CNG汽车的结构和原理.doc

CNG汽车的结构与原理 曾祥熙 （南充石油机械厂、四川华油NGV开发公司） 压缩天然气、汽油两用燃料汽车（简称CNG汽车），是采用定型的汽油汽车改装，在保留原车供油系统的基础上，增加一套车用压缩天然气装置，可燃用压缩天然气，也可燃用汽油，油气两种燃料转换非常方便。车用压缩天然气装置由以下三个系统组成。 1．天然气储气系统：主要由充气阀、高压截止阀、天然气贮气瓶、高压管线、高压接头、压力传感器及气量显示器等组成。 2．天然气供给系统：主要由天然气滤清器、减压调节器、动力调节阀、混合器等组成。 3．油气燃料转换系统：主要由油气燃料转换开头、天然气电磁阀、汽油电磁阀等组成。 一、车用压缩天然气装置工作原理 目前，我国在用的CNG汽车，有机械控制式和机电控制式两大类，NCNG型车用压缩天然气装置属于后者，为国内外使用最多，并较为先进的???种装置。现重点介绍该装置的结构原理，同时也介绍相关的其它类型装置。 NCNG型车用压缩天然气装置工作原理方块图如下： 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20MP。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，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。该减压调节器装置为三级组合式结构，可将不高于20MPa的压缩天然气逐级减压至负压，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。混合器是一个根据文丘里管原理设计的部件，可将发动机进气道的真空度传递到减压调节器内，直接调节天然气的供给量。减压调节器与混凝合器相匹配，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头扳到油的位置，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，烧完化油器油室里残存汽油而设置的，以免发生油气混烧现象。有的CNG汽车用晶体管电动油泵代替汽油电磁阀，其性能基本相同。 机械控制式系统与本系统相比，其区别在于未安装电磁阀及油气燃料转换开关，燃料转换时要操作手动截止阀，操作性能和安全性能均较差。 目前，国外正在研制由微机控制的团环气路供给系统，其工作原理是，在发动机进排气管中安装温度、排放物成份、压力、流量等传感器，微机接受各传感器信号后，及时校正供气系统的流量、压力及供气和点火时间，从而达到最佳的动力性、经济性及最低的排放污染物。但该系统改装成本高、技术复杂，目前我国尚未推广。除此之外，由于汽油和天然气燃点不同，汽油的燃点为427℃，天然气为650℃，天然气燃烧时火焰传播速度比汽油慢，因此天然气应比汽油点火时间提前，一般为12-17℃。目前我们正在研制一种点火线圈内，由燃料转换开关控制，能分别自动转换两种燃料的点火提前角。以上新技术是今后CNG汽车的发展方向。 二、主要部件的结构和工作原理 1．充气阀 充气装置有插销式和卡口式两种，我国标准已统一为孔径Ф12的插销式充气阀，该阀设置手动截止阀与之串联，充气后将截止阀关闭。插销孔内的防尘塞有排气螺塞，截止阀一旦漏气，防尘塞可起到密封作用，如要拔出防尘塞，则可先打开排气螺塞泄压。 2．贮气瓶 天然气贮气瓶有钢质瓶、铝合金轻质瓶和由内胆加碳素纤维或玻璃丝增强纤维缠绕的复合材料瓶。我国目前主要使用钢质气瓶，该瓶生产成本较低，安全耐用，但容重比大，重量大。复合材料瓶最大的优点是容重比小、重量轻，但生产成本高，价格贵，该瓶是今后CNG汽车贮气瓶的发展方向。 （1）天然气钢瓶 目前，钢瓶由两种生产工艺制造，一种为无缝钢管两端收口，尾部一般为凸状，另一种是由钢坯直接冲压而成，尾部一般为凹状。标准规定，天然气钢瓶必须由经省级主管部门和国家劳动部锅炉压力容器安全监察局批准的钢瓶设计单位和制造单位设计和制造，质量符合GB5099标准。材料一般选用30CRMO高强度优质钢。车用钢瓶额定工作压力为20MPa，产品出厂时，每件均进行1.5倍额定工作压力的水压试验，气密性试验及内外表面缺陷检验，每批产品均进行材料的拉力，冲击韧性，硬度试验，金相组织检查，水压爆破等试验，合格后才能出厂。钢瓶在鉴定时，已进行过充气状态下的火烧、撞击、枪击、爆炸等特种试验，因此，天然气钢瓶是安全可靠的。 我国目前生产的钢瓶主要规格如下： 　 每个钢瓶体上，打钢印标记 （2）瓶口装置 瓶