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LNG汽车的工作原理、特点以及与其它燃料汽车的对比分析


LNG 汽车的工作原理、特点及与其它燃料汽车的对比
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:

发动机

电控调压器 加 热 回 水 气 态 液化气瓶 液 态

工作原理示意图
首先在车辆启动前,先将主安全阀门打开,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 1.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。 2.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。 3.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。 4.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、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=0.882 m3 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。 四、LNG 汽车相对于 CNG 汽车的对比 汽车: 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。 汽车: 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。 五、安全性对比: 燃点对比: 燃点对比: 柴油:燃点 220℃;汽油燃点 427℃。但汽油挥发性强,汽油蒸汽要对柴油燃点低。 液化石油气(LPG):燃点 490℃。 天然气:燃点 650℃。 煤气:混合气体,燃点大于 500℃。 比重对比: 比重对比: 液化石油气(LPG): 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。 天然气(NG) :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。 爆炸极限对比: 爆炸极限对比: 对比 液化石油气(LPG) :1.7%~9.7%。 极易发生爆炸。 天然气(NG) :爆炸极限 5~15%。 不易发生爆炸。 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。



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