论文部分内容阅读
【摘 要】 LNG汽车做为天然气产业的发展方向，将会对我们的城市公交、区间客车及长途运输提供新兴燃料。从而减少汽车的尾气污染，洁净我们的天空。作为新兴能源的产物，LNG汽车将在不远的将来在汽车行业有着举足轻重的地位，使得我们也要对LNG汽车有更深一步的了解与探索。
【关键词】 原理;性能;对比
【Abstract】 LNG car as the direction of development of natural gas industry， will provide a new fuel for our city bus， busand long-distance transportation of interval. In order to reduce automobile exhaust pollution， clean our sky. As a product of new energy vehicles， LNG will in the near future in the automotive industry play a decisive role， so we have to understand and explore the deeper step for LNG car.
【Key Words】 principle capability contrast
一、工作原理
关于LNG城市客车的工作原理，首先是储存液化天然气的专用气瓶，正常的工作压力为小于1.59Mpa大于0.65Mpa，工作温度为-162℃。以下为LNG客车的工作原理简图：
首先在车辆启动前，先将主安全阀开，液化气瓶内的液体通过气瓶自身的压力，将液体释放到汽化器中。正常情况下使用气瓶时最小工作压力不能低于0.65Mpa，否则会出现发动机供气不足、动力性下降，并且导致催化转化器烧结等现象。由于汽化器是通过发动机冷热水来对低温液体进行加热，所以经过汽化器的液态天然气被汽化成气态天然气。汽化器安装时应注意安装在靠近发动机进气管和振动较小的位置，不能直接安装在发动机上，同时要注意汽化器安装的位置不能高于发动机散热器的顶部，否则会导致加热水不能流经汽化器，汽化器结冰冻裂。当气体通过调压器时，该系统采用电控调压方式来控制天然气量，安装时应保证电控调压器天然气出口离混合器进气口距离应控制在500mm以内，最后天然气与空气在混合器中混合，从而提供给发动机燃料。燃烧后的气体经过催化转化器排到大气中，由于有污染的气体在催化转化器中参与化学反应，最终排到大气中的只是碳氢化合物。
二、LNG汽车的系统匹配
LNG钢瓶的匹配，因LNG为在-162℃低温储存，故要求钢瓶要有良好的保温性能，因此需要钢瓶为双层真空结构，为了保证钢瓶真空层长期处于真空状态，且具有更好的保温性能，要求在钢瓶内胆上缠绕保温材料，并增加吸附装置，吸附真空层中残留的空气。因汽车用钢瓶储存LNG液体的压力约在0.65Mpa左右，而LNG钢瓶的最大承受压力约为2.86Mpa。当钢瓶内的LNG燃料长期不用时，会出现气化的现象，为保证钢瓶的安全性，必须设置安全阀。发动机外的供气系统与发动机之间的匹配问题，将直接影响到发动机的性能及使用的可靠性。发动机要求的燃料供气压力为0.65Mpa，且要求能稳定的供气，供气温度在20℃-50℃。这就需要钢瓶内的充液压力、匹配的气化器气化速度和气化温度均要与发动机的工作要求相匹配，否则将直接影响到发动机的耗气量和工作的可靠性。解决问题的方法如下：控制加液站的加液的饱和压力能达到0.65Mpa;气化器的大小及气化温度根据发动机的要求进行设计，利用发动机的循环水，控制循环水的流量对气化温度进行控制。发动机自带供气系统和发动机工作要求之间的匹配。发动机采用电控单点喷射技术，精确控制燃气供给量;并采用增压中冷技术提高发动机的性能，稀薄燃烧能有效降低发动机的热负荷，提高发动机的可靠性，降低NOx的排放。
三、性能对比
1、LNG燃料经济性方面，以柴油和LNG作对比。
0#柴油：42.6MJ/kg，密度为0.828kg/dm3，相当于每升柴油的热值为35.27MJ/L。
LNG（液化天然气）：40MJ/m3从以上数据可以看出，仅从燃料的热值对比：燃烧1L柴油相当于燃烧35.27/40=0.882m3的液化天然气。而目前柴油的价格为5.50元/L。LNG气体的价格较高的为4.00元/m3左右。就以目前国内柴油的价格和目前国内较高的气体价格相比，行驶同样里程，LNG气体价格相对于柴油每L下降2元左右，而国内目前的燃油价格相对于国际上的价格，继续上涨是必然趋势，且国内费改税计划也是势在必行。单从以上对比，以LNG作燃料经济性远远优于以柴油作燃料。另外发动机电控喷射及稀薄燃烧技术的应用，大大提高了燃料的燃烧效率，进一步提高了车辆的经济性。
2、LNG汽车相对于CNG汽车的对比
CNG汽车：
1.充气压力为20Mpa，安全性始终是一个潜在的隐患。
2.充气时间长，直接影响到用户的经济效益。
3.续驶里程短，需要建立更多的加气站方能满足加气要求，第一造成有限的资源浪费，第二也影响到用户的有效运行时间。
4.气瓶的装载效率低，一个80L的气瓶仅装载16m3左右的气体，若想能使一台10m左右的城市客车可以达到柴油车同样的行驶里程，一般需要8-10个气瓶，每个气瓶充满气后的重量超过100kg。这样，对于低地板城市客车只能布置到车顶上，对整个车身结构会造成一定的影响，增加了车辆整备质量的同时，也提高了整车的重心。对车辆的行驶安全性，燃料消耗率均造成较大的影响。
LNG汽车：
LNG仅是液化后的天然气，在提高气体质量的同时，克服了以上以CNG为燃料汽车不可克服的缺点。
1.使用LNG作为燃料，一个335L的钢瓶，就能行驶500公里以上。完全解决了车辆的行驶里程问题。
2、个335L的LNG钢瓶自身重量225kg，充装满后的重量为353kg，相当于同样柴油车辆油箱加满油以后的重量。并且是在车架上安装，大大降低了车辆的重心。在提高使用经济性的同时，也同样提高了车辆的行驶安全性。
3、安全性对比：
名称 燃点 比重 爆炸极限
柴油 220℃
汽油 427℃
液化石油气 490℃ 与空气比重1.5～2，发生泄漏时往下沉积，易造成爆炸的安全隐患 1.7%～9.7%。
极易发生爆炸
天然气 650℃ 与空气比重0.58～0.79，发生泄漏时会很快往空中挥发，不易造成安全隐患 爆炸极限5～15%。不易发生爆炸
煤气 燃点大于500℃
从以上看出，天然气的各项安全性指标均高于常见的几种燃料，所以以天然气为燃料的安全性相对于其它燃料来说，安全性更高。
作者简介：
第一作者：李炳辉，1984，四平梨树县燃气有限公司，助工
第二作者：潘佳琦（通讯作者），1986，黑龙江省佳木斯大学，助教
基金项目：佳木斯大学校级面上项目（L2013-087）
【关键词】 原理;性能;对比
【Abstract】 LNG car as the direction of development of natural gas industry， will provide a new fuel for our city bus， busand long-distance transportation of interval. In order to reduce automobile exhaust pollution， clean our sky. As a product of new energy vehicles， LNG will in the near future in the automotive industry play a decisive role， so we have to understand and explore the deeper step for LNG car.
【Key Words】 principle capability contrast
一、工作原理
关于LNG城市客车的工作原理，首先是储存液化天然气的专用气瓶，正常的工作压力为小于1.59Mpa大于0.65Mpa，工作温度为-162℃。以下为LNG客车的工作原理简图：
首先在车辆启动前，先将主安全阀开，液化气瓶内的液体通过气瓶自身的压力，将液体释放到汽化器中。正常情况下使用气瓶时最小工作压力不能低于0.65Mpa，否则会出现发动机供气不足、动力性下降，并且导致催化转化器烧结等现象。由于汽化器是通过发动机冷热水来对低温液体进行加热，所以经过汽化器的液态天然气被汽化成气态天然气。汽化器安装时应注意安装在靠近发动机进气管和振动较小的位置，不能直接安装在发动机上，同时要注意汽化器安装的位置不能高于发动机散热器的顶部，否则会导致加热水不能流经汽化器，汽化器结冰冻裂。当气体通过调压器时，该系统采用电控调压方式来控制天然气量，安装时应保证电控调压器天然气出口离混合器进气口距离应控制在500mm以内，最后天然气与空气在混合器中混合，从而提供给发动机燃料。燃烧后的气体经过催化转化器排到大气中，由于有污染的气体在催化转化器中参与化学反应，最终排到大气中的只是碳氢化合物。
二、LNG汽车的系统匹配
LNG钢瓶的匹配，因LNG为在-162℃低温储存，故要求钢瓶要有良好的保温性能，因此需要钢瓶为双层真空结构，为了保证钢瓶真空层长期处于真空状态，且具有更好的保温性能，要求在钢瓶内胆上缠绕保温材料，并增加吸附装置，吸附真空层中残留的空气。因汽车用钢瓶储存LNG液体的压力约在0.65Mpa左右，而LNG钢瓶的最大承受压力约为2.86Mpa。当钢瓶内的LNG燃料长期不用时，会出现气化的现象，为保证钢瓶的安全性，必须设置安全阀。发动机外的供气系统与发动机之间的匹配问题，将直接影响到发动机的性能及使用的可靠性。发动机要求的燃料供气压力为0.65Mpa，且要求能稳定的供气，供气温度在20℃-50℃。这就需要钢瓶内的充液压力、匹配的气化器气化速度和气化温度均要与发动机的工作要求相匹配，否则将直接影响到发动机的耗气量和工作的可靠性。解决问题的方法如下：控制加液站的加液的饱和压力能达到0.65Mpa;气化器的大小及气化温度根据发动机的要求进行设计，利用发动机的循环水，控制循环水的流量对气化温度进行控制。发动机自带供气系统和发动机工作要求之间的匹配。发动机采用电控单点喷射技术，精确控制燃气供给量;并采用增压中冷技术提高发动机的性能，稀薄燃烧能有效降低发动机的热负荷，提高发动机的可靠性，降低NOx的排放。
三、性能对比
1、LNG燃料经济性方面，以柴油和LNG作对比。
0#柴油：42.6MJ/kg，密度为0.828kg/dm3，相当于每升柴油的热值为35.27MJ/L。
LNG（液化天然气）：40MJ/m3从以上数据可以看出，仅从燃料的热值对比：燃烧1L柴油相当于燃烧35.27/40=0.882m3的液化天然气。而目前柴油的价格为5.50元/L。LNG气体的价格较高的为4.00元/m3左右。就以目前国内柴油的价格和目前国内较高的气体价格相比，行驶同样里程，LNG气体价格相对于柴油每L下降2元左右，而国内目前的燃油价格相对于国际上的价格，继续上涨是必然趋势，且国内费改税计划也是势在必行。单从以上对比，以LNG作燃料经济性远远优于以柴油作燃料。另外发动机电控喷射及稀薄燃烧技术的应用，大大提高了燃料的燃烧效率，进一步提高了车辆的经济性。
2、LNG汽车相对于CNG汽车的对比
CNG汽车：
1.充气压力为20Mpa，安全性始终是一个潜在的隐患。
2.充气时间长，直接影响到用户的经济效益。
3.续驶里程短，需要建立更多的加气站方能满足加气要求，第一造成有限的资源浪费，第二也影响到用户的有效运行时间。
4.气瓶的装载效率低，一个80L的气瓶仅装载16m3左右的气体，若想能使一台10m左右的城市客车可以达到柴油车同样的行驶里程，一般需要8-10个气瓶，每个气瓶充满气后的重量超过100kg。这样，对于低地板城市客车只能布置到车顶上，对整个车身结构会造成一定的影响，增加了车辆整备质量的同时，也提高了整车的重心。对车辆的行驶安全性，燃料消耗率均造成较大的影响。
LNG汽车：
LNG仅是液化后的天然气，在提高气体质量的同时，克服了以上以CNG为燃料汽车不可克服的缺点。
1.使用LNG作为燃料，一个335L的钢瓶，就能行驶500公里以上。完全解决了车辆的行驶里程问题。
2、个335L的LNG钢瓶自身重量225kg，充装满后的重量为353kg，相当于同样柴油车辆油箱加满油以后的重量。并且是在车架上安装，大大降低了车辆的重心。在提高使用经济性的同时，也同样提高了车辆的行驶安全性。
3、安全性对比：
名称 燃点 比重 爆炸极限
柴油 220℃
汽油 427℃
液化石油气 490℃ 与空气比重1.5～2，发生泄漏时往下沉积，易造成爆炸的安全隐患 1.7%～9.7%。
极易发生爆炸
天然气 650℃ 与空气比重0.58～0.79，发生泄漏时会很快往空中挥发，不易造成安全隐患 爆炸极限5～15%。不易发生爆炸
煤气 燃点大于500℃
从以上看出，天然气的各项安全性指标均高于常见的几种燃料，所以以天然气为燃料的安全性相对于其它燃料来说，安全性更高。
作者简介：
第一作者：李炳辉，1984，四平梨树县燃气有限公司，助工
第二作者：潘佳琦（通讯作者），1986，黑龙江省佳木斯大学，助教
基金项目：佳木斯大学校级面上项目（L2013-087）