min；转换过程：使用汽油起动发动机后，转换开关置于CNG位置，将发动机转速升高到转换转速〔2500r/min〕以上，然后松开油门踏板，当转速低于转换转速时，自动转换到使用CNG工作；同时CNG指示灯亮〔绿灯〕。油/气转换方式在汽油系统出现故障、无法使用汽油工作时，可以采用应急起动模式，用CNG直接起动发动机工作。应急起开工作过程：转换开关在CNG位置，翻开点火钥匙“ON〞档，此时汽油指示灯亮〔黄灯〕、临界指示灯闪烁〕；左手按住气量显示开关上CNG强制起动开关〔红色按钮〕，转动点火钥匙，即可起动发动机。此时，CNG指示灯为亮的状态，汽油指示灯熄灭，发动机直接使用CNG起动和工作。在正常情况下，为保持汽油和CNG系统的正常，不要使用应急起动模式。应急起动⑤步进电机阀安装在发动机舱减压调节器和混合器之间的低压管路上，步进电机阀是CNG控制系统的执行机构，通过改变低压管路中CNG通道的截面积，从而改变CNG进入混合器的气量，改善空气和CNG的混合比例〔即空燃比〕，提高发动机工作性能。步进电机阀的动作由CNG控制单元ECO控制。⑥功率阀功率阀的位置据产品状态而定。作用：是调节天燃气和空气的混合比的装置，它的调节将影响燃气混合比，造成车辆无法预测的故障。只能由专业维修人员进行调整。非专业维修人员禁止对功率阀进行调整！

功率阀的调整步骤：

1.起动发动机，使车处于怠速工况，用内六方工具,逆时针旋出可调整柱塞,将功率阀开度置于最大开度位置，对CNG的减压器怠速调整螺钉进行调整，见图,使CNG系统在稀混合气下工作，即CNG系统ECO模块上的绿灯常亮。此时拔下CNG的步进电机阀线束插头。

2.继续在怠速工况下对减压器怠速调整螺钉进行调整，〔顺时针稀，逆时针浓〕,使CNG系统ECO模块上的红、黄、绿三个指示灯交替闪烁，并在红的位置停留时间稍长。3.将发动机转速提升到2800rpm左右并稳住转速，用内六方工具,顺时针旋入功率阀的可调整柱塞，〔顺时针稀，逆时针浓〕见图7。调整到当发动机转速下降时，再将可调整柱塞向外旋出，使发动机转速上升到2800rpm，并使CNG系统的ECO模块上的红、黄、绿三个灯交替均匀闪烁。4.让发动机回到怠速工况，插上CNG的步进电机。观察CNG系统的ECO模块上的红、黄、绿三个指示灯交替闪烁。并在红灯位置停留时间稍长，此时功率阀调整完毕。并在调整完成后的功率阀上打上漆标。

⑦压力表压力表安装在减压器的加气口端部螺孔上。表壳外部装有气量传感器，量程为40MPa。黑色刻度单位为巴〔bar〕，红色刻度单位为磅/平方英寸〔psi〕。1bar=0.1MPa=14.5psi=0.96atm五、车辆的维护及保养1.和汽油车一样，CNG系统在长期使用过程中难免会出现各种故障，只有经常注意维护保养并及时正确的排除故障，才能确保和延长CNG系统长期使用的平安性和可靠性。2.每月要定期检查电磁阀芯。检查拆卸前，应将储气瓶口阀关闭，然后将点火开关置于“点火〞位置，将转化开关置于“天然气〞挡，按照天然气启动方式进行启动，使高压管路中的CNG排完，然后拆卸高压电磁阀及其它部件。3.CNG电磁阀是CNG供给系统的重要部件，一旦发现不能翻开或漏气时，应及时维修保养。检查维护时，应按2条所述的方法排尽CNG，按故障诊断及排除要求处理。4.减压器上的排污塞须每月〔或10000公里〕卸下一次，放掉油污和凝结物。如果油污和凝结物不放出，将会严重影响减压器的使用性能。减压器前部的滤网须每半年〔或10000公里〕检查清洗一次。5.空气滤清器滤芯较脏或损坏，将影响进入混合器正常的空气量，影响CNG在气缸内的正常燃烧。应经常检查空气滤芯，保持清洁。6.行车途中严格按照驾驶平安规程操作，充分估计路况、路情，从而防止在会车超车时发生事故。7.汽车长期燃用天然气，每行驶500公里应改烧汽油1小时，以防止供油系失效。8.每半年对CNG供给系统检修一次，并按要求调整整个CNG转换系统。9.充气时，应严格执行充气操作平安规程，CNG储气瓶充满后，压力不得超过20MPa。10.每半年必须在销售效劳店检查保养瓶口阀；更换瓶口阀中的“O〞密封圈和尼龙衬垫；每年必须在销售效劳店对平安装置进行更换。方法见序号12、13。11.CNG储气瓶应按国家劳动部?气瓶平安检查规定?，定期对CNG储气瓶进行检测，有不合格者应及时更换，检验后填写检测卡。检查在劳动部门指定的单位或部门进行。12.瓶口阀结构图13.瓶口阀特殊保养方法①更换瓶口阀中的“O〞密封圈和尼龙衬垫：在通风空旷的平安地点排空气体，用内六方扳手拆下压帽1.换上新的O型密封圈1、O型密封圈2和尼龙衬垫后，涂抹适量二硫化钼拧紧压帽1，拧紧力矩20-25N.m。同样的方法更换O型密封圈3、O型密封圈4并涂抹适量二硫化钼拧紧六角压帽2，拧紧力矩55-60N.m。②更换平安装置：在检查保养中发现易熔合金挤出1mm内是平安膜片变形，属于正常现象。如果发生泄露那么必须更换平安装置，如在检查中易熔合金未发现挤出也必须每年进行更换平安装置。方法：在通风空旷的平安地点排空气体，拆下平安压帽剔除体内损坏垫圈和平安膜片。更换新的垫圈和平安膜片，先装垫圈再装平安膜片，更换新的平安压帽装上拧紧，拧紧力矩：13-15N.m。六、平安规程1.开启储气瓶阀时，操作人员不得站在气瓶阀口的正面，截止阀应缓慢开启，通气后再逐渐开大，防止冲击压力传感器及其它零部件。2.维修车辆时，车辆附近不得使用明火。3.维修时，车辆应停放在阴凉处，防止日光曝晒。4.保养和维修车辆时，气瓶、减压器、管路等严禁敲击、碰撞。5.用发泡液〔肥皂液〕或气体检漏仪检查有无泄漏。警告：严禁用明火方式检查有无CNG泄漏。七、故障查找与检修故障模式原因处理方法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；调整或更换（9）控制单元“ECO”故障；调整或更换2、发动机可用汽油工作但不能用天然气工作（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）转换开关有故障，或接线错误；检修或更换（5）CNG电磁阀有故障；检修或更换（6）减压器故障；检修（7）混合器漏气；检修（8）步进电机故障；更换（9）控制单元“ECO”故障；调整、更换（10）低压管路有泄露；检修或更换3、发动机用天然气起动困难（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；加气或开启瓶口阀（4）混合气比例过高或过低检查、调整（5）起动步骤错误；按正确步骤起动（6）空气滤清器脏；清洗或更换（7）混合器漏气；检修（8）喷油仿