汽车油改气基本知识

汽车油改气基本学问一、什么是燃气汽车？目前，为了便利起见一般所谓的燃气汽车就是包括CNG、LNG、和LPG汽车。CNG汽车，也就是压缩自然气汽车。LNG是将自然气液化(常压下-162。。后，装入低压保温容器中放在汽车上,LNG就是液化自然气汽车。LPG:在油田轻睡回收装置中处理自然气时和在石油炼制过程中，都有一种以丙烷和丁烷为主的副产品它们也是自然气组成的一部分，比较简单液化，而在常压下又是气态，与日常家用的液化气特别相像，也可以做汽车燃料这就是LPG，也叫液化石油气。自然气气瓶中气体的压力一般为21Mpa(3000psi)0二、燃气汽车的优缺点(—)优点：①有较高的经济效益。一是燃料费用低：一方自然气热值等于1.14升93号汽油热值，节省程度视各地气价与油价之比，目前，我们我国各省油价基本统一，气价差异巨大,节省幅度在40%-70%。二是保养费用低：自然气简单集中，在发动机中简单和空气匀称混合，燃烧比较完全、洁净、不简单产生积碳，抗爆性能好，不会稀释润滑油，因而使发动机汽缸内的零件磨损大大削减，使发动机的寿命和润滑油的使用期限大幅度增长。这些都会降低汽车的保养和运行费用，提高汽车使用的经济性。□②有较好的社会效益。与石油燃料相比，气体燃料在制备过程中能量损失较小，对大细技术措施。关键词：自然气发动机；动力下降、淡薄燃烧；增压中冷；电控多点燃气挨次喷射中图分类号：X384文献标识码：B文章编号：1006—5377(2005)02—0040—02TechnicaIMeasuresforNaturalGasEngineRefittedbyDieseIMotorZHOUDong柴油机改装自然气发动机技术是近几年世界各国讨论的重点，也是自然气发动机应用的前沿技术。自然气作为车用燃料，最大的优点就是低污染性。与传统汽油车相比较，一氧化碳的排放量可削减到1/15,碳氢化物排放量可削减到1/5,二氧化硫削减了4/5,且没有苯、铅、硫等有害物质。此外，自然气不会稀释润滑油影响其品质，因此能延长发动机和机油的使用寿命，提高经济性并减小运行噪声。我们我国有丰富的自然气资源，自然气汽车在我们我国有宽阔的进展前景。目前我们我国自然气发动机的应用主要是在原有的汽油机和柴油机的基础上进行系统改造。在汽油机改造较为成熟的基础上，考虑到大中城市公交车辆普遍采纳柴油机及经济性等方面因素，在原柴油机基础上，去掉柴油喷射系统，增加点火系统和自然气供气系统，将其改装成火花塞点火式自然气发动机。如依维柯8型、康明斯B5•9__195G型、福特380型等柴油机改装自然气发动机后，功率增大，燃料费用降低，具有宽阔的应用前景。1动力性下降是柴油机改装后的主要问题般来说，由柴油机改装的火花塞点燃式自然气发动机与原机相比，动力性会有所下降，这主要是由自然气的特性（见表）打算的。自然气与轻柴油的性能比较中田环保产业2,005.2热值是燃料能量的量度，是单位质量的燃料完全燃烧释放出的热量。如上表所示，虽然自然气的热值较高，但自然气与空气形成混合气的热值比柴油的混合气热值低约9%,造成了功率损失，这是动力下降的主要缘由。其次，通过上表可以看出，对于相同排量的发动机，自然气的燃烧质量比汽油的燃烧质量少，这是造成自然气发动机动力下降的另一个缘由。第三，自然气的燃烧特点是着火温度高，火焰进展期长。同一空燃比时，自然气的主要成分甲烷的层流火焰传播速度比柴油低12%,使得发动机总燃烧期增长，造成气缸内压力和温度提升缓慢，致使发动机动力下降。2提高自然气发动机动力性的技术措施2.1淡薄燃烧有关数据表明，在中等转速时，柴油机的平均有效压力为1.15MPa,改装为自然气发动机后，由于自然气辛烷值达到130,在理论空燃比时就受到爆震和排温的限制，平均有效压力一般为0.9MPa0如实行淡薄燃烧，加大空气量，有效降低排气温度并减弱爆震趋势，这样可以通过增压技术将平均有效压力增加到1〜1.05MPa，确保了较高的动力性。此外，从发动机效率、牢靠性和耐久性方面来分析，淡薄燃烧也具有肯定的优势。顺当实现淡薄燃烧的关键在于让混合气快速燃烧，即缩短火焰的进展期和燃烧持续时间。讨论表明，燃烧速度很大程度上取决于混合气的紊流运动。首先由于紊流加剧，自然气与空气混合充分，加入燃烧的成分增加；其次，紊流能够使火焰表面产生褶皱，从而增加火焰表面积，提高燃烧速率。第三，紊流能增加火焰的传播速度，提高局部燃烧速率。增加紊流的手段主要是采纳有利于降低压缩比且能够使自然气快速燃烧的盆形燃烧室结构或转变进气道的外形来形成肯定强度的空气运动，从而产生较强的紊流运动，以达到速燃的目的。维普资讯2.2增压中冷技术为了补偿淡薄燃烧带来的功率损失，通常采纳柴油机普遍运用的增压中冷技术提高自然气发动机的功率。供气1.扩压器2.空气滤清器3.中间冷却器4.涡轮图1增压中冷工作原理发动机的输出功率与每一循环进入各缸的充气量有关，增加进气管的充气密度可提高功率，这就是涡轮增压器得到广泛应用的缘由。但随着压力增加，扩压机出口的空气温度随之提升，在肯定程度上限制了空气密度的提高。要想进一步增加空气密度，必需降低增压空气的温度，就要采纳中间冷却措施，如图1所示。所谓"增压中冷"是将发动机的冷却水或汽车上的散热风扇的进风，通过中冷器3（热交换器）对已增压的发动机进气进行中间冷却。车用发动机较多采纳空对空中间冷却器，采用散热器的通风进行冷却，一般状况下能将空气温度降到50°C左右。试验表明，在给定的增压压力下，增压空气温度每下降IO-C,密度就增大3%,在同样的空燃比下，实际功率可提高约3.5%0同理，中冷技术还可以降低发动机在相同额定功率下的热负荷和排气温度以及最大爆发压力。2-3电子掌握喷射系统自然气的成分简单，加之发动机实际工况多变，要想提高汽车的动力性，自然气的精确喷射时刻和精确的喷射量是关键，这须由电控多点燃气挨次喷射系统完成。【曲轴位置传感嚣一--函丽rI由。'I删J电进气压力传感嚣一控电子点火嚣『节气门位置传感嚣冷却水温度传感嚣I堕怠速电磁阀I进气温度传感嚣I自然气关断电磁阀图2电控系统原理从图2可看出，电控单元依据从各传感器得到发动机进气压力、转速、节气门开度和进气温度等数据分析发动机的详细工作工况，然后从存储单元中读取与发动机实T技echnIo术I。gIic研alS究dyl4•11Ilir际工况相对应的喷气掌握脉宽，并依据发动机的反馈信号进行修正，最终依据曲轴位置信号设置自然气喷射阀的掌握命令，完成对自然气多点挨次喷射时刻和喷射量的精确掌握，使自然气发动机的动力性接近原柴油机指标，不采纳催化器时排放指标达到欧I标准。2.4点火优化措施(1)二级点火假如缸径超过165mm,混合气的强紊流运动就有困难，而且大缸径燃烧室的火焰传播距离长，仅依靠混合气的紊流运动不足以实现淡薄混合气的速燃。此时可以采取二级点火即双燃烧室燃烧系统。如图3所示，分为相互连通的主燃烧室和预燃烧室。由于混合器的调整作用，经进气管进入主燃烧室的是稀混合气。一部分自然气经止回阀进入体积较小的预燃烧室。在压缩行程中，由于活塞上行，主燃烧室内的部分稀混合气被压入预燃室，在预燃室内形成紊流，并与纯自然气混合形成理论浓度混合气。当该部分混合气被点燃燃烧后，高温高压气体经喷孔以高温火焰射流的形式高速喷入主燃烧室，快速点燃主燃烧室内的稀混合气，同时在主燃烧室内形成剧烈的紊流，从而大幅度提高燃烧速度。54.空气滤清器2.增压器3.中冷器4.电磁网.高压减压阀6.调整阀7.减压调整器8.稳压器9.混合器10.止回阀11.火花塞12.预燃室13.主燃室气的有害排放污染物少。□③比较平安。CNG、LNG和LPG汽车的气瓶或气罐等都很牢固牢靠。自然气本身比空气轻（LPG除外），稍有泄漏，很快就会集中到大气中。气体燃料系统的各个部件，特殊是密封部分，都经过严格的检查。因此，自然气作为汽车燃料是比较平安的。（二）缺点口1、由于气体燃料的能量密度低，目前普及推动的压缩自然气汽车携带的燃料量较少,一般行驶距离较汽油车短，在200-300公里左右，（液化石油气和液化气自然气汽车不存在这个问题，行驶里程可达600-1000公里，这也是为什么有些地方推动液化气石油气汽车的缘由）o2、动力略有下降:由于改装自然气后仍按用油的压缩比所以汽油汽车在改用自然气后功率往往会下降10%左右，实际改装中依据车主用气为主还是以用油较多，可以进行调整，动力下降的问题不明显。3、空间削减，自重增加：由于目前的自然气汽车是在原来的汽油车基础上改装的，原来汽油机的燃料系统大多保留，要在原汽车的增加自然气燃料系统，汽车的有效空间削减，本身的自重也增加了。口虽然有以上的不足之处，但从总的经济和社会效益分析，用自然气作为汽车燃料还是利大于弊。三、自然气汽车的工作方式图3二级点火燃烧系统总体布置(2)高能点火采纳稀燃技术后，自然气发动机的点火能量比传统汽油机要高，一般要达到30kV以上。传统点火系统的点火能量已不适应要求，必需采纳高能点火方式。高能点火掌握系统主要通过定时器TD、TI、T2的中断来进行掌握，在系统程序处于脉谱图处理阶段时，通过串口的中断与CPU依据合同进行数据传递和处理。3结语将柴油机改装为火花点火式自然气发动机的技术在国外进展很快，并带来明显的经济效益和社会效益。对国内来说，此项技术对柴油机的改动较大，技术上还不成熟，还需乐观探究适合我们我国国情的详细技术措施，为推广自然气汽车的进展、改善环境作出贡献。CHINAENMIRONMENTAIPROTEIONINDU□1.汽油车的改装□使用自然气作为燃料的工作原理与原来的汽油机相同。将高压气瓶中储存的自然气经过减压后送到混合器中，在此与空气混合，进入汽缸。仍旧使用原汽油机的点火系统中的火花塞点火。原汽油机的压缩比不转变，原来发动机的结构基本不变，只是此外加上自然气的储气瓶、减压阀及相应的开关。改装费用较低，而且用自然气或汽油两种燃料都可以工作，虽然自然气的抗爆性很好，允许在较高的压缩比下工作，但由于在改装时为了使原发动机仍可用汽油工作，故原发动机的压缩比没有转变，发动机的功率要损失10%。为了削减功率损失，可在改装时把原来汽油机的压缩比提高，并转变点火提前角以适应自然气的工作需要。□现代技术先进的汽车燃料系统大多是用电脑掌握的电子燃料喷射系统。就是用电脑依据使用的工况自动地转变电子喷身阀所喷出的汽油或柴油的时间、流量以及点火时间。如改用自然气作为燃料，需要将汽油的电子喷射阀换成或此外加装自然气电子喷射阀，再改动电脑的掌握软件的等程序，就可以成为燃烧自然气的自然气发动机。当然，自然气燃料系统中的其它部件和储气瓶、减压阀等还是不行少的。四、自然气汽车的平安性在自然气汽车推广过程中，人们担忧自然气汽车，特殊是CNG汽车的平安性。这是一种误会。当然，自然气是易爆气体，但自然气的爆炸是有条件的，在实行了一系列平安措施后，可以平安的将自然气用于汽车上，就象"电"一样，在了解了它的特点以后，今开我们不论是在生产上还是在生活上，不是都在平安的应用着大量的电气设施吗？首先，从燃料本身的特点来说，自然气的燃点一般在650。（：以上，而汽油为427℃O自然气比汽油高出200（以上，这说明自然气不象汽油那样简单被点燃。其次自然气在空气中燃烧时的体积界限是5%〜15%,而汽油是1%〜7%0即大气中有1%的汽油浓度就很简单发生着火爆炸。自然气要比汽油好的多，由于它要积累到5%才到达它的燃烧下限。更重要的是自然气比空气轻，其密度只是空气的55%,稍有泄漏，很简单向大气中集中，不至于达到低燃烧界限。使用时还要在自然气里放加臭剂以提高对自然气泄漏的及早发觉，从而实行预防措施。最重要的是，自然气在空气中的比例即使达到爆炸极限度,没有火源也不会发生爆炸。所以在存放自然气的地方必需严禁烟火。其次，自然气发动机的燃料系统所用元器件不多，主要是一些开关和减压阀、混合器等，这些部件的关键是密封问题。选材、加工、安装、高度等都是在严格的质量保证的条件下进行的，不应有平安问题。在自然气汽车加气装置中，有自动定压、定温掌握和断流截止阀。汽车上的油气转换开关能使发动机在停车后自动关闭油、气供应。关于CNG储气瓶平安问题。对于使用压力为20Mpa的储气瓶，无论什么材料制造的，都要经过下列严格的平安检验。一是静水压力爆破试验：在抽样的储气瓶中充水，在加压速度不超过1.38Mpa/s的条件下升压至56.5Mpa并保持10s,最终加压到破坏。二是压力循环试验：在2.5〜25Mpa之间进行静水压力循环试验13000次在2.3〜35Mpa之间试验5000次，每次试验Imin,以不消失裂纹或变形为合格.三是耐火试验：在CNG气瓶内，充以25Mpa的自然气，用火烧此气瓶20min,以不发生爆炸为合格。四是坠落试验：将CNG空瓶升至3m或更高的空中，向水泥地上反复进行坠落摔打,然后进行10%〜100%的工作压力下水循环13000次，不消失裂纹为合格。五是枪击试验：将CNG样瓶充入25Mpa的自然气，在距离46m处用速度为853m/s、口径为0.3in的空甲弹，对瓶体进行45度的射击。气瓶不应消失裂纹。此外，气瓶还装有平安阀，其内装有100℃的易熔合金和26Mpa的爆破片。当气瓶内气体压力、温度超过上述数值时会自动放气。虽然压缩开然汽车进展时间还不长，但现在世界上还没有见到在运行中因交通事故引起气瓶爆炸失火的纪录。因此压缩自然气汽车比汽油汽车更加平安。五、油改气汽车留意事项.每天出车前，除按原轿车手册检查外，还应检查各管道是否有龟裂漏油现象并准时处理。.短期停放时，必需关闭电源总开关、CNG储气瓶口阀，此外，车辆内部必需要有灭火器材设施；长期停放时，应将CNG用完。严禁在封闭的车库、厂房内拆卸、修理供气系统。.起动发动机前，应首先观看汽油表，检查油箱的汽油量（不少于10L）,避开因缺少汽油烧坏汽油泵。.使用自然气工作前，开启CNG储气瓶瓶口阀,观看气量显示仪所显示的CNG量,检查管路、接头是否漏气，检查燃料转换开关是否正常工作。减压器和各种阀门及开关应工作正常。警告：开启储气瓶瓶口阀时，严禁站在储气瓶瓶口阀的正面。.发动机起动①在供油系统消失故障时使用CNG起动;②在气温较低的条件下驾驶CNG/汽油两用燃料汽车时为避开减压器消失冻结现象,应使用汽油起动，当发动机冷却水温度达到6CTC以上时，再改用CNG行驶。③转换开关在"自然气”档时，汽车也用汽油起动，启动后，发动机以汽油为燃料运转。只有当发动机转速从2500~3000rpm下降到2500rpm以下，降到转换转速时，系统才自动转换为自然气燃料工作状态。.当CNG作为燃料时，应留意观看气量显示仪所指示的气量。当红灯开头亮时，应尽快到加气站充装CNG。.汽车驾驶中须留意的事项①行车途中严格依据驾驶规程操作，充分估量路况、路情，从而避开在会车、超车时发生事故。②行车途中停车时，应选择阴凉通风处，防止暴晒，且远离火源、热源。③CNG/汽油两用燃料汽车在行驶中如发觉自然气有泄漏现象，应马上靠边停车，关闭自然气储气瓶阀，然后改用汽油将汽车开到改装厂进行处理，泄漏故障排解后方可连续使用自然气行驶。④如在行驶中发生火灾，应快速关闭电源，自然气储气瓶阀，并隔离火源，马上用灭火器灭火。此外，应快速将在场人员疏散到平安地方。⑤排放高压自然气时，现场严禁明火。⑥汽车长期燃用自然气，每行驶500Km应当烧汽油1小时，以防止供油系失败。.减压上的排污塞需要每月（1000公里）卸下一次，放掉油污和凝聚物。减压器前部的过滤片需每半年（或10000公里）检查清洗一次。.驾驶员应常常保持空气滤清器芯子的清洁。.每半年应到改装地点全面对CNG供应系统检修一次，并按要求调整整个CNG转换系统。.储气瓶应按我国劳动部《气瓶平安检查规定》，定期对储气瓶进行检测，有不合格者应准时更换，检验后填写检测卡。.驾驶室及车辆四周不得使用明火。13彳亍车时应避开气瓶及管路与障碍物撞击，发觉供气系统有漏气现象时应准时排解。.车辆停止行驶时，应停放在阴凉处，防止日光暴晒。.保养车辆时，气瓶、减压器、管路等严禁敲击、