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B一、天然气汽车基本知识
1、什么是天然气汽车
简单地说,天然气汽车是以天然气为燃料的一种气体燃料汽车。
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,天然气汽车已在世界和我国及我市得到了推广应用。
我市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天然气汽车。
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、天然气汽车的主要优缺点
(1)天然气汽车是清洁燃料汽车。
天然气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,许多国家已将发展天然气汽车作为一种减轻大气污染的重要手段。
(2)天然气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,压缩天然气汽车所用的配件比汽油车要求更高。
表现在:
国家颁布有严格的天然气汽车技术标准。
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、枪击等试验,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,压缩天然气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。
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。
5、CNG汽车的主要技术性能
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车的90%
汽车最高车速不低于原车的90%
汽车加速性能不低于原车的85%
直接档最低稳定车速不高于原车的5%
天然气额定充气压力20MPa
1立方米天然气可代替汽油0.8kg以上
一次充天然气行驶里程客车、货车不低于180km
轿车、微车不低于200km
汽车污染物排放CO含量≤1.5%
HC含量≤1000PPM
二、CNG汽车的改装
为了确保CNG汽车的安全和改装质量,国家和重庆市对CNG汽车的改装制定了严格的管理规定。
定型在用汽车改装成CNG汽车,必须在经过认证的指定改装厂进行改装。
1、车辆改装手续办理方法
(1)车辆改装前,应由车主向当地机动车辆管理部门提出申请,经车辆管理部门认可,填写车辆改装申请表,方可到指定的CNG汽车改装企业进行改装。
(2)车辆改装完毕后,应持改车单位发给的车辆改装合格证,连同改装申请表一起到车辆管理部门办理机动车辆异动手续。
(3)CNG汽车驾驶员应经市车管所培训,并取得合格证,在车辆管理部门注册后,方能驾驶天然气汽车。
2、对被改装车辆的技术要求
车辆改装前,应进行车辆性能检查,主要检查发动机的起动性和动力性,要求发动机起动性能良好,加速灵敏,最大功率和最大扭矩不得低于发动机设计标定值的90%,否则该车不宜改装。
送改车的主要技术性能指标应满足下表的要求,方能改装。
技术指标
发
动
机
(1)最大功率、最大扭矩不得低于发动机设计标定值的90%
(2)发动机压缩比>
7.3
(3)各汽缸压力>
0.85MPa,且压力差不得超过平均缸压的5%
(4)怠速时进气管的真空度<
-0.0567MPa(负气压)
(5)发动机在使用汽油时,各转速工况下运行稳定,突然加速或减速时不得有突爆,化油器不回火,机油压力稳定
电
气
(1)蓄电池空载电压>
12.4V;
起动电压>
8.5V
(2)发动机正常发电;
起动机正常工作
(3)分电器白金电压<
0.2V,分度误差<
1.,火花塞间隙调正确,不积碳
整车
(1)整车各总成工作正常
(2)整车技术附合GB7258—1997《机动车安全运行技术条件》要求
3、改装系统的安装
(1)天然气钢瓶安装。
气瓶应安装在汽车的安全部位,不得影响汽车行驶性能。
根据各车型具体情况,可安装在汽车车架旁、副纵梁上或驾驶室与车箱之间。
气瓶与固定卡子间应垫胶垫,安装必须牢固。
气瓶固紧后,沿汽车纵向施加8倍于气瓶重量的力,不得发生位移或松动。
(2)高压管线安装
高压管线用卡套式高压接头与气瓶连接,气瓶间及靠近减压阀处管线应有抗震弯,管线固定卡子间距不得大于600mm,卡子及穿越孔板处应安装橡胶垫。
安装在驾驶室、载人车厢或行李厢的气瓶或管线接头,必须设置能将泄漏气体排出驾驶室或车厢外的通风口等装置。
(3)减压阀安装
减压阀安装在振动较小的驾驶室前挡板或发动机的其它地方,减压阀膜片应垂直于地面,远离排气管和其它热源,尽可能与化油器靠近。
减压阀安装好后,将发动循环水接到减压阀水道上。
(4)安装其它附件
1)安装高压截止阀、压力表、连接高压管线;
2)安装混合器与低压管线,连接减压阀及混合器;
3)在化油器和输油泵之间安装汽油电磁阀,注意电磁线圈应向上;
4)在适当位置安装充气阀;
(5)安装电器部件
根据选用电器部件的多少,按有关说明要求进行接线和安装。
安装时应注意以下两点:
1)在驾驶室内便于操作和观察的位置,安装燃料转换开关及气量显示器,在适当的位置装点火时间转换器;
2)按电路图连接所有电器线路,注意电器部件良好搭铁。
三、CNG汽车的调试使用
1、CNG汽车的调试
(1)天然气泄漏试验
先缓慢充天然气到大约10MPa,使用检漏液检查有关部位,经确认无漏气后再充气到20MPa,进一步仔细检漏。
(2)燃料转换调试
先用汽油起动发动机,然后再把燃料开关扳到中间位置,切断两种燃料供应,使发动机转速保持在2000转/分左右,待化油器内剩余的汽油将用完,发动机开始抖动时(或声音变化),立即将燃料转换开发板到天然气位置,发动机运动正常说明天然气燃烧良好。
如果发动机运转不正常,可调整点火时间或检查其它电路系统。
(3)点火正时调整
将燃料转换开关置于“气”位置,启动发动机,按原调节经验整分电盘位置,使点火时间达到最佳后,固定分电盘。
然后将燃料转换开关置于“油”位置,通过调整点火时间转换器上的旋钮或数字调节进行调整,调到最佳点火时间为止。
(4)怠速和起动调式
1)用汽油运行发动机,按原汽油车调整方法调好汽油的怠速。
2)用天然气运行发动机,调整减压阀上的怠速调节手柄,直到获得稳定的最低空转转速。
方法是:
先将减压阀怠速调节手柄旋死,旋松1.5圈左右即可,如不理想,再配合化油器调节螺钉进行微调。
3)熄火后用天然气直接起动,看天然气起动是否容易、迅速,如启动性能不良,应重新调整。
(5)加速性调式
用天然气运行发动机,在原地让发动机怠速动转,然后反复快速猛轰油门,看发动机转速变化是否迅速圆滑,如果不行,调整减压阀三级阀调节旋钮,直到满意为止。
(6)天然气与空气的空燃比调整
1)在底盘测功机上,发动机使用天然气燃料用直接档加载运转,使发动机处于最大扭矩工况,然后用废气分板仪测试发动机尾气,调整动力阀调整螺钉,使CO值为1.0~1.5%,固定动力阀调整螺钉,然后再将怠速、启动和加速复查一遍,反复调整。
2)在车辆运行中,也可根据经验,直接调整动力阀,校正发动机空燃比。
(7)松动压力传感器外壳固定螺钉,左右微动外壳(内有滑动电阻),观察压力表和显示灯亮熄情况,调整合适后,锁紧外壳固定螺钉。
2、CNG汽车的驾驶操作
CNG汽车驾驶员必须经过技术培训,取得合格证后方能驾驶天然气汽车。
(1)汽车起动前:
缓慢开启各天然气瓶阀,然后缓慢开启高压截止阀,观察压力表,了解天然气压力,检查管线接头和减压阀是否漏气。
打开气阀时,人不要站在阀和气瓶的正面。
(2)、天然气启动:
将燃料转换开关扳到“气”位置,点火开关置于“点火”位置,燃料转换开关上的指示灯亮,即可按汽车正常操作程序启动运行。
(3)天然气转换为汽油:
将燃料转换开关从“气”位置一次扳到“油”位置即可可,在转换过程中发动机会出现轻微的停顿现象,所以最好不要在交通拥挤的地方进行,如果在停驶状态下进行转换,应将发动机转速提高后进行,以免熄火。
(4)汽油转换为天然气:
先将燃料转换开关从“油”位置扳到中间位置,待化油器油室中汽车将用完,即发动机声音变化时(大约1~2分钟),立即转换开关扳到“气”位置即可。
在转换过程中,发动机仍会出现轻微的停顿现象,不要在交通拥挤的地方进行。
(5)使用天然气行驶时,注意观察仪表上气量指标灯,了解气量情况,当绿灯全熄而红灯亮时,表示天然气即将用完。
(6)严禁油气混烧。
(7)充气:
汽车进入充气位置后应拉住刹车,以免充气时车辆移动,关闭电器装置(包括收录机等等),取下充气阀防尘塞,插入充气管即可充气。
充气后,取出充气管,装上防尘塞,并检查连接处是否有泄漏现象,如不泄漏即可起动车辆。
(8)漏气处理:
汽车在行驶中发生漏气,首先应将电源关闭使发动机熄火,迅速将气瓶阀关闭,然后再作其它处理。
如果管线破裂气体大量泄漏无法关闭气瓶时,应立即将现场圈起,隔离火源,不允许人车入内,待天然气散尽(天然气比空气轻)后再作处理。
如果发生火灾,除立即关闭电源和气瓶外,还应将现场圈起,用灭火机灭火,由于气瓶上有安全装置,不会发生爆炸,可放心地处理。
(9)停车时,关闭高压截止阀及各天然气钢瓶气阀。
(10)停放:
1)当驾驶员离开汽车或临时停车超过10分钟,应关闭电源及供气阀。
2)长期停放、应将冷却液、燃油放尽,天然气用完,电源断开,置于通风、防潮、防火、防晒的场所。
3)若停放在车库内,严禁打开供气阀和使用燃气起动发动机。
3、CNG汽车安全使用规则
(1)严格执行加气安全操作规程。
气瓶加气,压力不得高于20MPa。
使用的天然气应作净化处理,符合车用天然气气质标准。
(2)严禁在装置有故障和系统存在漏气的情况下燃气运行。
(3)在拆装有关高压零部件时,应避免不安全操作。
开启瓶阀,人不得站在气瓶阀口的正面,截止阀应缓慢开启,通气后逐渐开大,防止冲击表阀及其它零件。
(4)严禁用火检查漏气。
(5)驾驶室及车辆附近,不得使用明火,应随时检查是否有天然气泄漏,驾驶室内严禁全封闭状态吸烟。
(6)行车时避免气瓶及管线与障碍物撞击,发现供气系统有漏气现象应及时排除,并换用汽油燃料。
(7)车辆停止行驶时,应停放在阴凉处,防止日光暴晒。
(8)保养车辆时,气瓶、减压阀、管线等严禁敲击、碰撞。
充气气瓶,与明火距离不得小于10m。
(9)汽车长期用压缩天然气,应定期改燃汽油一小时,运转发动机,防止供油系统失效。
(10)意外事故处理:
1)交通事故处理:
应断开总电源,关闭所有气阀等;
2)火险事故处理:
应断开总电源,关闭所有气阀隔离现场,用灭火器、砂子、覆盖物等灭火,并视情况通知消防部门,打电话119报警。
4、CNG汽车的维护保养
CNG装置的维护保养应结合汽车各级保养同时进行。
(1)每次出车前,应检查各零件的紧固情况,及时处理松动的固紧件,检查气质、管线及各连接处是否有泄漏,如有泄漏应及时处理。
(2)每月检查一次高压管线滤芯、电磁阀芯、调整各级减压阀压力。
(3)半年全面检修减压阀及供气系统一次,损坏件应及时更换。
(4)按国家劳动局《气瓶安全监察规程》规定,天然气钢瓶两年进行一次检测,不合格者应及时更换,检验后填写检测卡。
(5)经常保持CNG系统及空滤器芯子的清洁、完整。
(6)因维护保养发动机须拆卸天然气管线时,应用干净棉布堵住各接头,以免异物进入,损坏减压器阀口。
(7)车辆维护保养时,应检查充气阀、减压器、管线卡箍紧固情况。
发现松动,卡箍掉缺、无效应及时处理。
(8)车辆维护保养时,应用扭力扳手测量,检查钢瓶安装紧固情况是否符合要求。
(9)随时清除钢瓶表面上的污泥,以免影响钢瓶阀门、安全防爆阀的技术性能。
(10)只有在放出系统中的气体并关闭气瓶所有阀门之后,才能对燃气装置进行维修。
(11)凡高压系统发生故障,驾驶员不得自行拆卸、改动、修理、调整减压器等。
(12)按有关规定和要求认真填写、保管压缩天然气汽车的有关技术资料。
C油改气
油价高涨,给交通运输业带来越来越大的成本压力,尤其是城市公共交通。
城市公共交通有用油数量大、不能随意调整班次、车票价格不能随便浮动的特征,因此油价上涨将直接导致企业成本增加,而且这种成本无法在短时间内转嫁出去。
高昂的油价不仅直接提高了用车成本,而且抬高了整个社会的物流成本。
于是,寻找成品油的替代能源又一次成为人们所关注的话题。
什么原因阻碍了“油改气”的步伐?
经济、环保的天然气燃料一向被社会各界看好,但运行多年的“油改气”推广工程并没有取得明显的成效。
是什么原因阻碍了“油改气”的步伐?
“前些年进行的‘油改气’主要是液化石油气(LPG),液化石油气价格变动与油价是同步进行,油价和等热值的液化石油气价格相差不大,‘油改气’的初衷主要是改善大气质量,因此缺乏经济利益驱动的‘油改气’工作开展一直较为缓慢。
随着油价一涨再涨,石油和天然气之间的价格差距加大,改用相对低廉的天然气可以节约大量的燃料成本。
”一位业内人士如是说。
据有关专家分析,目前“油改气”推广运行面临诸多制约因素。
其一,油改气的技术标准不统一,缺乏统一管理。
车辆改装缺乏统一的技术标准,使车辆管理部门和保险公司无所适从。
车辆管理部门认定改装车辆是否合法,安全性能否保障,必须要依靠统一的标准;
保险公司要维护其自身的利益,也需要有一个统一技术标准来衡量投保人车辆改装后的危险程度。
统一改装标准的缺失还使一些不法的改装企业为了追求暴利,不惜以牺牲安全性为代价进行车辆改装。
其二,现有燃油车辆改装费用过高。
改装一辆小轿车的费用在5000元左右(根据地点、储气罐等的不同而产生的费用不同,最低2600元),一辆大客车在9000元左右。
其三,保险公司的保险合同条款对改装车辆有限制。
目前保险公司的保险合同条款规定汽车改装后发生事故的,保险公司不予赔偿。
保险公司认为现有环境下,难以保障“油改气”车辆的安全性。
其四,加气站点过少严重制约着“油改气”的发展。
当前各地加气站点分布过少,给已经改气的车主加气带来很大的不便,不仅需要排队等候,而且每次加气也要跑上很远的路程,耗费不少。
有业内人士建议,应尽快完善“油改气”相关的法律环境,统一现有车辆的改装标准,创新改装费用承担模式,鼓励社会制造、采购、使用双燃料汽车,各地做好加气站点的统一规划,建设布点合理、加气方便的加气站体系。
当天然气燃料普及使用时,人们就不用再因油价上涨而备受困扰了
“油改气”的问题
问题一
“油改气”有哪些优点?
经济效益较高。
天然气在发动机中容易和空气均匀混合,燃烧比较完全、干净、不容易产生积碳,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减少,能延长发动机的寿命和润滑油的使用期限。
社会效益好。
与石油燃料相比,气体燃料在制备过程中能量损失较小,有害排放污染物少,对环境保护是更有利的。
安全性高。
天然气本身稍有泄漏,很快就会扩散到大气中,气体燃料系统的各个部件,特别是密封部分,都经
过严格的检查。
因此,天然气作为汽车燃料是比较安全的。
问题二
“油改气”有哪些缺点?
由于气体燃料的能量密度低,天然气汽车携带的燃料量较少,行驶里程较汽油车短。
而目前用的天然气发动机
大多是由汽油机改装的,因而汽油汽车在改用天然气后功率往往会下降10%~20%左右。
由于目前的天然气汽车是在原来的汽、柴油车的基础上改装的,原来汽、柴油机的燃料系统大多保留。
因此,
要在原汽车增加天然气燃料系统,特别是气瓶使原来的汽车后备箱的有效使用空间减少,本身的自重也增加了。
天然气是气态燃料,不容易储存和携带。
为此,需要加压或液化以便装瓶,还需要建造比汽、柴油加油站投资
都大的加气站,在加气站比较缺乏的地区,加气是比较困难的。
问题三
什么车适合“油改气”?
一般来说,价格在20万元以上的中高级车以及一些越野车,没必要改气,因为这类车子对喷油量、喷油时间等
的控制非常精确,在用油上会根据情况进行调节,而且一旦改了气,还可能影响发动机智能控制系统的正常工作。
另外,用车频率低的车主也没必要改气。
私车作为上下班之用,每年的行驶里程一般在两万公里左右,但是油
改气的费用要支付四五千到七八千元,所以要跑很长时间才能收回这部分改装的成本。
这对于用车频率低的车主来
说,并不划算。
每年行驶里程在3万公里以上的车,比较适合改气,但如果车龄已经七八年了,那么应在改气之前对车况进行
全面检查并进行必要的修理,否则这些车会因自身零部件老化导致性能下降。
问题四
如果碰撞会发生爆炸吗?
一些车主最担心“油改气”的车发生碰撞后会发生爆炸。
其实,目前我们国家在“油改气”这方面的技术已经
很成熟,专家解释,气瓶都经过高压、火烧、枪击等试验,因撞击发生爆炸的可能性非常小,但前提是消费者一定要
到正规的改装厂内进行改装。
问题五
“油改气”后再用油油耗大吗?
一套燃烧系统要同时满足两种燃料的使用,本来就不可能让两者都达到最佳状态。
改后的车基本以使用天
然气为主,所以发动机都是偏向天然气的使用特点进行调试。
再用汽油,可能会比以前油耗高10%左右。
问题六
“油改气”后维护保养注意啥?
开“油改气”车的驾驶员一定要进行专门培训,平时还要半个月检查一次是否漏气。
检查方法很简单,将空的
饮料瓶注满水并加几滴洗洁精,摇晃后,涂
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