天然气性质

天然气：

主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。

天然气是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体，如氦和氩等。天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，比重约0.65，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性。

天然气是埋藏在地下的古生物经过亿万年的高温和高压等作用而形成的可燃气，是一种无色无味无毒、热值高、燃烧稳定、洁净环保的优质能源。天然气其主要成分为甲烷，热值为8500大卡/米3是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。它主要存在于油田和天然气田，也有少量出于煤层。

天然气（natural gas）又称油田气、石油气、石油伴生气。开采石油时，只有气体称为天然气；石油和石油气，这个石油气称为油田气或称石油伴生气。爆炸极限5%--15%。在0.1MPa -162℃时可液化成LPG，气液比625：1

CNG（compressed natural gas），LNG（liquefied natural gas）， 天然气的特性（1）1、比重：常温、常压下的甲烷、天然气以及与空气的比值： 天然气比重小于空气，当从储存容器、管道中泄漏出来

后，天然气将向上移动，扩散到空气中。 天然气的特性（2）2、热值：热值是指单位重量或体积的燃料完全燃烧后产生的热量，分为高热值和低热值。天然气 主要成分的热值： 汽油的低热值为4.44X104kJ／kg。天然气的单位重量热值高于汽油。按体积计量计算，１立方米天然气的热值高于一升汽油的热值。 天然气的特性（3）3、状态、沸点：在常温、常压下，天然气为气体状态；甲烷的沸点-162°C，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。

天然气的特性（4）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）。

天然气的特性（5） 5、点火（爆-炸）极限：

气态的天然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。

天然气的点火上限和点火下限分别为5%和15%。

天然气的特性（6） 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、16.7。 相同质量的燃料完全燃烧，天然气需要更多的空气。 按照体积计算，天然气的理论空燃比约为和10：1。

天然气的特性（7） 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。

天然气的特性（8） 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630—730度； 汽油的自燃温度为220—471度；

较高的自燃温度表明天然气的安全性好于汽油。

天然气的特性（9） 9、起燃方式：

天然气自燃温度高，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。 天然气在汽车上使用一般采取两种方式工作：

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； 在柴油／天然气双燃料车上，在天然气工作时，一般喷射少量的

柴油，利用被压燃的柴油点燃天然气的工作方式。

车用天然气技术要求 天然气的储存

常温、常压下的天然气密度非常低，为有效的储存天然气，一般

采用以下方式储存天然气，以提高天然气的储存压力： 1、压缩天然气——Compressed Natural Gas简称CNG（压缩天然气），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）；

2、液化天然气——Liquefied Natural Gas简称LNG（液化天然气），液化后的天然气的密度是常温、常压下的气态天然气密度

的625倍；

3、吸附天然气——Adsorbed Natural Gas简称ANG（吸附天然气），储存的能量密度介于CNG和LNG之间，且储存压力大为降

低（在4MPa左右）。

二、天然气汽车

天然气汽车的分类（按储存方式分）

1、压缩天然气汽车——Compressed Natural Gas Vehicle简称CNGV，

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储存的天然气量相对较少，且储存容器的重量造成整车重量增加很

多。

2、液化天然气汽车——Liquefied Natural Gas Vehicle简称LNGV，天然气的储存密度大为增加，但整车成本增加很多，且储存容器的热交换，造成容器内的压力升高，在一定条件下，将向外界排出天

然气，以避免容器内的压力升高，，保证安全使用

3、吸附天然气汽车——Adsorbed Natural Gas Vehicle 简称ANGV，天然气储存的一个研究方向，目前还没有成熟的产品投入商业使用。

天然气汽车分类（按使用燃料种类）

1、单一燃料的CNG汽车：

使用按照CNG特性设计的发动机，整车性能大为提高，但由于使用

条件的限制，使用量较少，单车成本高；

2、汽油—CNG两用燃料汽车：

在汽油车的基础上增加CNG系统而成的既能使用CNG、又能使用汽油的两用燃料车；目前广泛使用，改装方便、成本低，但整车性能下

降较多。

3、柴油—CNG双燃料汽车：

在柴油车上增加CNG系统而成的能够单独使用汽油，又能使用CNG—柴油混合燃料的双燃料车。控制较为复杂，天然气的替代率低、成

本相对较高。 天然气汽车特点（1） 1、排放性能：

口，整体为无缝结构；

CNG储气瓶种类

1、钢瓶—由无缝钢管经特殊工艺加工而成，重量大，价格便宜，不

适合在小型车上使用；

2、复合材料气瓶—钢质和铝合金内衬，外部环向、纵向缠绕玻璃纤维或碳纤维。与钢瓶相比，重量约少30％—50％，但价格较高。主

要类型有整体缠绕和半缠绕等几种类型。

JIEDA电喷车使用的储气瓶 1、储气瓶一般布置在行李箱的里端；

2、根据JIEDA车行李箱的容积，匹配了水容积为50或55升的储气

瓶。

按照最大充装压力20MPa计算，50和55升储气瓶的最大充装量为10

和11立方米天然气 （标准状态下）。

充气阀

1、充装CNG 时，与加气枪连接的接口； 2、充气阀结构：快装式、插销式；

3、根据不同地区的要求，JETTA 两用燃料车采用快装式或插销式充

气阀；

4、充气阀内部结构为单向阀结构； 5、充气阀外端为与加气枪连接的接口；

6、充气阀内端为与充气管路（D6X1钢管）连接的接口

插销式充气阀结构

快装式充气阀结构 减压器结构和功能（1）

1、从储气瓶输送出的最大压力为20MPa的CNG ，使用过程中压力在不断变化中，不能满足发动机工作的需要，需要通过减压器将其状态

进行调节；

2、减压器的主要功能：将由储气瓶输出的最大压力为20MPa的CNG 调

节成满足发动机工作需要的具备一定压力的天然气；

3、完成以上功能主要是CNG进行减压和调节：将CNG 压力调节至符

合发动机工作需要的压力（减压过程） 减压器（蒸发器）结构和功能（2） 4、减压过程为吸热过程，需要吸收大量的热量；

5、为保证减压器的正常工作，将发动机循环水引入减压器内，为减

压过程提供热量；

6、在环境温度过低时使用CNG ，一方面对发动机不利，同时不能为

减压过程提供充足的热量，将导致工作不稳；

7、通过减压器上的温度传感器测量其温度，通过设定，在温度低于限值时，只能使用汽油工作，温度升高到限值以上后，才能使用CNG ；

减压器（蒸发器）结构和功能（3）

8、在CNG的稳压腔上设有电磁截止阀，在停车或使用汽油工作时，电磁截止阀关闭，同时一级进口关闭；在使用CNG工作时，电磁截止

阀打开；

9、Dream XXI 燃气喷射系统配置的减压器为R89/I型；

10、R89/I型减压器为两级式结构

11、R89/I型减压器一级减压腔，CNG 在进入该腔后，压力降低到

2.3Bar；

12、R89/I 型减压器二级为稳压腔，一级腔输送来的低压天然气，经过调节后，通过稳压结构的作用，输出1.9Bar 稳定压力的天然气。

减压器（蒸发器）结构和功能（4）

13、为保证怠速时的稳定性和最佳的混合比，可将发动机进气管处的

进气压力引入一级腔的平衡室，调节工作过程。

14、 为避免因温度变化过大引起的工作不稳，在循环水的出口处，安装有恒稳结构，保证在正常状态下减压器腔内温度的恒定；在安装时需保证正确的循环水流动方向，否则将造成循环水不能流动，造成

系统工作不稳；

15、为避免因减压器故障造成的腔内压力异常升高，在一级腔内设有

安全保护阀。

16、在CNG进入一级腔之前的高压部分设有CNG过滤器

减压器（R89/I）结构 减压器一级腔结构(1) 减压器一级腔结构(2) 减压器一级腔结构(3) 减压器循环水腔道 减压器一级腔

减压器二级腔（稳压腔）结构(1) 减压器二级腔（稳压腔）结构(2)

减压器二级腔（稳压腔）

恒温结构 安全阀结构 压力调节结构 高频电磁阀组

? 燃料供给的执行部件； 完成共轨和喷嘴的功能；?

? 利用4个高频电磁阀控制每一只气缸的燃料供应； ? 按照控制器的指令，依照气缸的工作顺序，依次打开对应气缸的高频电磁阀，供应与发动机吸入空气量对应数量的燃料； ? 安装时需要按照从左到右或从有到左的顺序，控制一缸至

四缸的燃料喷射；

? 确定一缸的原则：在控制系统中的一缸汽油喷射信号决定

了发动机一缸的位置。

高频电磁阀组结构 2、CNG供给控制系统 燃气工作的基本要求（1）

1、在两用燃料车上，增加的燃气系统只是根据发动机的需要定时、定量的向发动机供应燃气，发动机正常工作需要的点火、怠速等控

制还需要汽油系统进行控制；

2、为保证发动机正常的工作，发动机各个传感信号必须处在正常的

状态，包括汽油喷射信号、氧传感器信号等；

燃气工作的基本要求（2）

3、在使用CNG时，必须切断汽油的喷射动作。切断汽油喷射动作的同时，正常的汽油喷射信号也被切断，在这种情况下，汽油ECU将判断出汽油喷射停止，将不会正常的工作。为了避免在使用CNG时出现这种不正常的现象，使汽油ECU保持在正常工作状态，必须在切断汽油喷射的同时，向汽油ECU输入模拟的汽油喷射信号。

燃气工作的基本要求（3） 4、氧传感器信号的控制：

? CNG控制系统与汽油控制系统共用氧传感器。 ? 发动机在使用CNG时的控制过程与使用汽油时是有所差别

的。

? 在使用CNG时，氧传感器信号直接输入CNG控制系统。 ? 汽油ECU如果长时间得不到氧传感器信号，ECU将判断混合气过浓或过稀，将在内部记录故障码，从而影响ECU的正常工作，

特别在使用汽油时，将严重影响汽油的工作过程。

燃气工作的基本要求（3）

? 如果同时将氧传感器信号输入CNG控制系统和汽油ECU，汽油ECU的自学习功能将记忆下使用CNG时的状态。在转换到使用

汽油价/(元.l⒈)3.003.003.00天然气价/(元.m⒊)2.202.202.20日燃料费用/(d⒈)汽油30614490天然气2059959天然气汽车日节约燃料费用/(元.d⒈)1014531天然气汽车年节约燃料费用/元.a⒈36 3601620011160由表1可知，使用压缩天然气作为汽车燃料有明显的经济效益。如政府给予政策上的倾斜，经济效益将更加显著。利用市场价格杠杆作用，压缩天然气汽车的发展前景将十分广阔。4、几点建议压缩天然气作为一种新型的汽车燃料，人们对其认识还有一个过程，故推广普及压缩天然气汽车的难度还比较大。但由于其减少汽车尾气污染、保护环境的社会效益和节约能源、降低汽车运行成本的经济效益都很显著，发展势头十分强劲。因此，急需解决好以下几个问题。大力开展宣传活动，提高人们的环境保护意思，增强环保责任感，让更多的人了解压缩天然气汽车，使用压缩天然气汽车。尽快制定出台压缩天然气汽车的有关标准、安全措施和相应的法规政策。对市内运营的工交车、出租车实行强制改装压缩天然气汽车，用法律来保护生态环境，保护人类的健康。为扶植压缩天然气汽车的发展，政府制定一系列相关的优惠政策，积极引导、扶植压缩天然气汽车的发展。如政府补贴部分改装费用，减免有关税款，对加气站建设给予低息或无息贷款等来加快推广发展步伐。加强气站的建设[7~9]。对加气站项目，在审批、征地、施工等方面提供便利。压缩天然气汽车也是绿色工程，在兰州市区用地紧张的状况下，允许加气站占用绿地和兰州滨河路风情线，建设造型美观与绿地美化相称的加气站。对公用事业部门的工程车(报价 图片 4S店)、垃圾清运车、风情线旅行车等提出

要求，在限定时间内使用压缩天然气作燃料。 天然气临界温度-161.5℃

天然气气瓶瓶色棕色，字样白色（GB7144-1999）

2、经过一段时间后，修改汽油MAP 图中的喷油时间，导致混合气偏浓或偏稀 ，发动机动力性降低，燃料消耗量显著增加，排放恶化。 在JETTA 车上必须采用动态的模拟信号，方可满足在不同工况下的

使用需要。

适应JETTA车的汽油反馈动态模拟信号

Dream XXI 燃气喷射系统采用了汽油反馈动态模拟信号 汽油反馈动态模拟信号利用汽油MAP 图实时动态调节模拟信号

设置程序中的汽油喷射时间表

汽油MAP图 模拟信号 模拟信号控制流程 模拟信号控制过程

1、采集一缸喷油信号反映的汽油喷射时间；

2、讲汽油喷射时间与汽油MAP图中对应的喷射时间比较，计算修正

系数；

3、观察修正系数的变化情况，如果修正系数向变大的方向发展，表明汽油喷射时间在加大，模拟信号偏稀，此时控制器输出偏浓的模拟信号，汽油ECU在得到偏浓模拟信号后，将减少喷射时间，修正系数减小；反之，如果修正系数向变小的方向发展，表明汽油喷射时间在减小，模拟信号偏浓，此时控制器输出偏稀的模拟信号，汽油ECU在得到偏稀模拟信号后，将增加喷射时间，修正系数增大。如果修正系数在某一值上下震荡，表明模拟信号合适，此时控制器

输出的是标准模拟信号。 启动、转换方式的选择

Dream XXI 燃气喷射系统提供了三种启动、转换方式（转换开关在

CNG档位）：

1、汽油启动、加速转换方式：发动机使用汽油启动后，将发动机转

速升高到设定的转速后， 自动转换到使用CNG工作； 2、汽油启动、减速转换方式：发动机使用汽油启动后，将发动机转速升高到设定的转速后，再松开油门踏板，当转速下降到设定转速

以下时，自动转换到使用CNG工作；

3、CNG 直接启动方式：转换开关在CNG 工作档位时，将使用CNG 直

接启动。 启动、转换方式的选择 转换开关在汽油档位时的启动方式：

转换开关在汽油档位时，将使用汽油直接启动发动机，与普通的汽

油汽车完全相同。

汽油-CNG 的转换方式

与启动方式相对应，在使用汽油工作过程中如需要转换到使用CNG

工作，有三种转换方式：

1、加速转换方式：转换开关切换到CNG 工作位置，将发动机转速升

高到设定的转速后， 自动转换到使用CNG工作；

2、减速转换方式：转换开关切换到CNG 工作位置，将发动机转速升

高到设定的转速后，再松开油门踏板，当转速下降到设定转速以下

时，自动转换到使用CNG工作；

3、CNG 直接启动方式：当将转换开关由汽油位置切换到CNG 工作位

置时，自动转换到使用CNG工作。

捷达CNG两用燃料车的启动、转换方式

为保证在长时间使用CNG 时，捷达两用燃料车上的汽油系统处于正

常的状态，选择使用了汽油启动的方式；

当采用加速转换方式时，车辆在行驶过程中进行转换时，由于燃料切换过程中短暂的停顿，可能给驾驶员造成不舒适的感觉，为此选

择使用减速转换方式；

捷达CNG两用燃料车采用的启动、转换方式为：

汽油启动、减速转换方式

汽油-CNG 的转换过程

1、发动机使用汽油工作：转换开关在汽油工作位置，汽油工作指示

灯亮；

2、转换开关切换到CNG 工作位置：发动机使用汽油工作，汽油工作

指示灯亮、CNG工作指示灯闪烁；

3、踩下油门踏板，发动机转速升高到设定的转换转速以上：发动机

使用汽油工作，汽油和CNG工作指示灯亮；

4、松开油门踏板，油门踏板回到怠速位置，发动机转速下降到设定的转换转速，自动转换到使用CNG工作：汽油工作指示灯灭、CNG

工作指示灯亮。 汽油- CNG的转换条件

当发动机温度偏低时，循环水可能不能为减压器工作提供充足的热

量，可能引起发动机不稳定工作；

此时使用CNG工作，也可能引起发动机的过度磨损，减少发动机的使用寿命。因此，通过设定，保证在发动机温度偏低时只能使用汽

油工作。 设定的条件：

1、温度：当减压器测量的减压器腔内温度低于设定值时，系统不能

转换到使用CNG工作；

2、时间：发动机启动后，在设定的时间内，发动机只能使用汽油工

作，不能转换到使用CNG工作。 汽油- CNG的转换条件设定

1、转换转速： 1800RPM； 2、转换温度： 30

度； 3、转换时

间： 0秒。

其他功能介绍

1、超速保护：防止发动机转速过高损坏发动机；

2、CUT-OFF功能：发动机返回怠速、减少燃料消耗、改善排放性能；

3、加速加浓：保证发动机具有良好的加速性能； 4、急加速瞬间减油功能：改善驾驶平顺性； 5、减速瞬间减油功能：改善驾驶平顺性； 6、最大功率功能：提高大负荷、高速工况下的动力性；

7、自学习功能：适应发动机工况的变化；

8、温度补尝功能：对低温条件下补尝因燃料特性而引起的对空燃比

的影响。

模拟器线路连接

模拟器线束与汽油喷嘴的插接

压力传感器安装 点火提前角调节器

使用天然气工作时，点火系统由汽油ECU控制，点火提前的时间与汽

油工作时基本相同；

天然气性质稳定，燃烧速度慢，比汽油需要更大的点火提前时间； 点火提前角调节器的主要功能是在使用天然气工作时，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 控制的点火时间。

点火提前角角调节器的接线原理 点火提前角调节器的设置（1）

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