POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN TECHNICKÉ ŠKOLENÍ POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN strana 1 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Výhody : Výrazně nižší náklady na provoz vozidel oproti pohonu na benzín nebo naftu(plyn se nevyrábí) Nezatěžuje životní prostředí(nízká minerální daň do roku 2020) Emise oxidu uhelnatého a oxidu dusíku jsou sníženy o 50 % Emise oxidu uhličitého o 20 – 25 % Při spalování vznikají téměř pouze vodní páry Použitelný bez chemických úprav u současných spalovacích motorů Umožňuje Bivalentní provoz Nízká náchylnost proti klepání(vysoké oktanové číslo-130 ROZ) Zásoby cca. 2,5 x větší než u minerálních paliv Nevznikají ztráty při tankování Lehčí než vzduch –uniká nahoru(PB dolů!!!) Měkké hoření Zplodiny bez pevných částic strana 2 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Nevýhody: -nevýrazně nižší výkon a Mk oproti benzínovému pohonu -montážní a bezpečnostní opatření kvůli vysokotlakým zásobníkům -ocelové nádrže představují zvýšenou zátěž(možno použít „plastové“) -v současnosti nízká hustota čerpacích stanic -vyšší výrobní cena(cca. 2300 eu) -speciální a drahý TUV nádrží po 3 resp. 10 letech(záleží na materiálu nádrží) -nižší dojezd oproti benzínovému pohonu -úzká modelová řada(zatím) strana 3 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Historie plynových pohonů: -2002 …VW Golf Variant 2,0 Bi Fuel - kód motoru BEH(85 kW) -nádrže na plyn z laminátu a - jen 80 l (= 12,3 kg) -umístění v zavazadlovém prostoru -Bivalentní pohon(=většina benzín a jen krátce plyn) -2005…přestavby VW CADDY na plynový pohon - fa.Prince Gas -2006…sériové provedení VW CADDY a TOURAN strana 4 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Názvosloví: CNG ….Compresion Natural Gas …(stlačený zemní plyn) LNG …Ligvid Natural Gas (zkapalněný zemní plyn : - 165 °C / 600 x menší objem ) vhodný pro transport – lodě a cisterny Autogas…………….kapalný plyn při tlaku 5-10 bar /u nás známý Propan-Butan/ LPG ….Ligvid Petroleum Gas /angl./(je nutno jen vyrobit resp. vedlejší produkt při výrobě benzínu) GPL….Gaz Petroleum Liguide/franc./ BIVALENT …dva způsoby pohonu : plyn a benzín NGV…anglická zkratka pro vozidla poháněná zemním plynem Z bezpečnostních důvodů se přidávají zápachové látky , aby došlo k detekci úniku plynu. Obdobně u vodíkových pohonu se přidává barvivo. strana 5 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Výhřevnost strana 6 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Porovnání hmotností a objemů pro různé druhy paliv: Plastová nádrž Ocelová nádrž benzin nafta Propan-butan Zemní plyn Hmotnost v kg Objem nádrže v l 1 kg zemního plynu = 6,4 l plynu 1 l plynu= 0,15 kg plynu strana 7 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Počet registrovaných vozidel v Evropě Je závislý na počtu čerpacích stanic. Nejvíce v Itálii strana 8 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Počet tankovacích míst: Fa. RWE plánuje do dvou let výstavbu cca. 100 stanic. strana 9 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Tankovací místa v ČR: Seznam je např : www.cng.cz strana 10 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Schéma čerpací stanice CNG: Plyn se stlačením ohřívá.Je potřeba proto provádět kompenzaci. Např. při vytvoření tlaku 200 bar se plyn ohřeje na 90°C a po zchladnutí je tlak pouze 160 bar. Kompenzace je proto naplnění na 250 bar. potrubí kompresor Maximální tlak je 200 bar/15°C zásobník vysoušeč strana 11 z 44

TOURAN EcoFuel : Oproti pohonu na benzín: -plnící hrdlo - 4 nádrže(objem 115l) - regulátor tlaku plynu - rozdělovací lišta - nouzová palivová nádrž strana 12 z 44

Caddy EcoFuel Oproti Touranu EcoFuel je objem plynových nádrží 160l strana 13 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Motor 2,0 l – 80 kW na zemní plyn: Vychází ze zážehového motoru 2,0 l – 85 kW Stejný pro Touran a Caddy V max :180 km/h Spotřeba : město – 8,1 kg / 100km mimo - 4,5 kg / 100km strana 14 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Změny oproti benzínovému motoru: 1) Písty: -pístní čep je delší a má stejný průměr -drážka pro horní kroužek má ocelovou vložku -1 kroužek ocel(benzín-litina) +pravoúhlý (benzín – minutový) -tvar vaček jiný pro měkčí dosednutí ventilů strana 15 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG 2) Sací potrubí: - není přepínání délky sacího potrubí - není vhánění sekundárního vzduchu strana 16 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Hlavní části dodávky plynu: strana 17 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Vysokotlaká část : Plnící hrdlo Touran má hrdlo na pravé straně CADDY má plnící hrdlo na levé straně Oba plnící otvory jsou zpětným ventilem a sítkem jakož i krycím víčkem Pro některé italské čerpací stanice je nutný přechodový adapter strana 18 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Vysokotlaká část : -z ušlechtilé oceli a dimenzovány do 250 bar -tvoří spojení mezi pl. hrdlem ,závěrnými ventily a regulátorem tlaku -mezi plnícím hrdlem a 4 nádržemi je průměr 8 mm pro rychlé a nehlučné tankování -mezi 4 nádrží a regulátorem tlaku je průměr 6 mm -pro dokonalé spojení jsou všechny spoje řešeny dvojitým šroubením se svěrným kroužkem -plynové potrubí vede paralerně s benzínovým vedením strana 19 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG 115 l = 18 kg -umístění plynových nádrží je přizpůsobeno vedení výfukového potrubí strana 20 z 44

CADDY: -všechny nádrže mají stejný objem 40 l = dojezd cca. 400 km POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG CADDY: -všechny nádrže mají stejný objem 40 l = dojezd cca. 400 km strana 21 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Označení nádrže: 1..číslo náhradního dílu 2..hmotnost prázdné nádrže 3..doba použitelnosti nádrže(20 let) 4..plnící množství 5..zkušební tlak 6..značka zkušebny 7..max. plnící tlak(260 bar) 8..datum výroby a použití 9..plnící tlak při 15°C – 200 bar 10zkušební norma Nádrž na zemní plyn strana 22 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Průběh tankování: -plyn protéká do všech nádrží přes zpětné ventily až k do regulátoru tlaku plynu -tankování se ukončí když tlak ve vysokotlaké části dosáhne tlaku tankovací stanice cca. 200 bar strana 23 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG strana 24 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG strana 25 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Schematické uspořádání: -tlak plynu nadzdvihne ventilek a plyn může proudit do nádrže strana 26 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG -bez proudu jsou ventily uzavřeny -provoz na CNG je možný jen na ty nádrže , které mají aktivní ventily -ventilů jsou diagnostikavatelné -při aktivaci airbagu dojde k uzavření ventilů strana 27 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Omezovač průtočného množství: - je to bezpečnostní ventil - brání úniku plynu při poškození potrubí nebo regulátoru plynu -náhlý rozdíl tlaku cca. 2 bary způsobí uzavření ventilu na nádrži a zamezení úniku plynu strana 28 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Tepelná pojistka: -brání explozi nádrže při nadměrném nárůstu tlaku vlivem vysoké teploty -při teplotě vyšší než 110 °C dojde k prasknutí trubičky a dochází k úniku plynu -nádrž nemůže explodovat strana 29 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Ruční závěrný kohout: Složí k ručnímu uzavření nádrže Používá se při demontážních pracích na nádržích Bezpečnostní ventil se otevře i při uzavřeném ventilu strana 30 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Tlakové rozhraní nízko – vysokotlak: - je prováděno regulátorem tlaku plynu umístěném v motorovém prostoru - reguluje tlak z 200 bar na cca. 6 bar strana 31 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG strana 32 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Snímač tlaku v nádrži G400: G400 Elektrická zásuvka Vyhodnocovací elektronika Měřící pásek membrána Tlak plynu Při výpadku signálu(přerušení,zkrat) zvolí ř.j. motoru náhradní hodnotu ( 20 bar) a stav množství plynu ukazuje plný stav. strana 33 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Snímač tlaku plynu G400 Panel přístrojů J285 strana 34 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG strana 35 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG strana 36 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Redukční stupeň: strana 37 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG strana 38 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Tlak v nízkotlaké komoře stoupá po dosažení tlaku 6 bar přetlačí přes membránu pružinu dolů Píst spojený s membránou uzavře spojení s vysokotlakou komorou strana 39 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Potom když motor spotřebuje zemní plyn klesne tlak plynu v nízkotlaké komoře Pružina zvedne píst nahoru a plyn začne opět proudit strana 40 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Přípojka chladící kapaliny: -při expanzi plynu z 200 na 6 bar dochází k poklesu teploty -přívod chladící kapaliny z motoru zajišťuje , že ventil nezamrzne -tato funkce má vliv i na přepínání provozních režimů Benzín - plyn strana 41 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Rozdělovací lišta plynu: Ventily vefukování plynu N 366-369: -jsou zasunuty do sacích kanálů motoru -ovládány jsou ř.j motoru při provozu na zemní plyn -doba otevření závisí na: a) otáčkách motoru b)zátěži motoru c)kvalitě plynu d)tlaku plynu v rozdělovací liště Při výpadku jednoho ventilu přejde na benzínový pohon!!! je připevněna na sacím potrubí Jsou na ní umístěny vefukovací ventily plynu N366-369 a snímač tlaku na rozdělovací liště G401 strana 42 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Vefukovací ventily: Nové řešení s větší a trvanlivější plochou zajišťuje těsnost při všech režimech provozu strana 43 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Snímač tlaku plynu v rozdělovací liště G401: -složí k určení tlaku v rozdělovací liště(cca. 6 bar) -na základě této hodnoty se vypočte doba otevření vefukovacích ventilů resp. množství vefukovaného plynu -překročí-li tlak plynu v liště 10,5 bar nebo při výpadku signálu dojde k přepnutí na benzínový provoz!!! strana 44 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG „Pulsování“ tlaku v rozdělovací liště: Dochází ke korigování prodloužením nebo zkrácením času vefukování plynu strana 45 z 44

strana 46 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Řídící jednotka motoru: Funkce při provozu na zemní plyn: Startování motoru: Při teplotě nižší než 15°C spouštění v benzínovém provozu …po překročení 15°C nebo po 20 s běhu motoru dojde k přepnutí na plynový provoz Při teplotě vyšší než 15°C spouštění v plynovém režimu Podmínky provozu na zemní plyn: -teplota chladící kapaliny vyšší než 15°C -Tlak plynu v rozdělovací liště je vyšší než 6 bar Po natankování plynu dojde vždy ke startu na benzín(nezáleží na teplotě motoru +/- 15°C). K přepnutí na plynový provoz dojde nejdříve po aktivaci lambda regulace nebo po max. 180 s chodu motoru. Nejkritičtějším případem je start a chod motoru po natankování plynu HI-kvality , když předtím je v jednotce uložena LO-kvalita. Jednotka si musí hodnoty nově adaptovat!!! strana 47 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Regulace Lambda a určení kvality plynu: Regulace Lambda je při provozu na plyn i při provozu na benzin upravena na hodnotu 1. Jednotka upravuje tvorbu směsy v závislosti na kvalitě plynu LO nebo HI. Měřením složení výfukových plynů jednotka upravuje poměr plyn a vzduch pomocí změny doby otevření ventilů vefukování plynu. Přizpůsobení nově natankovanému zemnímu plynu: Kvalita zemního plynu se i přes různý stupeň promísení může lišit. Doba otevření vefukovacích ventilů se musí přizpůsobit kvalitě plynu. Natankování plynu pozná jednotka ze snímače tlaku plynu v palivové nádrži G400. HI-kvalita plynu způsobí vyšší podíl Metanu ve výfukových plynech( bohatá směs … Lambda vyšší než 1). Ř.jednotka motoru registruje složení výfukových plynů (chudá – bohatá směs). Neodpovídá-li složení výfukových plynů uloženému stavu v ř.j dojde k úpravě na jinou kvalitu plynu. Úprava spočívá v jiném čase otevření ventilů vefukování plynu nové kvalitě plynu. Závada na řízení složení výfukových plynů je hlášena rozsvícením kontrolky MIL. strana 48 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Panel přístrojů: V nabídce jsou dvě provedení panelů přístrojů: MIDLINE a HIGHLINE Nově jsou panely vybaveny : -kontrolkou „nouzového“ benzínového provozu -Ukazatelem zásoby benzínu sloupkovým ukazatelem -ukazatelem zásoby plynu analogově MIDLINE verze Zobrazení : méně než 10,87,5 a 3 l benzínu strana 49 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG HIGHLINE verze: strana 50 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Bezpečnost provozu: -dopravní potrubí je vyrobeno z bezešvých trubek(odolávají korozi a jsou pevnější) -každá nádrž má závěrný ventil a další ventil je na regulátoru(uzavřou plyn při zastavení,provozu na benzín a nárazu) -omezovač průtoku brání úniku plynu při poškození potrubí(zavře se při ztrátě protitlaku) -zpětný ventil na tankovacím otvoru(zamezí úniku plynu přes tankovací otvor) strana 51 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Diagnostika: strana 52 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG BNH 187: _1 stav přepínače režimů provozu(pouze BI – Fuel) _1 aktuelní provoz na zemní plyn _1 adaptace kvality plynu _ 1 aktivace zahřívací fáze katalyzátoru _ 1 nouzový start v režimu plyn povolen _ 1 podmínky pro lambda regulaci splněny _ 1 lambda regulace aktivní v CNG režimu _ 1 ovládání uzavíracího ventilu plynu strana 53 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG „Nucené“ přepínání režimů: Ve skupině 187 ojde k „nucenému“ přepnutí na plynový režim Ve skupině 188 dojde k přepnutí na benzínový režim strana 54 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Vlastní diagnostika – diagnosa akčních členů: strana 55 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Specielní nářadí: strana 56 z 44

POHON VOZIDEL NA ZEMNÍ PLYN - CNG Specielní nářadí: strana 57 z 44