新能源汽車結(jié)構(gòu)與維修 課件 任務(wù)13 豐田Mirai燃料電池電動汽車的使用維護(hù)、任務(wù)14 壓縮天然氣汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)

任務(wù)13豐田Mirai燃料電池電動汽車的使用維護(hù)模塊7燃料電池電動汽車的結(jié)構(gòu)與維護(hù)學(xué)習(xí)目錄1任務(wù)接受2學(xué)習(xí)目標(biāo)3任務(wù)準(zhǔn)備4任務(wù)實(shí)施5任務(wù)總結(jié)任務(wù)13豐田Mirai燃料電池電動汽車的使用維護(hù)

劉先生購買第二代豐田Mirai燃料電池電動汽車。交車時，4S店派出了售后服務(wù)工程師就車輛的使用與日常維護(hù)進(jìn)行了培訓(xùn)與指導(dǎo)。任務(wù)接受1.能夠描述燃料電池電動汽車的定義與分類。2.能夠解釋燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。3.能夠描述燃料電池電動汽車電動使用注意事項(xiàng)。4.能夠進(jìn)行燃料電池電動汽車的維護(hù)。5.培養(yǎng)愛護(hù)環(huán)境良好的品德、低碳生活的價值觀。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)準(zhǔn)備13.1燃料電池電動汽車使用與維護(hù)準(zhǔn)備1.培訓(xùn)計劃1）介紹燃料電池電動汽車基本知識。2）介紹豐田Mirai汽車的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。3）豐田Mirai汽車的使用。4）豐田Mirai汽車的日常維護(hù)。2.設(shè)備與材料準(zhǔn)備（表13-1）表13-1維護(hù)設(shè)備與材料準(zhǔn)備名稱數(shù)量名稱數(shù)量豐田Mirai汽車1輛使用說明書1本/組汽車舉升機(jī)1臺/組常規(guī)拆裝工具1套/組600V絕緣手套1套/組輪胎氣壓表1個/組冷卻液防凍冷卻液1罐/組制動液1罐/組工具盆1套/組手套、抹布等1批/組任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

1.燃料電池電動汽車定義及特點(diǎn)

（1）定義

燃料電池電動汽車（FuelCellElectricVehicle，簡稱FCEV），它是以燃料電池作為單一動力源或是以燃料電池系統(tǒng)與可充電儲能系統(tǒng)作為混合動力源的電動的汽車。任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

1.燃料電池電動汽車定義及特點(diǎn)

（2）特點(diǎn)1）零排放，不污染環(huán)境。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水；2）能量轉(zhuǎn)化效率高。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)60～80%，為內(nèi)燃機(jī)的2～3倍；3）氫燃料來源廣泛，可以從可再生能源獲得，不依賴石油燃料。4）燃料電池成本過高，而且燃料的存儲和運(yùn)輸按照目前的技術(shù)條件來說非常困難。5）燃料電池汽車的技術(shù)復(fù)雜，發(fā)展較為緩慢，短時間內(nèi)還無法替代傳統(tǒng)汽車。任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

2.FCEV基本組成結(jié)構(gòu)與工作原理

（1）基本結(jié)構(gòu)

FCEV一般由燃料罐、燃料電池、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)和蓄電池組等部分構(gòu)成（圖13-1所示）。

圖13-1FCEV基本組成結(jié)構(gòu)任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

2.FCEV基本組成結(jié)構(gòu)與工作原理

（1）基本結(jié)構(gòu)1）燃料電池組是FCEV的電源，由多個1V以下的燃料電池串連組成，是一種將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能通過電極反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。以質(zhì)子交換膜燃料電池為例，單體燃料電池主要由質(zhì)子交換膜、催化劑層、氣體擴(kuò)散層、陽極和陰極等組成，如圖13-2所示。

圖13-2單體燃料電池的組成

任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

2.FCEV基本組成結(jié)構(gòu)與工作原理

燃料電池工作時，外界不斷供給氫氣往陽極，供給空氣往陰極（圖13-3），在催化劑（鉑、多孔石墨等）作用下，產(chǎn)生如下反應(yīng)：

圖13-3燃料電池的工作原理

任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

2.FCEV基本組成結(jié)構(gòu)與工作原理

2）控制系統(tǒng)（圖13-4）用于控制燃料電池堆的反應(yīng)過程（起動、反應(yīng)、輸出電能的調(diào)整、停止等）和電動機(jī)的運(yùn)行過程，所有工作狀態(tài)由各種傳感器采集，集中反饋到整車控制器，由各控制器控制燃料電池組和驅(qū)動電機(jī)以及儲氫罐安全運(yùn)行。

圖13-4燃料電池汽車工作狀態(tài)監(jiān)控管理任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

2.FCEV基本組成結(jié)構(gòu)與工作原理

3）驅(qū)動系統(tǒng)。燃料電池的電流需要經(jīng)過專用的大功率動力DC/DC轉(zhuǎn)換器，將燃料電池產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)壓的直流電流，然后經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換為交流電輸送給驅(qū)動電動機(jī)，驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。4）輔助動力系統(tǒng)。通常在FCEV上還要裝配一個蓄電池組作為輔助電源，其作用：①用于FCEV快速起動；②用于儲存FCEV在再生制動時反饋的電能；③為電動汽車控制系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等電氣設(shè)備提供低壓電源。任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

2.FCEV基本組成結(jié)構(gòu)與工作原理

（2）FCEV的工作原理

如圖13-5所示，由燃料罐不斷地供給燃料，燃料電池把燃料氧化的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生的直流電經(jīng)過控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動電機(jī)，經(jīng)傳動系統(tǒng)驅(qū)動車輪。圖13-5FCEV的工作原理任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識3.燃料電池汽車的分類

（1）按燃料類別和反應(yīng)機(jī)理

可分為氫型、碳型、氮型和有機(jī)物型燃料電池，其中以氫氣、甲醇、聯(lián)氨、一氧化碳等為燃料的電池統(tǒng)稱為氫氧燃料電池，還有以鋁、鎂、鋰和鋅等輕金屬為燃料的金屬燃料電池。

（2）按電池工作溫度

可分為高溫燃料電池、中溫燃料電池和常溫燃料電池。

（3）按電解液類別

燃料電池主要有質(zhì)子交換膜燃料電池、堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固態(tài)氧化物燃料電池。各種類型燃料電池對比如表13-2所示。任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識3.燃料電池汽車的分類

表13-2各種類型燃料電池對比任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識1）質(zhì)子交換膜燃料電池（ProtonExchangeMembraneFuelCell，PEMFC）采用氟系高分子膜作為電解質(zhì)，工作溫度60~100℃。單體燃料電池由質(zhì)子交換膜、催化劑層、氣體擴(kuò)散層、雙極板（陰極、陽極）四種基本元件組成（圖13-6）。

圖13-6質(zhì)子交換膜燃料電池組成

工作時，氫在陽極被轉(zhuǎn)變成氫離子的同時釋放出電子，電子通過外電路回到電池陰極，與此同時，氫離子則通過電池內(nèi)部高分子膜電解質(zhì)到達(dá)陰極。在陰極，氧氣轉(zhuǎn)變?yōu)檠踉?，氧原子得到從陰極傳過來的電子變成氧離子，和氫離子結(jié)合生成水。任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識2）熔融碳酸鹽燃料電池(MoltenCarbonateFuell，MCFC)，這種電池使用溶化的碳酸鹽（碳酸鋰、碳酸鉀）作為電解質(zhì)，由多孔陶瓷陰極、多孔陶瓷電解質(zhì)隔膜、多孔金屬陽極、金屬極板構(gòu)成的燃料電池。工作溫度600~700℃，高溫下，這種鹽就會溶解，產(chǎn)生碳酸根離子，從陰極流向陽極，與氫結(jié)合生成水、二氧化碳和電子。電子然后通過外部回路返回到陰極，在這時過程中發(fā)電（圖13-7）。

圖13-7溶融碳酸鹽燃料電池工作原理

任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識3）固態(tài)氧化物燃料電池（SolidOxideFuelCell，SOFC)，屬于第三代燃料電池，是一種在中高溫下直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學(xué)能高效、環(huán)境友好地轉(zhuǎn)化成電能的全固態(tài)化學(xué)發(fā)電裝置。其單電池由陽極、陰極和固體氧化物電解質(zhì)組成（圖13-8）

在這種燃料電池中，在陰極發(fā)生氧化劑（氧或空氣）的電還原反應(yīng)，即氧氣接觸電子后生成氧離子（O2-），O2-進(jìn)入電解質(zhì)借助電解質(zhì)中的氧空位向陽極遷移。氧的電還原反應(yīng)可由下式表示：

圖13-8固態(tài)氧化物燃料電池工作原理任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

在陽極發(fā)生燃料（氫或富氫氣體）的電氧化反應(yīng)，即氫與經(jīng)電解質(zhì)傳導(dǎo)過來的氧離子O2-反應(yīng)生成水，同時外電路釋放電子，電子經(jīng)外電路到達(dá)陰極。氫的電氧化反應(yīng)可由下式表示：電池的總反應(yīng)是氧與氫反應(yīng)生成水：

圖13-8固態(tài)氧化物燃料電池工作原理任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

4）磷酸燃料電池（PhoshoricAcidFuelCell，PAFC），是當(dāng)前商業(yè)化發(fā)展得最快的一種燃料電池。

圖13-9磷酸燃料電池工作原理任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識5）堿性燃料電池（AlkalimeFuelCell，AFC)，該電池用堿性液體氫氧化鉀等作為電解質(zhì)，工作溫度是室溫，是早期開發(fā)的產(chǎn)品。

AFC以氫為燃料，純氧或者脫除微量二氧化碳的空氣為氧化劑。工作原理如圖13-10所示。

圖13-10堿性燃料電池工作原理任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

4.豐田Mirai燃料電池汽車的結(jié)構(gòu)原理（1）基本結(jié)構(gòu)

豐田Mirai汽車外觀與動力搭載如圖13-11所示，燃料電池與能量控制單元布置于車輛前艙區(qū)域，3個高壓氫罐被設(shè)計在座艙底部呈T形布置，驅(qū)動電機(jī)與動力電池位于后軸區(qū)域。

圖13-11第二代豐田Mirai汽車任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

4.豐田Mirai燃料電池汽車的結(jié)構(gòu)原理（2）工作原理

豐田Mirai汽車工作原理如圖13-12所示，氫氣與空氣中的氧氣在燃料電池發(fā)生化學(xué)反生產(chǎn)生電能和水，電能驅(qū)動汽車行駛。

圖13-12豐田Mirai汽車工作原理任務(wù)實(shí)施13.2燃料電池電動汽車的基本知識

4.豐田Mirai燃料電池汽車的結(jié)構(gòu)原理（2）工作原理

如圖13-13所示，豐田Mirai汽車是一輛汽車，還可以作為一個移動電站，在家里停電的緊急情況下，可以用它為用電器供電，最大可以提供9Kw功率。

圖13-13Mirai汽車為室內(nèi)供電任務(wù)實(shí)施13.3燃料電池電動汽車的使用維護(hù)1.燃料電池電動汽車的使用以豐田Mirai汽車為例，與傳統(tǒng)汽車不同，使用時應(yīng)注意問題如下：1）應(yīng)熟讀車輛使用說明書，熟悉駕駛室配置（圖13-14）及各操縱機(jī)構(gòu)使用。

圖13-14豐田Mirai汽車駕駛室配置1-轉(zhuǎn)向信號燈操縱桿和燈光按鈕2-多信息顯示屏3-儀表4-刮水器和車窗清洗按鈕5-緊急閃光燈按鈕6-多媒體顯示屏7-空調(diào)系統(tǒng)控制面板8-機(jī)艙蓋開啟按鈕9-轉(zhuǎn)向盤位置調(diào)整按鈕10-起動按鈕11-變速桿12-行李艙開啟按鈕任務(wù)實(shí)施13.3燃料電池電動汽車的使用維護(hù)1.燃料電池電動汽車的使用2）應(yīng)熟悉汽車信息顯示屏的各種信息（圖13-15），尤其是與傳統(tǒng)汽車不同的信息。汽車信息顯示屏用于顯示燃油效率相關(guān)信息和各種類型的駕駛相關(guān)信息，還可用于更改顯示設(shè)置和其他設(shè)置。左側(cè)為氫燃料計量表，中間為行車電腦信息顯示區(qū)域，右側(cè)是擋位指示燈等。當(dāng)車輛啟動后，系統(tǒng)進(jìn)行自檢的同時，將會亮起各種指示燈。

圖13-15汽車信息顯示屏1-氫燃料計量表2-行車電腦信息顯示區(qū)域3-車速表4-時間5-擋位指示表6-車外環(huán)境溫度7-里程表和行程表任務(wù)實(shí)施13.3燃料電池電動汽車的使用維護(hù)1.燃料電池電動汽車的使用

圖13-16行車電腦信息顯示區(qū)域任務(wù)實(shí)施13.3燃料電池電動汽車的使用維護(hù)1.燃料電池電動汽車的使用表13-5顯示燃料電池系統(tǒng)狀態(tài)

圖13-17FC系統(tǒng)顯示與環(huán)保評定任務(wù)實(shí)施13.3燃料電池電動汽車的使用維護(hù)2.燃料電池電動汽車的維護(hù)（1）充氫

充氫口在汽車左后方（圖13-18），氫壓力為70MPa，充氫瞬時最高壓力是87.5MPa。充氫注意點(diǎn)如下：

1）充氫前，車窗和車門關(guān)閉，關(guān)掉能量按鈕，掛停車制動檔，關(guān)掉燈光。

2）充氫時，不要把香煙等明火靠近。

充氫時，充入的氣體很冷，充氫管和汽車充氫口的表面也會變的很冷，甚至表面會產(chǎn)生霜，剛剛充完氫后，不要用手去摸充氫管或者汽車充氫口，手有可能被凍傷。

3）不要使用指定以外的燃料，可能會產(chǎn)生故障。

4）充氫完成后必須把蓋子蓋上，如有異物進(jìn)入燃料充氫口，可能會產(chǎn)生氫泄漏等故障。

任務(wù)實(shí)施13.3燃料電池電動汽車的使用維護(hù)2.燃料電池電動汽車的維護(hù)（2）充電豐田Mirai是燃料電池堆給驅(qū)動用電池充電，不需要從車外充電，但是，車輛長時間放置的話，電池會有少量的放電，所以至少需要2-3個月充電30min或者行駛16km。萬一電池的電全部放完了，燃料電池系統(tǒng)不能啟動了，應(yīng)聯(lián)系豐田4S店。任務(wù)實(shí)施13.3燃料電池電動汽車的使用維護(hù)2.燃料電池電動汽車的維護(hù)

（3）洗車時的注意點(diǎn)

1）電機(jī)室內(nèi)不要用水清洗，電器部分接觸到水，會引發(fā)車輛火災(zāi)。

2）前擋風(fēng)玻璃清洗時雨刮按鈕要打在OFF檔。如果打在AUTO檔，可能會導(dǎo)致雨刮運(yùn)動，產(chǎn)生夾到手等事故。

3）充燃料口的蓋子可以拿下來清洗，但是不能直接用水來沖洗充燃料的口，如果充燃料口有水進(jìn)入，會有引起故障。

4）用高壓洗車機(jī)的時候噴嘴的前端不能接近燃料電池堆、驅(qū)動產(chǎn)品、轉(zhuǎn)向器、懸架、制動部分的連接部，因?yàn)樗畨焊叩脑?，產(chǎn)品容易受到損傷。任務(wù)實(shí)施13.3燃料電池電動汽車的使用維護(hù)2.燃料電池電動汽車的維護(hù)

（5）維修

1）更改出廠模式的時候，一定要去豐田4S店，因?yàn)槭褂昧烁邏弘姡赡軙?dǎo)致重大的傷害。

2）要確認(rèn)電機(jī)室內(nèi)不要忘記工具和抹布，一旦檢查或者清掃使用的工具或者抹布忘在電機(jī)室內(nèi)了，會成為造成故障的原因，或者電機(jī)室內(nèi)的高溫引起車輛火災(zāi)。

3）更換電池的時候請使用車輛要求的專用電池，因?yàn)閺碾姵乩锂a(chǎn)生的氫一旦到室內(nèi)，可能會引起爆炸，如果要更換電池請回豐田銷售店。

電池更換要注意：濕淋淋的手不要換電池，會造成生銹；換電池時，電池以外的產(chǎn)品不要移動；不要弄彎電極。任務(wù)實(shí)施13.3燃料電池電動汽車的使用維護(hù)2.燃料電池電動汽車的維護(hù)

（6）車載充電

在中控屏的下方設(shè)計一塊手機(jī)無線充電面板。中央扶手箱內(nèi)有兩個USB電源接口和一個12V的點(diǎn)煙器。在后排中間下方有2個USB電源接口。在行李箱配備1個1500W的220V交流插座，如圖13-19所示，其適用多種電器產(chǎn)品，可以應(yīng)對一般家庭4天的供電。

圖13-19220V交流插座任務(wù)實(shí)施13.3燃料電池電動汽車的使用維護(hù)2.燃料電池電動汽車的維護(hù)（7）FCEV汽車供電常見故障表13-7FCEV供電常見故障1.FCEV是通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿母咝拾l(fā)電裝置的汽車。2.FCEV一般由燃料罐、燃料電池、控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)和蓄電池組等部分構(gòu)成。3.體燃料電池主要由質(zhì)子交換膜、催化層（催化劑）、氣體擴(kuò)散層、陽極和陰極等組成。燃料電池工作時，外界不斷供給陽極氫氣，供給陰極空氣，在催化劑（鉑、多孔石墨等）作用下，陽極氫原子中的電子被分離出來，在陰極吸引下，在外電路形成電流，失去電子的氫離子，在正極與氧及電子結(jié)合為水。4.FCEV按照電解質(zhì)的類型可分為質(zhì)子交換膜燃料電池、磷酸型燃料電池、熔融碳酸型燃料電池、固體氧化物燃料電池、堿性燃料電池等幾種型式。5.豐田第二代MIRAI汽車配套的燃料電池堆精簡了尺寸，容積從33L降至24L，質(zhì)量從41kg降至24kg，實(shí)現(xiàn)輕量化的同時，最大輸出功率從114kW提升128kW，改善率達(dá)到15%，功率密度提升至5.4kW/L。6.燃料電池汽車使用維護(hù)應(yīng)詳細(xì)閱讀使用說明書。任務(wù)總結(jié)感謝聆聽！任務(wù)14壓縮天然氣汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)模塊8燃?xì)馄嚨慕Y(jié)構(gòu)與使用維護(hù)學(xué)習(xí)目錄1任務(wù)接受2學(xué)習(xí)目標(biāo)3任務(wù)準(zhǔn)備4任務(wù)實(shí)施5任務(wù)總結(jié)任務(wù)14壓縮天然氣汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)

客戶培訓(xùn)：出租車公司在主機(jī)廠訂購了一批CNG雙燃料汽車，針對CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)，主機(jī)廠將派出工程師對車隊(duì)司機(jī)和技師進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。任務(wù)接受1.能夠描述燃?xì)馄嚨暮x、特點(diǎn)與分類。2.能夠解釋壓縮天然氣汽車燃料供給系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。3.能夠進(jìn)行壓縮天然氣汽車燃料供給系統(tǒng)的正確使用和維護(hù)。4.能夠解釋氫氣汽車燃料供給系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。5.培養(yǎng)合作實(shí)訓(xùn)、嚴(yán)謹(jǐn)工作的職業(yè)道德與安全、環(huán)保意識。學(xué)習(xí)目標(biāo)任務(wù)準(zhǔn)備信息收集1.燃?xì)馄嚰捌浞诸?.壓縮天然氣汽車特點(diǎn)3.CNG汽車燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理4.CNG發(fā)動機(jī)主要零部件結(jié)構(gòu)原理信息收集14.1壓縮天然氣汽車燃料供給系統(tǒng)信息的收集

以可燃?xì)怏w為燃料的汽車稱為燃?xì)馄?。目前常用的燃?xì)馄囉袎嚎s天然氣汽車、液化天然氣汽車、液化石油氣汽車。它們分別以壓縮天然氣、液化天然氣、液化石油氣為燃料。也有與傳統(tǒng)汽油、柴油配合使用的，稱為雙燃料汽車。1.燃?xì)馄嚰捌浞诸愋畔⑹占?4.1壓縮天然氣汽車燃料供給系統(tǒng)信息的收集

壓縮天然氣汽車（CompressedNaturalGasVehicle，簡稱CNGV）使用的燃料是壓縮的天然氣，是天然氣壓縮到20MPa并以氣態(tài)儲存在容器中。CNGV特點(diǎn)如下。

1）有害氣體排放低。

2）熱效率高。

3）冷起動性和低溫運(yùn)轉(zhuǎn)性能良好。

4）可以燃用稀混合氣。

5）延長潤滑油更換周期。

6）儲運(yùn)性能差。

7）一次充氣的續(xù)駛里程短。

8）動力性能有所下降。2.壓縮天然氣汽車特點(diǎn)信息收集14.1壓縮天然氣汽車燃料供給系統(tǒng)信息的收集

(1)CNG汽車燃料供給系統(tǒng)的總體組成

如圖14-1所示，CNG汽車燃料供給系統(tǒng)主要有燃料供給系統(tǒng)和電控系統(tǒng)兩大部分組成。前者主要由天然氣瓶、充氣閥、高壓燃料切斷閥、高壓減壓閥、壓力表、燃?xì)鈱?dǎo)軌及噴氣嘴等組成，實(shí)現(xiàn)燃料壓縮天然氣的隨車儲存、在各種管路內(nèi)輸送、充裝和向發(fā)動機(jī)噴射等功能；后者主要由氣體壓力傳感器、溫度傳感器、電子節(jié)氣門以及燃?xì)怆娔X等，與原車的ECU配合，實(shí)現(xiàn)燃料CNG的定時定量噴射。如果帶廢氣渦輪增壓，則結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。

3.CNG汽車燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理圖14-1CNG汽車發(fā)動機(jī)的總體組成信息收集14.1壓縮天然氣汽車燃料供給系統(tǒng)信息的收集

（2）CNG發(fā)動機(jī)基本原理

如圖14-2所示，發(fā)動機(jī)工作時，高壓的壓縮天然氣從儲氣瓶出來，經(jīng)過天然氣濾清器過濾后，經(jīng)高壓電磁閥進(jìn)入高壓減壓閥，高壓電磁閥的開閉由ECU控制。高壓減壓閥的作用是將高壓的壓縮天然氣（工作壓力25MPa左右），經(jīng)過減壓加熱將壓力調(diào)整到0.7~0.9MPa。高壓天然氣在減壓過程中由于減壓膨脹，需要吸收大量熱量，為防止減壓器結(jié)冰，將發(fā)動機(jī)冷卻液引出到減壓閥對燃?xì)膺M(jìn)行加熱。經(jīng)減壓后的天然氣進(jìn)入燃?xì)鈱?dǎo)軌。3.CNG汽車燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

圖14-2CNG汽車發(fā)動機(jī)的總體組成信息收集14.1壓縮天然氣汽車燃料供給系統(tǒng)信息的收集

（2）CNG發(fā)動機(jī)基本原理

天然氣與空氣在進(jìn)氣歧管內(nèi)充分混合，進(jìn)入發(fā)動機(jī)缸內(nèi)，經(jīng)火花塞點(diǎn)燃進(jìn)行燃燒，火花塞的點(diǎn)火時刻由ECU控制，氧傳感器即時傳遞燃燒后的尾氣的氧濃度，ECU根據(jù)氧氣傳感器反饋的信號，及時修正天然氣噴射量。

3.CNG汽車燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理

圖14-2CNG汽車發(fā)動機(jī)的總體組成任務(wù)實(shí)施14.2CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)使用維護(hù)準(zhǔn)備1.維修設(shè)備與材料準(zhǔn)備（表14-1）表14-1

維修設(shè)備與材料名稱數(shù)量名稱數(shù)量化油器清洗劑1瓶/組CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)零部件1套/組漏氣檢測儀1臺/組手套、抹布等1批/組常規(guī)拆裝工具1套/組工作臺、零部件盤1套/組任務(wù)實(shí)施14.3CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)

1.使用注意事項(xiàng)

（1）出車前的例行檢查

1）檢查充氣量：接通全車電源，打開點(diǎn)火開關(guān)，將油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)按至“氣”的位置，檢查氣量顯示器指示的氣量。

2）檢查密封性：在出車前，除執(zhí)行通常例檢外，還必須對CNG供給系統(tǒng)供氣管路、接頭組件是否泄漏進(jìn)行檢查并聞有無臭味（天然氣已加臭）。

（2）發(fā)動機(jī)啟動

1）用CNG啟動：將油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“氣”的位置，按一般操作程序用CNG啟動汽車。起步時發(fā)動機(jī)水溫應(yīng)在60℃以上，擋位以低擋為宜。

2）用汽油啟動：將轉(zhuǎn)換開關(guān)按到“油”的位置，可按一般操作程序啟動。任務(wù)實(shí)施14.3CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)

（3）行駛中的燃料轉(zhuǎn)換

1）建議啟動后使用同一燃料進(jìn)行行駛。

2）進(jìn)行燃料轉(zhuǎn)換時，將會出現(xiàn)燃料供給的過渡期，此時發(fā)動機(jī)將出現(xiàn)轉(zhuǎn)速下降或輕微的停頓現(xiàn)象。所以若在行駛中進(jìn)行燃料的轉(zhuǎn)換，不得在交通擁擠、上下坡、轉(zhuǎn)彎或視線不好的地方進(jìn)行。任務(wù)實(shí)施14.3CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)

（4）駕駛注意的事項(xiàng)

1）雙燃料汽車停車時，應(yīng)選擇陰涼通風(fēng)處，防止暴曬，應(yīng)遠(yuǎn)離火源和熱源。

2）雙燃料汽車在行駛時如發(fā)現(xiàn)天然氣有泄漏現(xiàn)象，應(yīng)立即靠邊停車，關(guān)閉天然氣儲氣瓶閥，并讓管道中的天然氣用完；然后改用汽油將汽車開到加裝廠進(jìn)行處理，泄漏排除后方可繼續(xù)使用天然氣行駛。

3）如在行駛中萬一發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)迅速關(guān)閉電源和天然氣儲氣瓶閥，并隔離火源，立即用滅火器滅火。此外，應(yīng)迅速將現(xiàn)場人員疏散到安全地方（向上風(fēng)方向撤離）。排放高壓天然氣時，嚴(yán)禁現(xiàn)場明火。任務(wù)實(shí)施14.3CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)

（5）車輛的充氣與停放

充氣前，把乘客下在加氣區(qū)外，不能載客加氣；檢查有無泄漏，是否符合加氣條件。充氣結(jié)束，應(yīng)先關(guān)閉充氣閥手動截止閥，再撥出充氣槍接頭，插入防塵塞。檢查高壓管路、接頭有無漏氣現(xiàn)象。天然氣充裝氣瓶內(nèi)的壓力不得超過20MPa。

車輛停放時，必須檢查系統(tǒng)有無漏氣、損壞等現(xiàn)象，必須關(guān)閉電源開關(guān)，關(guān)閉天然氣儲氣瓶截止閥，用完管道里的余氣。

長期停放時，必須關(guān)閉電源開關(guān)和天然氣儲氣瓶開關(guān)。同時應(yīng)將天然氣用完，按汽油車的停放規(guī)定對車輛進(jìn)行停放。停在停車場或車庫里，保證通風(fēng)效果良好，必須有防火、防曝等安全設(shè)備和措施。嚴(yán)禁在封閉的車庫和廠房內(nèi)拆卸或維修天然氣供氣系統(tǒng)。任務(wù)實(shí)施14.3CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)

2.燃?xì)庀到y(tǒng)的維護(hù)

（1）日常維護(hù)(每日進(jìn)行)

1）檢查氣瓶、CNG高壓電磁閥、減壓器、噴射共軌等部件情況，安裝是否完好牢固，緊固已經(jīng)松動的緊固件。

2）檢查供氣軟管和噴射分配管是否泄漏。

3）檢查氣量，接通全車電源，打開點(diǎn)火開關(guān)，檢查氣量顯示器指示的氣量。

4）檢查供氣系統(tǒng)管路、接通等是否泄漏，如發(fā)現(xiàn)有損傷，請及時到專業(yè)維修服務(wù)站修理。任務(wù)實(shí)施14.3CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)（2）A級維護(hù)（每行駛8000-10000Km維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容）1）CNG氣瓶固定裝置檢查與緊固：檢查氣瓶固定裝置有無變形、損傷；緊固固定裝置。2）CNG氣瓶閥門檢查：用漏氣檢測儀或檢測液檢測多功能閥充氣閥是否泄漏，如有，應(yīng)及時處理。檢查出液手動閥，應(yīng)開關(guān)靈活，管接頭應(yīng)無泄漏。檢查充液閥及管接頭與管路卡箍，應(yīng)無松動、無泄漏。3）系統(tǒng)各管路及接頭檢查管體無損傷、龜裂現(xiàn)象：用檢測儀或檢測液檢測應(yīng)無泄漏。管接頭及閥門連接牢固無松動、無泄漏。任務(wù)實(shí)施14.3CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)（2）A級維護(hù)（每行駛8000-10000Km維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容）

4）減壓器檢查與緊固：用檢測儀或檢測液檢測穩(wěn)壓蒸發(fā)器及接頭有無泄漏。檢查裝置支架有無松動，并予以堅固。

5）減壓器循環(huán)水管及接頭檢查：檢查溫水管有無污垢堵塞，如有，應(yīng)予以清除。檢查水管有無老化、龜裂、破損及泄漏。檢查供氣軟管有無老化、龜裂、破損及泄漏。

6）高壓電磁閥動作及安全檢查：檢查各電磁閥是否正常、靈敏、可靠，有無泄漏，電源接口是否穩(wěn)固、接觸是否良好。檢查并緊固電磁閥支架。

7）電源系統(tǒng)檢查：低壓電路連接可靠，無絕緣損壞、接觸良好，無斷路和短路現(xiàn)象。熔絲齊全、可靠，符合要求，無另搭接線。清潔檢查火花塞，必需使用燃?xì)鈱Ｓ脵C(jī)油。

8）高壓燃料切斷閥進(jìn)氣口自帶濾芯，維護(hù)時可用汽油浸泡，并用壓縮空氣吹干凈再裝復(fù)。任務(wù)實(shí)施14.3CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)（3）B級維護(hù)

1）所有一級維護(hù)項(xiàng)目。

2）檢測標(biāo)定減壓器。（4）其他維護(hù)

1）高壓減壓器：每5萬km應(yīng)維護(hù)保養(yǎng)高壓減壓器，用汽油或化油器清洗劑清洗高壓減器一級壓力腔，并用干凈空氣吹干凈后裝好；拆除高壓減壓器進(jìn)氣接頭，檢查濾芯是否臟污,若臟污，應(yīng)更換；更換易損件（如橡膠密封圈）；檢查軸銷的磨損情況，若磨損，更換軸銷；檢查調(diào)整減壓壓力。每10萬km更換膜片及密封件，并對減壓壓力進(jìn)行檢查調(diào)整。

任務(wù)實(shí)施14.3CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)

2）電子節(jié)氣門：安裝時，要求電子節(jié)氣門驅(qū)動電動機(jī)軸線必須保持水平方向。每10萬km（視當(dāng)?shù)貧怏w清潔度而定）從發(fā)動機(jī)上拆下節(jié)氣門，看內(nèi)部是否有明顯的油污，若有，則需要用節(jié)氣門清洗劑清洗節(jié)氣門蝶閥部分，清洗后用干壓縮空氣吹干。清洗后，用手按壓碟閥，檢查碟閥運(yùn)動有無卡滯、是否回位，若出現(xiàn)卡滯，則需要更換電子節(jié)氣門總成。

3）點(diǎn)火線圈：每3個月或2萬km清理彈簧與火花塞之間的氧化物，并涂抹導(dǎo)電膏，檢查點(diǎn)火線圈膠套是否老化開裂，如有開裂，應(yīng)及時更換。任務(wù)實(shí)施14.3CNG汽車燃?xì)庀到y(tǒng)的使用維護(hù)

2）電子節(jié)氣門：安裝時，要求電子節(jié)氣門驅(qū)動電動機(jī)軸線必須保持水平方向。每10萬km（視當(dāng)?shù)貧怏w清潔度而定）從發(fā)動機(jī)上拆下節(jié)氣門，看內(nèi)部是否有明顯的油污，若有，則需要用節(jié)氣門清洗劑清洗節(jié)氣門蝶閥部分，清洗后用干壓縮空氣吹干。清洗后，用手按壓碟閥，檢查碟閥運(yùn)動有無卡滯、是否回位，若出現(xiàn)卡滯，則需要更換電子節(jié)氣門總成。

3）點(diǎn)火線圈：每3個月或2萬km清理彈簧與火花塞之間的氧化物，并涂抹導(dǎo)電膏，檢查點(diǎn)火線圈膠套是否老化開裂，如有開裂，應(yīng)及時更換。知識拓展14.4氫氣汽車的基本結(jié)構(gòu)原理

1.氫氣汽車

氫氣汽車(HydrogenInternalCombustionEngineVehicle，簡稱HICEV)使用的燃料是氫氣。寶馬氫動力7系轎車構(gòu)造如圖14-9所示。裝備了一臺特別設(shè)計的6.0升V12氫/汽油雙燃料發(fā)動機(jī)，如圖14-10所示，既能使用汽油，也能使用液氫。它配有一個容量為74L的

普通燃油箱外，還配有一個額外的液氫燃料罐，可容納約8kg的液態(tài)氫。圖14-9

寶馬氫動力7系轎車圖14-10

雙燃料發(fā)動機(jī)知識拓展14.4氫氣汽車的基本結(jié)構(gòu)原理2.氫氣汽車的特點(diǎn)

氫氣汽車的燃料是氫氣，通常情況下是一種無色、無味、無毒的氣體。相比其它燃料，它具有下列優(yōu)缺點(diǎn)。

（1）資源豐富

氫可采用多種方式制取。如可從天然氣中提取，可由再生物質(zhì)制取，可電解水制氫等。（2）環(huán)保

氫氣燃燒后無一氧化碳、二氧化碳、硫化物、碳煙和顆粒物排放，只產(chǎn)生氮氧化物和水，稀混合氣燃燒時氮氧化物也可降低到比其他燃料少得多，真正實(shí)現(xiàn)零排放。知識拓展14.4氫氣汽車的基本結(jié)構(gòu)原理2.氫氣汽車的特點(diǎn)

氫氣汽車的燃料是氫氣，通常情況下是一種無色、無味、無毒的氣體。相比其它燃料，它具有下列優(yōu)缺點(diǎn)。

（3）燃燒熱值高

氫的燃燒熱值高于所有化石燃料和生物質(zhì)燃料，如表14-2所示。表14-2幾種物質(zhì)的燃燒值名稱氫氣甲烷汽油乙醇甲醇燃燒值/(kJ/kg)12106150054444672700620254知識拓展14.4氫氣汽車的基本結(jié)構(gòu)原理2.氫氣汽車的特點(diǎn)

氫氣汽車的燃料是氫氣，通常情況下是一種無色、無味、無毒的氣體。相比其它燃料，它具有下列優(yōu)缺點(diǎn)。

（4）熱效率高

其理論循環(huán)接近奧托循環(huán)，在相同的測試條件下，氫氣發(fā)動機(jī)的熱效率比汽油機(jī)提高15％～50％。

（5）燃燒穩(wěn)定、燃燒充分

氫在空氣中的可燃比非常高(體積的4％～75％)，而汽油(1％～7.6％)和甲烷(5.3％～15％)卻較低，這一特性在氫的燃燒中起了很大的作用。加上氫的燃燒在氣體中傳播速度很快，因此氫燃料發(fā)動機(jī)的燃燒非常清潔。知識拓展14.4氫氣汽車的基本結(jié)構(gòu)原理2.氫氣汽車的特點(diǎn)

氫氣汽車的燃料是氫氣，通常情況下是一種無色、無味、無毒的氣體。相比其它燃料，它具有下列優(yōu)缺點(diǎn)。（6）燃料混合比的濃度調(diào)節(jié)方便氫發(fā)動機(jī)可以靠空氣－燃料混合比的濃度調(diào)節(jié)動力輸出，不需要節(jié)流閥。這樣做最大的好處是提高了發(fā)動機(jī)的整體效率，因?yàn)椴淮嬖谌剂媳弥辛髁康膿p失，稀薄燃燒的效率較高也起了一定的作用。（7）辛烷值高氫的辛烷值高達(dá)130，而高級汽油的辛烷值只有大約93，因此它的自燃溫度很高，抵抗爆震燃燒的能力強(qiáng)，也就是說可以采用較高的壓縮比。據(jù)福特公司的研發(fā)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，1臺壓縮比為14.5∶1的氫發(fā)動機(jī)最大效率可達(dá)到52%。知識拓展14.4氫氣汽車的基本結(jié)構(gòu)原理2.氫氣汽車的特點(diǎn)

氫氣汽車的燃料是氫氣，通常情況下是一種無色、無味、無毒的氣體。相比其它燃料，它具有下列優(yōu)缺點(diǎn)。（8）點(diǎn)火能量低

點(diǎn)火能量不到汽油最低點(diǎn)火能量的1/10，并且火焰?zhèn)鞑ヌ匦院芎?，可在空氣過量系數(shù)較大的范圍內(nèi)穩(wěn)定燃燒。沸點(diǎn)低（約~253℃），冷起動好。（9）稀燃能力強(qiáng)

發(fā)動機(jī)能在稀混合氣下穩(wěn)定工作，具有很好的熱效率。（10）難以儲存

氫是最輕的元素，易泄漏，從高壓儲氣罐中泄漏會達(dá)到聲速，泄漏速度是天然氣的3倍。遠(yuǎn)程輸運(yùn)時損耗大。知識拓展14.4氫氣汽車的基本結(jié)構(gòu)原理2.氫氣汽車的特點(diǎn)

氫氣汽車的燃料是氫氣，通常情況下是一種無色、無味、無毒的氣體。相比其它燃料，它具有下列優(yōu)缺點(diǎn)。

（11）制取成本高

與傳統(tǒng)動力汽車相比，成本至少高出20%。（12）易燃

氫/空氣混合物燃燒的范圍是4%~75%(體積比)，著火能僅為0.02MJ。而其他燃料的著火范圍要窄得多。氫燃料低點(diǎn)火能量所導(dǎo)致的進(jìn)氣管回火和缸內(nèi)早燃，以及經(jīng)由活塞環(huán)滲漏到曲柄箱的氫氣產(chǎn)生爆炸等問題，使得氫氣發(fā)動機(jī)正常工作遭到破壞。知識拓展14.4氫氣汽車的基本結(jié)構(gòu)原理2.氫氣汽車的特點(diǎn)

氫氣汽車的燃料是氫氣，通常情況下是一種無色、無味、無毒的氣體。相比其它燃料，它具有下列優(yōu)缺點(diǎn)。

（13）氫脆

錳鋼、鎳鋼以及其它高強(qiáng)度鋼容易發(fā)生氫脆。這些鋼長期暴露在氫氣中，尤其是在高溫高壓下，其強(qiáng)度會大大降低，導(dǎo)致失效。因此，如果與氫接觸的材料選擇不當(dāng)，就會導(dǎo)致氫的泄漏和燃料管道的失效。

知識拓展14.4氫氣汽車的基本結(jié)構(gòu)原理3.氫氣汽車的結(jié)構(gòu)原理

（1）氫氣汽車總體組成

氫氣汽車與傳統(tǒng)汽車不同主要在燃料供給系統(tǒng)。氫氣燃料供給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖13-11所示，主要由氫氣儲存裝置、高壓電磁閥、過濾器、減壓閥和壓力表、氫氣流量計量裝置、電控單元和傳感器、氫氣噴射器，以及輸送氫氣的氫氣無縫金屬管等組成。其中電控系統(tǒng)由各種傳感器如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油門位置、氫氣壓力和溫