1.燃气汽车的性能特点
使用清洁能源的燃气汽车主要有液化石油气汽车(简称LPG 汽车或LPGV)和压缩天然气汽车(简称CNG 汽车或 CNGV)。顾名思义,LPG汽车是以液化石油气为燃料,CNG汽车是以压缩天然气为燃料。天然气汽车的排放污染大大低于以汽油为燃料的汽车,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%以上,是目前较为实用的低排放汽车。因此,许多国家已将发展天然气汽车作为一种减轻大气污染的重要手段。天然气燃点和爆炸极限比汽油高,那么相同温度下不易发生失火和爆炸事故。天然气密度远远小于空气,发生泄漏易扩散,不易积聚着火。天然气气瓶生产经过特批和各种安全测试。气瓶温度或压力超过标准(100℃或 26MPa)自动卸压,确保安全。
由于天然气比汽油的燃点高,火焰传播速度慢(汽油 39~47cm/s,天然气 33.8cm/s),辛烷值高、抗爆性能好。为了改善发动机性能,提高热功转换效率,提高点火能量,提前点火角度,提高压缩比。由于天然气以气态形式进入气缸占了一部分空间,使空气进气量少,故充气效率比汽油低,因此,动力性和加速性比汽油差一些。
天然气主要成分是甲烷(90%以上),天然气是一种高燃点(650℃)、
低密度气体(空气的 55%),为了增加密度,多充装一些天然气,延长行驶里程,通过压缩充装储存在钢瓶内。车用钢瓶最高充装压力为20MPa。为了使汽车发动机能正常燃用天然气,在汽车上安装一套压缩天然气的燃料供给系统装置,通过三级减压,把20MPa 的高压天然气降至常压(0.3~0.6kPa)与空气混合形成可燃混合气供发动机燃用。
2.结构原理
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 3 个系统组成:天然气系统、天然气供给系统、油气燃料转换系统。
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。清洁能源汽车发动机燃气管线见图 1。
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。
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2 种保安装置,当气瓶温度超过 100℃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的。
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2 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。
CNG 汽车的工作原理如下: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(见图2),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。
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。
3.CNG 汽车的技术性能和改装要求使用天然气燃料,车辆主要技术性能如下:发动机额定功率不低于原车的85%;发动机最大扭矩不低于原