1、什么是压缩天然气( CNG )汽车?
天然气的甲烷含量一般在 90% 以上,是一种很好的汽车发动机燃 料。目前,天然气被世界公认为是最为现实和技术上比较成熟的车用汽 油、柴油的代用燃料,压缩天然气( CNG )汽车已在世界和我国及我市 得到了推广应用。
我国目前推广应用的是可分别燃用压缩天然气或汽油压缩天然气 —汽油两用燃料汽车,简称 CNG 汽车, 今后还将大力推广应用单燃料压 缩天然气( CNG )汽车。车用压缩天然气的压力一般在 20MPa 左右。可 将天然气,经过脱水、脱硫净化处理后,经多级加压制得。其使用时的 状态为气体。
2、压缩天然气( CNG )汽车的主要优缺点
(1)压缩天然气( CNG )汽车是清洁燃料汽车。
压缩天然气 (CNG )汽车的排放污染大大低于以汽车为燃料的汽车, 尾气中不含硫化物和铅,一氧化碳降低 80% ,碳氢化合物降低 60% ,氮 氧化合物降低 70% 。因此,许多国家已将发展压缩天然气( CNG )汽车 作为一种减轻大气污染的重要手段。
(2)压缩天然气( CNG )汽车有显著的经济效益。 可降低汽车营运成本。目前天然气的价格比汽油和柴油低得多,燃 料费用一般节省 50% 左右, 使营运成本大幅降低。 由于油气差价的存在, 改车费用可在一年之内收回。
可节省维修费用。发动机使用天然气做燃料,运行平稳、噪音低、 不积炭,能延长发动机使用寿命,不需经常更换机油和火花塞,可节约 50% 以上的维修费用。
(3)比汽油汽车更安全 首先与汽油相比,压缩天然气本身就是比较安全的燃料。这表现在: 燃点高。天然气燃点在 650。C 以上,比汽油燃点( 427 。C)高出 223 。C,所以与汽油相比不易点燃。
密度低。与空气的相对密度为 0.48 ,泄漏气体很快在空气中散发, 很难形成遇火燃烧的浓度。
辛烷值高。可达 130 ,比目前最好的 96 号汽车辛烷值高得多,抗爆 性能好。
爆炸极限窄。仅 5~15% ,在自然环境下,形成这一条件十分困难。 释放过程是一个吸热过程。当压缩天然气从容器或管路中泄出时, 泄孔周围会迅速形成一个低温区,使天然气燃烧困难。
其次,压缩压缩天然气( CNG )汽车所用的配件比汽油车要求更高。 表现在: 国家颁布有严格的压缩天然气( CNG )汽车技术标准。从加气站设计、 储气瓶生产、改车部件制造到安装调试等,每个环节都形成了严格的技 术标准。
设计上考虑了严密的安全保障措施。对高压系统使用的零部件,安 全系数均选用 1.5~4 以上,在减压调节器、储气瓶上安装有安全阀,控 制系统中,安装有紧急断气装置。
储气瓶出厂前要进行特殊检验。气瓶经常规检验后,还需充气作火 烧、爆炸、坠落、击等试验,合格后,方能出厂使用。
中外发展天然气 60 年来,从未出现过因天然气爆炸、燃烧而导致车 毁人亡的事实证明,压缩压缩天然气( CNG )汽车是十分安全可靠的。
(4) CNG 汽车的动力性略有降低。燃用天然气时,动力性略下降 5~15% 。
( 5)改装一次性投资大。目前,改装一辆 CNG 汽车大约需 1 万元 左右。
3、CNG 汽车的结构简介
CNG 汽车采用定型汽油车改装,在保留原车供油系统的情况下,增 加一套“CNG 型车用压缩天然气装置”。改装部分由以下三个系统组成。
(1)天然气系统。主要由充气阀、高压截止阀、天然气钢瓶、高压 管线、高压接头、压力表、压力传感器及气量显示器等组成。
(2)天然气供给系统。主要由天然气高压电磁阀、三级组合式减压 阀、混合器等组成。
(3)油气燃料转换系统。主要由三位油气转换开关、点火时间转换 器、汽油电磁阀等组成。
天然气钢瓶的瓶口处安装有易熔塞和爆破片两种保安装置,当气瓶 温度超过 100。C 或压力超过 26MPa 时,保安装置会自动破裂卸压;减 压阀上设有安全阀;气瓶及高压管线安
装时,均有防震胶垫,卡固牢固。 因此,该系统在使用中是安全可靠。
CNG 汽车以天然气作燃料时,天然气经三级减压后,通过混合器与 空气混合进入气缸,压缩天然气由额定进气压力 20MPa 减为负压,其真 空度为 49~69kPa 。减压阀与混合器配合可满足发动机不同工况下混合气 的浓度要求。
减压阀总成设有怠速电磁阀,用以供给发动机怠速用气;压缩天然 气减压过程中要膨胀做功对外吸热,因此在减压阀上还设有利用发动机 循环水的加温装置;为提高该车的操作性能,驾驶室设置有油气燃料转 换开关,用来统一控制油气电磁阀及点火时间转换器;点火时间转换器
由电路系统自动转换两种燃料的不同点火提前角;仪表板上气量显示器 的 5 只红绿灯显示气瓶的储气量;燃料转换开关上还设有供发动机起动 的供气按钮。
4、CNG 汽车的工作原理
该系统分天然气气路、汽油油路和控制电路三大部分。
充气站将压缩天然气,通过充气阀充入贮气瓶至 20MPa 。当使用天 然气作燃料时,手动截止阀打开,安装在驾驶室内的油气燃料转换电开 关,扳到“气”的位置,此时天然气电磁阀打开,汽油电磁阀关闭,贮气瓶 内的 20MPa 高压天然气通过高压管路进入减压调节器减压, 再通过低压 管路、动力阀进入混合器,并与经空气滤清器进入的空气混合,经化油 器通道进入发动机气缸燃烧。减压调节器与混合器相匹配,根据发动机 的各种不同工况产生不同的真空度,自动调节减压调节器的供气量,并 使天然气与空气均匀混合,满足发动机不同工况的使用要求。动力阀是 一个调节天然气管道截面积的装置,可调节混合气的空燃比,使空燃比 达到最佳状态。
汽车改装知识油路中安装一个汽油电磁阀,其余部件均保留不变。当使用汽油作 燃料时,司机将油气燃料转换开关扳到“油”的位置,此时天然气电磁阀关 闭,汽油电磁阀打开,汽油通过汽油电磁阀进入化油器、并吸入气缸燃 烧。燃料转换开关有三个位置,当拨到中位时,油、气电磁阀均关闭, 该功能是专门用来由汽油转换到天然气时,烧完化油器室里残存汽油而 设置的,以免发生油气混烧现象。
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