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【国家一級整備士取得への道】圧縮天然ガス その1 覚えるべく用語


どうもこんにちわ 今回は 国家一級整備士学科試験の自動車新技術より圧縮天然ガス(CNG)自動車の章(第2章)の解説をしていきます。

 

圧縮天然ガスの車の整備をメインでやられている方はかなり少ないかと思います。

なので基本からマスターして試験に備えましょう。

 

過去問の傾向だと本番の試験ではこの圧縮天然ガス自動車より1問は必ず出題されていますのでこの章をマスターすると確実に1点はとることができますので頑張って勉強をしていきましょう。

 

 

 

 


天然ガスの特性


天然ガスはCH4(メタン)を主成分とする無色透明,(ほぼ無臭の高カロリ
の可燃性ガスです。

 

硫黄分,そのほか不純分を含まないため,燃焼しても SOXや,すすの発生が全くなく、地球を温暖化するといわれる CO2(二酸化炭素)の排出量が石油より約2~3割少ないです。


天然ガスは空気より軽く(対空気比重0.65), ガス体なので液体燃料のように地上に滞留せず,上方へ向かって拡散をします。
燃焼下限界(燃焼することのできる空気中の燃料濃度の下限)が他の燃料に対して高く(約4.5%)。

自然発火温度も高い

燃料と比べ扱い易い燃料となります。
安全性の面ではCOや 鉛などの毒性物質を含んでいないため中毒の心配がないです。
もともと無臭のため、漏えい時の早期感知ができるように着臭しています。

 

 

※厳選して書いていますが特に青色の部分は確実に覚えておいたほうがよい項目となります。

 

 

 

 天然ガス自動車の種類

圧縮天然ガス自動車(CNG 自動車)

 


天然ガスを気体のまま高圧で専用ガス容器に充てんし車載するタイプの自動車

天然ガス自動車のほとんどはこの圧縮方式を採用

 

 

液化天然ガス自動車(LNG自動車)


天然ガスを液体(- 162℃)で低温容器に充てんし車載するタイプの自動車。

アメリカではすでに約1,000台が走行しているそうな

 


吸着天然ガス白動車(ANG白動車)

 

天然ガスをガス容器内の吸着剤に吸着させ,約1MPaの圧力で充てんし車載するタイプの自動車

現状で研究レベルで実用化はされていない。

 

 

※天然ガスの種類に関しては出題されない可能性が高いのでスルーしていただいても大丈夫だと思います。

 

 

 

 

 

圧縮天然ガス自動車(CNG 自動車)の分類

 

 

 


天然ガス専用車


圧縮天然ガスのみを燃料として使用するタイプの自動車。

一般的にガソリン·エンジン、ジーゼル·エンジン車をベースに製造されている

 


 バイ·フューエル車

 

1台の車両で天然ガスと他の燃料を切り替えて使用し、どちらの燃料でも走行可能なタイプの自動車
実用例→天然ガス⇔ガソリン

 


デュアル·フューエル車

 

天然ガスとその他の燃料を混合し。燃料として使用するタイプの自動車。
実用例→天然ガス+軽油

 

 

 

※ここはバイヒューエル車とデュアルヒューエル車の違いをよく理解して覚えましょう。この2つが逆になって出題されることが多々あります。

 

 

 

 


自動車用燃料としてのCNG

 

まずCNGの種類は13A、12A、6A、6B、5Aの5種類ありますが自動車用燃料としては、一般的に「13A」が用いられている。


特徴はオクタン価が高く、アンチノッキング性に優れるため,エンジンの高圧縮化が可能となる。
CNG は燃焼時のCO2発生量が石油系燃料に比べて少なく、S0xやすすの発生はなくランニングコストが安価となります。


しかし、気体であるためガソリンなどの液体燃料に比べ車両搭載効率が低くなる。また,燃焼時に水蒸気の発生が多く。排気系の防錆対応を強化しなければならないという短所もある。

 

 

 

※まとめると、

CNGはオクタン価が高くノッキングに強く結果、高圧縮化が可能となる13Aが一般的に使われる。

CNGのメリット:CO2の発生量が少ない。SOX、すすの発生がない、安い

CNGのデメリット:車両搭載効率が低い。水蒸気が多いので防錆対策をしなければならない。

この辺はよく出題されますので覚えてください^^

 

 

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構成部品の構造機能


CNG ボンベ


CNG ボンベは,容積効率を上げるため高圧縮された圧縮天然ガスを一時的に蓄える容器です。

長期間,高圧に耐えられるよう様々な工夫がされ,使用に当たっては高圧ガス保安令で規定されている基準を満たしたボンベ(容器)でなくてはならない。

 

 

継目なし容器

継目なし容器は、胴部及び底部を金属板の絞り加工などにより成形するカッピング式,金属管を加熱加工するマンネスマン式及び金属塊を熱成形するエルハルト式により製造されている。

いずれの場合も,容器は一切の継なぎ日がない一体成型であるため,高圧力やガス漏れに対レ優れている。材料は一般的に特殊鋼(クロム·モリブデン鋼)が使用され,耐衝撃性に優れるためCNG 自動車の多く(バン、トラック,バスなど)に採用されている。



金属ライナ製複合容器


金属ライナ製複合容器は,金属ライナに樹脂を含浸させた繊維を巻き付けて製造されており,容器全体に巻き付けたフルラップ容器と、容器の胴部のみに巻き付けたフープラップ容器とがある。


現在,国内ではフルラップ容器のみ使用されている。また, ライナの強度により容器の区分がされている。
使用されている材料はライナにアルミニウム合金,繊維には主にガラス機維又はカーボン繊維, 樹脂にはエポキシ樹脂が用いられ,継目なし容器に比べ外力による損傷を受けやすい。反面, アルミニウム合金のため軽量である。

 

 

 

プラスチック・ライナ製複合容器


プラスチック·ライナ製複合容器はプラスチック·ライナに樹脂を含浸させた繊維を容器全体に巻き付けて製造されている。使用されている材料は,ライナにはボリエチレン, 繊維にはガラス繊維及びカーボン繊維が,樹脂にはエポキシ樹脂が主に使用されています。
金属ライナ製複合容器と同様に外力による損傷を受けやすく. 一般的には金属ライナ製複合容器に比べ軽量である。

 

 

 

※ボンベは青文字の部分をとりあえず理解しておけばよいのですが他の色で色分けをした部分に関しては過去に出題のはありませんが問題として出しやすいなぁと私個人的に思っていますので未来へのヤマはりということで色分けをしてみましたので余裕のある人は覚えてみてください^^

 

 

 

 

CNG レギュレータ

 


CNG レギュレータはCNGボンベから高圧で送られてきたCNG(20MPa)を適正噴圧へ調整減圧するものである。主な構造は一次側レギュレータ室(高圧室)と二次側レギュレータ室に分かれ、それぞれの室に減圧用のレギュレータ·バルプ(圧力調整弁)が設けられている。
一次側レギュレータで約1.5MPaまで減圧し、二次側レギュレータで約0.7 MPaへ減圧させている。つまり、 燃料は一次側から入り、二次側で適正噴射圧力に減圧されCNGインジェクタへ送られる。
安全弁は高圧側の圧力が異常に高くなると開き,燃料を大気中に放出し、エンジン部品の保護を図っている。

 

 

※CNGレギュレーターが何をやっているか理解していれば解ける過去問がたくさんありますので青文字の部分をしっかり理解しましょう。

ボンベからの高圧をエンジン用の低圧に二段構えで減圧する装置。これがCNGレギュレーターです。




手動燃料遮断弁

整備性の向上及び車両を長期間使用しないときなどを考慮し、燃料配管の途中に手動にて CNG燃料の遮断ができる弁が設けられている。整備備時の使用例としては, この遮断弁より下流のエンジン側燃料部品の点検時など(例えば燃料フィルタの点検)で使用する。


燃料フィルタ


燃料フィルタは燃料充てん時, CNG燃料に混ざってオイルや水分が同時に充てんされ
てしまう場合もあるため、それら不純物を除去し清浄なCNG燃料を CNGレギュレータへ送る役割をしている。
フィルタの下部にはオイルなど不純物除去用のドレーン·プラグが設けられており,定期的に清掃したりエレメントを交換する。なお,清掃作業の目安としては年1回以上である。

 


圧力 (燃料) 計


CNG 自動車の燃料計は,液体燃料(ガソリンなど)自動車と違い,圧力計が使用されている。燃料残圧警告灯も内蔵されているものが多い。


CNG 燃料の特徴として, CNGボンベ内の圧力は外気温により変化する。特に,充てん直後は,圧縮に伴うガス温度上昇により, ガス圧力が大きく(多目に)表示される。
しかし、ガス温度の低下と共に,燃料計の圧力(指針)は低下する。この現象はガス漏れではないので留意しておく必要がある。

 

 

 

燃温センサ


燃温センサは, CNG燃料の温度を検出するもので、 CNGボンベ側とエンジン側にそれぞれ1個設けられている。

ボンベ側の燃温センサは5ウェイ·コネクタに取り付けられ, CNG燃料の温度が異常に高く(約100℃以上)なったとき、 CNG警告灯を点滅させる。

エンジン側の燃温センサはフューエル·チュープ部に取り付けられ, CNG燃料の噴射量の制御用として CNG 燃料の温度を検出している。

 

 

 

燃圧センサ


燃圧センサは, CNG 燃料の圧力を検出するもので、 CNGボンべ側とエンジン側にそれぞれ1個設けられている

ボンベ側の燃圧センサは5ウェイ·コネクタに取り付けられ, CNG燃料が大量に漏えいしたときCNG 警告灯を点滅させると共にCNGポンベ側の燃料遮断弁を OFF (閉)にする。また CNG 燃料圧力計の表示にも用いられる。

エンジン側の燃圧センサはCNG 燃料の噴射量の制御用として CNG燃料の圧力を検出している。

 

 

※手動遮断弁、燃料フィルタ、圧力計、燃温センサ、燃圧センサに関しては過去問常連組となっています。青文字の部分を特に押さえて勉強をしていきましょう。

 

 

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まとめ

以上が圧縮天然ガスの項目での押さえておく用語でした。

圧縮ガスに関してはあとCNGの燃料の流れや点検に関する項目が教科書に記されていますのでそちらも記事にしていく予定です。

国家一級整備士を目指している人の少しでも力になれればとこの記事を書いています。

参考になりましたら他の記事も読んでみてください^^

それではまた次回。

 

 

 

おわり

 

 

 

 

 

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