天然气(CNG)汽车是以天然气(CNG)为燃料来提供动力的汽车。天然气是低碳能源之一,排放废气污染很小,CO比汽油机排放减少90%以上,CH比汽油机排放减少70%以上,ONX排放比汽油机减少35%,也很经济,是一项很好的技术,当前限制它广泛推广使用的主要原因是加气站设置较少。目前,由于汽车发动机按汽油供给设计,如果同一辆汽车使用双燃料,则在将烧汽油切换为烧天然气时,因各种燃料的辛烷值不一样,为燃烧达到最佳效果,充分发挥将燃料的热能转换为机械能,应有一个对应的压缩比参数,但对压缩比不可变的发动机而言,这是不可能的,如天然气辛烷值是120~130,汽油发动机最大压缩比,受爆燃限制,当前采取许多措施也只可达到压缩比为10.5:1,而且这只是极少数轿车可达到,因此,当前,天然气车虽然经济、排放少,但动力要下降,甚至到达15%,这是因为虽然它的热值比汽油热值高,但它的比重只有0. 0006kg/L,汽油的比重是0. 72kg/L,所以,尽管天然气的热值比汽油的热值高,但从每升含的重量看,每升天然气放出的总热量比汽油低。当前,天然气车用于市内公交车比较多。
1.燃气发动机工作原理是什么?
天然气供给系统(如图1、图2所示)的许多软件是以电喷汽油发动机为基础设计的。双燃料发动机一般起动烧汽油,当转换开关置于天然气位置时,燃气ECU就自检存储的转换条件的参数,当通过实测的水温与存储于ECU内水温比较,如达到转换条件时,燃气ECU就输出信号,打开减压器上的电磁阀和高压管路上的电磁阀,使燃气通过减压器的减压、蒸发,将燃气的高压变为180kPa压力,经滤清器输送到燃气导轨。当转速、燃气温度、加减速、转换最短时间等转换条件都达到时,天然气ECU就切断汽油的供给,改由供给天然气,使天然气喷嘴打开,供给发动机。但这一过程,天然气ECU是以原车烧汽油的ECU控制的喷油时刻、喷油时间的信号为基础的,但只是以原车(烧汽油)ECU控制喷油为基础,因为燃油与天然气是两种性质不同的能源,汽油戮度比天然气大,汽油雾化要求高,在加速、起动、暖机时,由于汽油雾化条件差,如在加速时,一部分汽油因来不及雾化,以油膜状态附在管壁上并使混合气分布不均匀,为此必须补偿油,供给浓混合气。天然气不存在此问题。因此,天然气ECU的喷气时刻、喷气时间信号必须经过汽油ECU控制的喷油时刻、喷油时间信号校正后才能保证在某一工况,供给与燃油相同能量的天然气量。校正是根据燃气温度、燃气导轨内压力、水温(发动机正常水温除外)曲轴转速参数进行的。因为燃气温度、压力、起动暖机时水温不同时,燃气的密度不一样,在同一工况时,同样的燃气喷嘴开度,喷入缸内的燃气量不一样,燃烧转换为机械的热量不一样。燃气导轨内压力低于天然气系规定值时,(如180kPa)还可确定发动机自动转换为烧汽油,如当燃气滤清器被堵或气瓶内缺气时,使气压太低时,天然气喷嘴关闭,使发动机自动切换为烧汽油。曲轴转速不同时,一个循环总的喷气量就不一样,因此,它也是校正喷气量的重要参数之一,燃气ECU通过曲轴转速的信号还可确定发动机是运动工况还是熄火状态。另外,装在高压气体管路上的燃气气量传感器能将气瓶内的气体压力信号传给燃气ECU,并由ECU将此信息显示在转换开关上。
2.燃气发动机输入信号是什么?
燃气ECU的输入信号是燃气温度、燃气导轨内的压力、水温、曲轴转速、进气温度温气压力、进气支管压力(可有可无)。这些信号的目的是输入给燃气ECU,使其在以原车ECU控制的喷油时刻、喷油时间为基础的校正后,使其以正确的喷气时刻、喷气时间将天然气喷嘴打开和在打开后的某时间内关闭。此外,燃气量传感器能够将气瓶内的燃气量信号传给燃气ECU。
3.燃气发动机输出信号是什么?
燃气ECU输出信号主要是在各输入信号并经过燃气ECU按一定程序计算,确定了新的喷气时刻、喷气时间后,就以电信号矩形脉冲形式发给燃气喷嘴电磁阀,使之执行喷气。另外,燃气ECU还控制减压器电磁阀和高压管路上的电磁阀,控制转换开关和显示气量并能储存故障、在诊断时显示故障,还可以通过转换开关储存燃料种类。
4.不能转换的原因是什么?气且指示灯不稳的原因是什么?
(1)不能转换的原因:①减压器上电磁阀线路是否断路或短路。②减压器的阀芯或阀芯弹簧是否被卡。③燃气滤清器是否被堵塞。④燃气喷嘴是否被堵或燃气喷嘴电磁阀线圈断路或短路。
(2)诊断与排除:①用万用表检查减压器电磁线圈,标准电阻值是12Ω左右,如不是此值,应更换电磁阀。②减压器的温度是否低于30℃:诊断减压器进水管的水温,如水温低,应继续用汽油使发动机运转或检修减压器的水循环系统。③如无转速信号输入燃气ECU,应诊断连线接插件是否脏、变形、线路是否断路或短路。④诊断是否无喷油信号进入燃气ECU,如无喷油信号进入燃气ECU,则应更换燃气ECU或重装CNG/LPG标准程序。
5.起动困难的原因是什么?
(1)原因:①减压器与共轨喷嘴之间的滤清器被堵,使喷气压力低于厂家规定的值。②汽油与天然气的转换条件已经满足,但燃气ECU不能与原车ECU通讯,即不能以喷油嘴的喷油时刻、喷油时间信号为基础。③燃气点火调节器损坏或点火线路接触不良或断路或短路。④燃气供给系统各管接头松动,使之泄漏天然气,从而燃气共轨内压力低、气量少。⑤减压器的进出水管接头松。
(2)诊断与排除:①清洁滤芯或更换滤清器。②检修燃气ECU与原车ECU之间的连线是否断路或短路,否则应更换线路,如是接触不良,应清除脏物。③更换燃气点火调节器或清洁脏物或更换线。④用肥皂水或用检漏仪检查各管接头,如漏,就应检修或更换。⑤紧固水管接头,更换O形密封圈。
6.为什么运转不稳?为什么动力不足?
(1)运转不稳:①原因: A.某缸火花塞是否积炭严重。B.某缸高压阻尼线是否漏电、接触不良。C.对于无分电器双燃料车,可能某点火线圈热特性变差。D.进气压力信号是否不正常(正常值是30~90kPa),否则混合气稀,造成燃气分子之间距离长,使燃烧困难。E.喷油嘴是否漏油或关闭不严,使燃气ECU接受原车喷油信号校正后,喷气时刻、喷气时间都不正确。F.压差传感器失灵时,不能保证燃气共轨内压力始终一致。G.燃气怠速是不稳。②诊断与排除:A.拆下火花塞观察,然后清除积炭或更换火花塞。B.更换高压阻尼线。C.用比较法更换火花塞或更换高压阻尼线后,确定某点火线圈有故障时应更换。D.检查压力传感器与燃气ECU之间的连线是否接触良好,如接触不良,应排除此故障,如插接头有脏物,应清除,或拆下压力传感器到燃气共轨之间的胶管接头,在发动机运转时,用手触摸传感器出口处有无吸力。或用软件DISPLAYY子菜单诊断进气压力,否则,应更换压力传感器。F.如怠速不稳,应更换燃气ECU。 G.当燃气ECU与汽油ECU无通讯时,应检测线路插头接触状况,如有脏物,应清除脏物、锈;如线断路或短路应更换线,甚至更换燃气ECU。
(2)动力不足:①缸压低,如气门磨损不均匀、排气门烧蚀、气门与ECU座上积炭、或活塞、活塞环磨损几气缸磨损。②火花塞积炭严重,高压阻尼线漏电。③进气压力信号不正常(正常压力是30~90kPa),应更换进气压力传感器或检修接线。④点火提前调节器失常应更换。⑤更换空气滤清器或清洁并用压缩空气清除滤芯上的灰尘。⑥清洗减压器或更换减压器。⑦检查与清洗节气门。