汽车油改气的基本常识.docx
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汽车油改气的基本常识
汽车油改气的基本常识
1、目前，为了方便起见一般所谓的天然气汽车就是包括CNG、LNG、和LPG汽车。
CNG（CompressedNaturalGas）汽车，也就是压缩天然气汽车。
LNG：
如将天然气液化（常压下-162℃）后，装入低压保温容器中放在汽车上，就是LNGLiquefiedNaturalGas）汽车，也就是液化天然气汽车。
LPG：
在油田轻烃回收装置中处理天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天然气组成的一部分，比较容易液化，而在常压下又是气态，与日常家用的液化气非常相似，也可以做汽车燃料这就是LPG（LiquefiedPetroleumGas），也叫液化石油气，习惯上也将LPG汽车作为天然气汽车的一种，但有些国家的天然气汽车不包括LPG汽车。
2、天然气气瓶中气体的压力一般为21Mpa（3000psi）。
3、天然气汽车的优缺点
优点
□①有较高的经济效益。
在相同的当量热值时，世界各国一般将1立方米天然气的价格控制为1升汽油柴油的一半。
□如果各类发动机的热效率比较近，则天然气汽车的燃料费用大约是汽油车或柴油车的一半。
使用汽车的运行费用大幅度降低。
□就汽车发动机而言，天然气容易扩散，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，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，对大气的有害排放污染物少。
从燃料来源考虑，对环境保护是更有利的。
□③比较安全。
CNG、LNG和LPG汽车的气瓶或气罐等都很结实可靠。
天然气本身比空气轻（LPG除外），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。
□缺点
□①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，一般行驶距离较汽油车短。
由于气体燃料在汽缸中的可燃混合气里占有一定的容积（汽油机汽缸中流体燃料所占容积忽略不计），在同样的汽缸工作容积下，用天然气作燃料时作的功少。
而目前用的天然气发动机大多是由原汽油机改装的，因而汽油汽车在改用天然气后功率往往会下降10%～20%左右，这就是司机所说的爬坡没劲、加速响应慢等现象。
一般柴油汽车如果用"双燃料"方式改装燃用天然气，则不会出现这种现象，但改装件的结构较为复杂。
□②由于目前的天然气汽车是在原来的汽油车或柴油车的基础上改装的，原来汽油机或柴油机的燃料系统大多保留。
这样，要在原汽车的增加天然气燃料系统，特别是气瓶使原来的汽车的有效空间减少，本身的自重也增加了。
□③天然气是气态燃料，不容易储存和携带。
□虽然有以上的不足之处，但从总的经济和社会效益分析，用天然气作为汽车燃料还是利大于弊。
天然气汽车的工作方式
□1.汽油车的改装
□使用天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天然气经过减压后送到混合器中，在此与空气混合，进入汽缸。
仍然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改变，原来发动机的结构基本不变，只是另外加上天然气的储气瓶、减压阀及相应的开关。
改装费用较低，而且用天然气或汽油两种燃料都可以工作，虽然天然气的抗爆性很好，允许在较高的压缩比下工作，但因为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改变，发动机的功率要损失10%～20%。
为了减少功率损失，可在改装时把原来汽油机的压缩比提高（最简单的办法是将汽缸盖刨去一部分），并改变点火提前角以适应天然气的工作需要。
这样虽然可以减少工率损失，但再用汽油工作时将会有产生爆震的危险，甚至于不能工作。
难以回到原来的汽油机工作方式。
所以目前汽油车改装时，发动机的压缩比一般保持不变。
□2.柴油汽车的改装
□可以有两类方法。
第一类方法是原柴油机结构基本不变，按电点火方式改装，即按汽油机的工作原理（奥托循环）工作。
把原来柴油机的燃料系统全部去掉，将压缩比降低到天然气所能承担的数值（比汽油机高，一般为（8～10）∶1）除了要装天然气燃料系统的部件--储气瓶、减压阀、混合器等之外，还要再加上电点火系统，成为只燃烧天然气的单燃料天然气汽车。
这种改装方法比较简单、技术比较成熟，但不能再用柴油工作，而且发动机功率损失较大，只有原来柴油机的65%～70%左右。
□第二种方法是原来柴油机的燃料系统不变，再加上和上面相同的天然气燃料系统，一般压缩比不用改变。
发动机汽缸吸入空气和天然气的混合气后，由原来的柴油喷油器喷入少量的柴油作为引燃用。
柴油压燃着火以后，点燃了天然气和空气的可燃混合气进工作，这就是双燃料天然气发动机。
□其基本工作原理为：
启动时用全柴油，加负荷时空气与燃气混合器的负压传到膜片机构上，通过泵杆将柴油高压油泵齿条限上，此时司机再踏下油门踏板时就只增加天然气燃料的流量。
□双燃料的工作方式不仅不会损失功率，而且由天然气的燃烧性能好，还可比原来的柴油机的功率略有增加。
□这是因为柴油机的压缩比高，原来的过量空气系数较大的缘故。
这种改装方式对原柴油机的变动最少，而且在天然气供应不足时还可以转为全柴油工作。
但这种工作方式在中、低负荷时，经济性和排放都不太好。
因此，在不另外增加克服这些不足的手段时，不适用于城市公共汽车。
最好是那些长时间处于中、高负荷的汽车和长途运输汽车使用这种改装方式。
□现代技术先进的汽车燃料系统大多是用电脑控制的电子燃料喷射系统。
就是用电脑根据使用的工况自动地改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。
如改用天然气作为燃料，需要将汽油或柴油的电子喷射阀换成或另外加装天然气电子喷射阀，再改动电脑的控制软件的等程序，就可以成为燃烧天然气的天然气发动机。
当然，天然气燃料系统中的其它部件和储气瓶、减压阀等还是不可少的。
天然气汽车使用的安全性
在天然气汽车推广过程中，人们担心天然气汽车，特别是CNG汽车的安全性。
这是一种误解。
当然，天然气是易爆气体，但天然气的爆炸是有条件的，在采取了一系列安全措施后，可以安全的将天然气用于汽车上，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，不是都在安全的应用着大量的电气设备吗？
□首先，从燃料本身的特点来说，天然气的燃点一般在650℃以上，而汽油为427℃。
天
然气比汽油高出200℃以上，这说明天然气不象汽油那样容易被点燃。
其次天然气在空气中燃烧时的体积界限是5%～15%，而汽油是1%～7%。
即大气中有1%的汽油浓度就很容易发生着火爆炸。
天然气要比汽油好的多，因为它要积累到5%才到达它的燃烧下限。
更重要的是天然气比空气轻，其密度只是空气的55%，稍有泄漏，很容易向大气中扩散，不至于达到低燃烧界限。
使用时还要在天然气里放加臭剂以提高对天然气泄漏的及早发现，从而采取预防措施。
最重要的是，天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。
所以在存放天然气的地方必须严禁烟火。
□其次，天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，不应有安全问题。
在天然气汽车加气装置中，有自动定压、定温控制和断流截止阀。
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储气瓶安全问题。
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安全检验。
一、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,最后加压到破坏。
□二、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1min,以不出现裂纹或变形为合格.
□三、耐火试验
在CNG气瓶内，充以25Mpa的天然气，用火烧此气瓶20min，以不发生爆炸为合格。
□四、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，不出现裂纹为合格。
□五、枪击试验
将CNG样瓶充入25Mpa的天然气，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。
气瓶不应出现裂纹。
□此外，气瓶还装有安全阀，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。
虽然压缩开然汽车发展时间还不长，但现在世界上也有约100多万辆CNG汽车，还没有见到在运行中因交通事故引起气瓶爆炸失火的记录。
因此压缩天然气汽车比汽油汽车更加安全。
天然气燃料的物理性质
作为内燃机燃料，主要是利用不同的燃料所发出的热能在内燃机内转换成为有用功。
液体燃料如汽油、柴油等是在炼油厂中按照燃料标准的物理、化学的规定，由原油炼制而成，其物理、化学性质有严格规定，因而比较稳定。
气体燃料由于来自不同的油田和气田，或来自各个炼油厂，其间无论其成分还是性质都有较大的区别。
作为汽车用的天然气燃料，有一些基本要求，特别要注意以下几个方面的性质。
□一、组分
□天然气的主要成分是烷烃中的轻组分，基本由田烷CH4（82%～98%）和不多的乙烷C2H6（6%）、丙烷C3H8（1.5%）和丁烷C4H10（约1%）组成。
一般油、气田的天然气中的甲烷含量差别相当大。
我国四川气田天然气中的甲烷含量多在95%以上，而油田的伴生天然气中的甲烷含量则为70%～80%。
有的甲烷含量更低，并且含有较重的烃类，如丁烷、戊烷和已烷等。
□作为车用天然气燃料，液化天然气（LNG）的条件最好。
因为LNG是天然气在低温深冷（常压下为-162℃）下液化生成的，可以说是纯甲烷，是车用燃料中最受欢迎的燃料。
CNG中主要成分应该是甲烷和极度少量的乙烷。
如果用油田伴生气作为车用燃料应将所含高碳烃脱除。
LPG的主要成分为丙烷和丁烷，但由于其来源不同又有所区别。
□如果是从油、气田轻烃回收装置中得到的LPG，则以丙烷、丁烷为主，很少有烯烃存在，适于做车用燃料。
而从炼油厂中得到的副产品LPG，除了丙烷、丁烷以外还含有不少丙烯C3H6、丁烯C4H8和丁二烯C4H8等烯烃成分。
烯烃密度略小，热值较低，发火性能差。
由于是不饱和烃，容易氧化产生胶质，使燃料系统的蒸发器、混合器的膜片胶结、腐蚀而影响发动机的工作。
此外，燃烧不完全，容易产生积炭，加速机件的磨损。
因而炼油厂副产品的LPG不适宜做车用燃料。
除非单独加以处理，使其烯烃含量在规定数值以内。
□此外，在CNG和LPG中还含有一些杂质，其含量应符合国家有关标准的要求。
目前车用CNG的行业标准正在制订中。
LPG已有油、气田液化石油气和石油产品燃料中的液化石油气（LPG）两个国标，但都未规定烯烃的含量，因此还应制订车用LPG的标准以便使用。
□二、热值
□燃料的热值是指单位燃料在量热计中燃烧后测得的热量数值。
由于燃料燃烧产物中的H2O在冷凝的过程中会放出潜热包括在量热计所测的数值中，所以测出的数值称为高热值。
这部分潜热在发动机中是无法利用的，因此要将这部分热量从高热值中减去。
燃料在气缸中燃烧后发出的有效热量称为低热值。
在计算天然气燃料的发热量时要按低热值计算。
按单位质量气态烃所测得的热值相差不太多。
C1的热值稍多些，随着碳数的增加热值略有减少。
由于气体燃料用容积作单位便于计量，而碳数少的烃密度小，所以按单位体积计量的热值就比较少了。
气体燃料是各种轻烃的混合物，所以天然气的热值可以用下式
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