2.4安全系统
该系统主要由主、副安全阀,过流阀、放空阀和单向阀等装置组成,分别控制燃气压力、流量和流向。主安全阀、副安全阀用来保证系统压力不超过最大工作压力,以保证车辆的安全;过流阀作用是下游(主要指汽化器之后)供气管路一旦发生破裂或断开事故时,燃气流量超过设定值,过流阀迅速切断气路,避免燃气大量外泄;放空阀作用是在系统检修或车辆长期停驶时用来排尽罐内残存的燃料,放空管线一般设置在车辆外廓的最高点,且远离火源和蓄电池等部件;单向阀作用是防止燃料倒流。
二、液化天然气汽车推广目前存在的主要问题
1、发动机功率下降:在燃油车量基础上改装的LNG/燃油两用燃料车辆,其中最为突出的是发动机功率下降问题。发动机功率和压缩比有关,而压缩比和燃料辛烷值有关,虽然LNG具有较高的辛烷值,但是改造成两用燃料汽车后,既可以用LNG,也可以用燃油,由于兼顾使用两种燃料的需要,或者对发动机简单的改造,适合使用单一的的天然气能源,但发动机的压缩比并未发生变化。因此天然气高抗爆性的特性并未得到充分发挥,导致发动机功率下降。
2、LNG自汽化问题:尽管LNG车用储罐是绝热的,但是仍然由热量漏入,因此会有蒸发现象存在,一旦汽车遇到事故停止前进,就会造成容器内压升高,而低温容器一般不耐压或者耐压能力低,这样就有可能发生事故。目前一般采取的措施是当压力升高至设定压力时,安全阀打开自动放气,存在安全隐患。
3、LNGV改装价格问题:目前一套LNGV改装件(不包括发动机)的价格根据其容积不同大体在3-5万元之间,因此降低LNGV改装件的价格将是LNGV实际应用推广中必须面对的问题。
三、供气系统技术方案
由于车用LNG低温储罐内的低温液体向外排出的时候,储罐内的压力会逐
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渐下降,同时加注到储罐内的低温液体的初始压力如果没有达到汽车工作压力的要求,需对车辆LNG储罐进行增压,为保证LNG能正常供应汽车使用,保持LNG储罐内的压力稳定,形成车辆供气系统必要的压差,必须对储罐进行增压。特别是我公司LNG为零下162℃的低温液体,在储罐内是常压,无法形成压差向汽车发动机供应天然气燃料。因此对储罐增压,形成压差,满足中重型汽车燃料的正常供气是整个试验开发的重要环节。
中重型车辆在使用LNGV发动机(液化天然气发动机)时,主要解决LNG储罐内的燃料能连续、稳定的向发动机提供满足工况需求量,保证车辆能正常行驶,试验采取以下方案:
1.1 国家863中重型LNG运输车开发课题的技术 1.1.1 技术简介
采用带有液压往复低温泵的专用LNG瓶,液体由泵加压输送至汽化器中汽化,经稳压缓冲后由供气控制系统送入发动机内。
1.1.2 工艺流程框图
带液压往复泵 的LNG 汽化器 稳压缓冲器 供气控制系统 WD618.Z380CNG发动机
瓶 1.2、CNG气瓶增压方案: 1.2.1 技术简介
采用CNG瓶内的高压天然气体经三级减压后打入LNG钢瓶的气相空间,从而形成内外压差输送液体。再送至汽化器中汽化,经稳压缓冲后由供气控制系统送入发动机内。
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1.2.2 工艺流程框图 气瓶 CNG 三级减压 LNG瓶 汽化器 稳压缓冲器 供气控制系统 LNGV发动机 机 1.3、电伴热增压方案: 1.3.1 技术简介
采用带有电伴热的专用LNG瓶,通过对液体加热产生压力输送液体。在汽化器中汽化,经稳压缓冲后由供气控制系统送入发动机内。
1.3.2 工艺流程框图
带电伴热的 LNG瓶 汽化器 稳压缓冲器 供气控制系统 LNGV发动机 机 1.4、自增压器增压方案: 1.4.1技术简介
采用LNG瓶外的自增压系统将气体增压后返回瓶内气相,形成输送液体的压差,再由汽化器汽化,经稳压缓冲后由供气控制系统送入发动机内。
1.4.2工艺流程框图
LNG瓶 自增压器 汽化器 稳压缓冲器 供气控制系统 四
LNGV发动机 13
四、供气系统试验实施计划
1、供气技术方案的实施计划
1.1、订购两台潍柴动力WD618.Z380CNG发动机。2008年5月20日前签订采购合同及技术协议,交货期为30天。同时力争早日与天海西港公司签订专用LNG气瓶及专用泵的采购合同。
1.2、5月20日至6月20日之间在燃气公司运输分公司选定两辆车况较好的北方奔驰车,对其车况进行全面检修以恢复车况至正常水平。同时按照上述方案准备系统改造所需的元器件及材料。
1.3、两台发动机到货后在潍柴动力新疆服务站进行换装,潍柴动力派员指导,换装时间约需3天。
1.4、对一台车按照其余方案分别进行供气系统改装及试验,并按有关标准进行试验,全程记录试验数据。改装用时约10天,试验时间约100天,试验里程30000公里。
1.5、专用LNG气瓶及专用泵到货后与潍柴动力、深圳华江技术人员配合,将另一台车按照863课题的技术方案进行供气系统改装,并按有关标准进行试验,全程记录试验数据。
1.6、在充分利用国家863中重型LNG运输车开发课题研究解决供气问题的同时,为加快推动中重型车辆油改气的市场化进程,降低车辆改装、改造费用,进行多种供气方案试验,根据试验结果,优选确定最终供气方案,然后再进行发动机的改造试验。
五、改造柴油发动机的技术方案
车用天然气发动机国内目前常见的柴油汽车改装技术方案主要有两大类,即将原柴油车改装成天然气单燃料车和改装成柴油/天然气双燃料车。
1、天然气单燃料车的改装
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1.1 柴油发动机制造厂的改装技术
一般是以原有某型号柴油机为基础,由发动机生产厂对发动机主要做了三方面的改进设计:
(1)结构设计:针对天然气发动机的燃烧特性,重新确定了压缩比,并对燃烧室、活塞、气缸盖、排气管、进气门及座圈、凸轮轴等少数零件进行了改进设计。其余保持与原柴油机不变。
(2)燃料供给系统与点火系统:以燃气供给系统取代原柴油机的燃油供给系统,采用进气总管与混合供气方式。采用高电压、高能量直接点火方式。每缸设置独立的点火线圈、火花塞与高压线。
(3)电子控制系统:采用闭环控制技术,系统依据多个传感器所采集的发动机的运行参数,经控制单元集中处理后,通过执行器对燃料喷射装置、节气门、排放气阀、点火系统等进行精确控制。
这种专业改装技术不但保证了原柴油机的动力性能,其他指标均优于原柴油机。但发动机价格较高,适合购置新车使用。
现玉柴开发的中型发动机通过重庆宇通公司应用于城市公交,潍柴开发的380马力重型发动机通过陕西重汽,样车已在海口市进行路试。
1.2 非发动机专业厂的改装技术
这种技术主要应用于在用柴油车的改装。它不具备对原柴油发动机的机体和零部件进行大量的专业性改进加工的能力。只能做些简单改造工作,如为了降低压缩比加厚汽缸垫;在原柴油机喷油嘴位置加装点火系统;在原有的空气进气系统加装天然气混和装置;在电控系统所作的改进工作量最大,目的是解决好天然气与空气的混合比,使发动机气缸的燃烧性能保持最佳。这种改装技术,改造费用最低,但原柴油机的机体和燃烧系统毕竟没有完全改变,依然是符合柴油的燃烧特性,只是将原先柴油机的迪塞尔循环的热力学工作原理,改变为火花塞点火的汽油机工作原理。
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