????3. 改裝技術(shù)
??? 目前，天然氣在汽車上的應(yīng)用仍局限在原有汽油機(jī)或柴油機(jī)基礎(chǔ)上經(jīng)改裝而成天然氣或兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。目前針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本身如何更適合天然氣燃料特點(diǎn)而進(jìn)行的專門設(shè)計(jì)尚處于研究階段。例如將一臺(tái)汽油車改裝成一臺(tái)天然氣汽油兩用燃料汽車所需要額外增加的設(shè)備如下：
? ??① 天然氣氣瓶，儲(chǔ)存CNG、耐壓20MPa高壓氣瓶。高壓氣瓶主要有鋼瓶、鋁合金瓶和薄壁鋼瓶三種，鋁合金瓶和薄壁鋼瓶的特點(diǎn)是：自重輕、強(qiáng)度高(用玻璃纖維和聚脂樹脂加強(qiáng))。
? ??一個(gè)天然氣容量20m3(20MPa)，80L容積的鋁合金瓶重約61kg，價(jià)格約為500美元；一個(gè)天然氣容量為10m3(20MPa)，40L容積的薄壁鋼瓶的質(zhì)量約為43kg，價(jià)格約400美元。
? ??② 天然氣氣瓶手動(dòng)開關(guān)。
? ??③ 不銹鋼高壓輸氣管匯。
? ??④ 減壓閥、電磁閥、計(jì)量閥及中央計(jì)算機(jī)控制設(shè)備。CNG通過二級(jí)或三級(jí)減壓，壓力從15～20MPa降低至大氣壓，并利用汽車散熱器里的熱水循環(huán)防止降壓所造成的凍結(jié)問題。電磁閥控制兩用燃料汽油/天然氣的相互轉(zhuǎn)換。計(jì)量閥用做氣量及氣體壓力的計(jì)量，中心計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制整個(gè)天然氣汽車系統(tǒng)。
? ??⑤ 低壓天然氣軟管。
? ??⑥ 燃料噴嘴。
? ??⑦ 與散熱器循環(huán)的熱水管匯。
? ??⑧ 燃料選擇開關(guān)：
? ??⑨ 專用、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的天然氣充氣接頭。
? ??從技術(shù)高度看，美國(guó)和歐洲各國(guó)均開發(fā)了一系列的天然氣汽車改裝系統(tǒng)，都利用了他們?cè)谄囯娍丶夹g(shù)上的優(yōu)勢(shì)。以美國(guó)為例：
??? 美國(guó)從事天然氣汽車兩用燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)改裝部件制造的公司有二、三十家(實(shí)際買得部件做改裝服務(wù)工作的有170家)。美國(guó)Stewart＆Stevenson公司、IMPCO Technologies Inc.、Hatch & KirkInc、EDO、ANGI公司是其中較為著名的公司。這些公司為符合國(guó)家的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，將微處理機(jī)用于轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，使全系統(tǒng)達(dá)到天然氣與空氣最佳混合，完全燃燒。
??? 美國(guó)IMPCO Technologies Inc.有兩種轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可供選擇。一是ADP系統(tǒng)(Adaptive Digital Processor System)，它是利用管路的絕對(duì)壓力和機(jī)械的轉(zhuǎn)速影響混合器的流速。ADP利用氧氣傳感器的信號(hào)修正存儲(chǔ)的燃料系統(tǒng)數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)信息能夠瞬間調(diào)整系統(tǒng)改變混合器的空氣/天然氣比。ADP軟件系統(tǒng)在冷啟動(dòng)、響應(yīng)時(shí)間和安裝狀況診斷方面，對(duì)原有技術(shù)都有改進(jìn)。另一是AFE系統(tǒng)(Advanced Fuel Electronics System)，其主要部件為一個(gè)微處理機(jī)，應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)速度測(cè)定方法。來自發(fā)動(dòng)機(jī)和氣體燃料質(zhì)量流量傳感器的信號(hào)經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理可以精確地計(jì)算并修正空氣/燃料混合比。這一系統(tǒng)的排放符合美國(guó)的環(huán)境法規(guī)，并有效地使用燃料。
??? 美國(guó)Stewart & Stevenson公司的GFI系統(tǒng)(Automotive Gaseous Fuel Injection System)是計(jì)算機(jī)控制的燃料注入系統(tǒng)，可應(yīng)用在汽油機(jī)(1～8L)和柴油機(jī)(37～294kW)。該系統(tǒng)包括注入氣體調(diào)壓器、調(diào)節(jié)閥與計(jì)算機(jī)、氣體噴嘴、二個(gè)溫度傳感器和一個(gè)燃料選擇開關(guān)(用于雙燃料)。與調(diào)節(jié)閥相連的是三個(gè)絕對(duì)壓力傳感器(燃料、進(jìn)氣管路、氣壓)和一個(gè)燃料溫度傳感器。這些傳感器均同氧氣傳感器信號(hào)一起輸入計(jì)算機(jī)，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，準(zhǔn)確地控制空氣/燃料比。這一系統(tǒng)具體運(yùn)行是：
??? ① 燃料儲(chǔ)存在3000psi(約20MPa)的常規(guī)天然氣氣瓶?jī)?nèi)；
??? ② 燃料通過高壓管進(jìn)入GFI調(diào)壓器；
??? ③ 調(diào)壓器降低燃料壓力至常壓～100psi(0.689MPa)；
??? ④ 計(jì)算機(jī)確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)所需燃料，并轉(zhuǎn)向控制7個(gè)注入器的合理組合；
??? ⑤ 燃料通過橡膠軟管至空氣濾清器中的噴嘴；
??? ⑥ 該系統(tǒng)同時(shí)調(diào)準(zhǔn)點(diǎn)火系統(tǒng)以得到最佳的點(diǎn)火時(shí)間。
??? 該公司把這一系統(tǒng)稱為21世紀(jì)的新技術(shù)。
??? 國(guó)內(nèi)目前能生產(chǎn)的天然氣汽車改裝系統(tǒng)是機(jī)械電氣式。CNG汽車是采用已定型的汽油車，在保留原車供油系統(tǒng)的情況下，經(jīng)改裝增加一套使用壓縮天然氣的裝置。使改裝后的車輛既可使用天然氣又可使用汽油做燃料，成為壓縮天然氣—汽油兩用燃料系統(tǒng)的汽車。
??? 車用壓縮天然氣裝置由天然氣儲(chǔ)氣系統(tǒng)、天然氣供給系統(tǒng)、油—汽燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)三大部分組成。主要部件有天然氣鋼瓶、充氣閥、高壓截止閥、高壓管線、高壓接頭、壓力表、壓力傳感器及氣量顯示燈、高壓電磁閥、汽油電磁閥、組合式減壓閥、燃?xì)饣旌掀?、油—?dú)馊剂限D(zhuǎn)換開關(guān)、點(diǎn)火時(shí)間轉(zhuǎn)換器等。當(dāng)CNG汽車需用天然氣燃料時(shí)，駕駛員只要將油一氣轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到“氣”的位置，此時(shí)汽油電磁閥關(guān)閉，高壓電磁閥打開，天然氣經(jīng)三級(jí)減壓閥后與空氣混合，進(jìn)入氣缸燃燒。減壓閥中的燃?xì)庹{(diào)節(jié)器與混合器配合，可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況的要求。當(dāng)需用汽油作燃料時(shí)，油一氣轉(zhuǎn)換開關(guān)板到“油”的位置，此時(shí)高壓電磁閥關(guān)閉，汽油電磁閥打開，從而恢復(fù)到原來的供油狀態(tài)，轉(zhuǎn)換操作非常靈活。
四、液化石油氣汽車技術(shù)現(xiàn)狀
LPG加氣站比較簡(jiǎn)單，有固定式和活動(dòng)式兩種，例如表3-4和表3-5所示。
表3-4 ?LPG固定氣站(АГЗС)
項(xiàng)目 | 型?號(hào) | 數(shù)?量 |
LPG儲(chǔ)罐/個(gè) | 每個(gè)容量25 m3 | 4 |
儲(chǔ)罐壓力/MPa | ? | 1.8 |
旋渦泵/臺(tái) | C5/140A或ИЧ5/170 | 1 |
計(jì)量機(jī)/臺(tái) | уИЖГ—20 | 6 |
表3-5? 活動(dòng)式LPG加氣站
項(xiàng)目 | 型號(hào) |
ЦПП3—12—885 | ЦПП3—33.9—528 |
LPG儲(chǔ)罐直徑/mm | 1600 | 200 |
容量/m3 | 12 | 34.3 |
工作壓力/MPa | 1.8 | 1.8 |
工作溫度/℃ | -40～+50 | -40～+50 |
活動(dòng)站總重量/t | 15.8 | 38.3 |
外形尺寸/mm | ? | ? |
長(zhǎng) | 1O500 | 16610 |
寬 | 2450 | 2630 |
高 | 3150 | 3750 |
固定式LPG加氣站儲(chǔ)存LPG100m3約56t，每日最大可供600輛汽車加LPG?；顒?dòng)式LPG加氣站實(shí)際上類似LPG運(yùn)輸車。LPG汽車需加裝電磁閥、減壓閥以及適應(yīng)LPG組改變用的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。使用壓力為1.6MPa的鋼瓶，容量15～250L，供不同類型汽車使用，這種汽車行駛距離為500km以上。
??? LPG燃料系統(tǒng)的主要部件有：LPG氣瓶、蒸發(fā)調(diào)壓器、濾清器、電磁斷油閥、混合器等。
??? LPG氣瓶用特殊鋼制成，為了確保安全，在2940kPa下作耐壓試驗(yàn)，它的破壞壓力為7840kPa，LPG的儲(chǔ)存壓力一般為386kPa，車用LPG瓶可由家用液化石油氣瓶改裝而成，或進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
? ??蒸發(fā)調(diào)壓器是整個(gè)燃料系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。LPG在蒸發(fā)器中蒸發(fā)氣化，再經(jīng)兩次減壓，受進(jìn)氣管真空度的控制，按照發(fā)動(dòng)機(jī)不同負(fù)荷配給混合比。通入發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)水的目的是為了確保LPG的氣化。
??? 濾清器用以清除LPG中的雜質(zhì)，其中除安裝有濾芯外還安裝有永久磁石，以濾掉夾雜在LPG中可能的金屬粒子。
??? 電磁斷油閥用于截?cái)?span>LPG的供應(yīng)。在國(guó)外的某些LPG燃料系統(tǒng)中還安裝有慣性快速截?cái)嚅y，當(dāng)汽車撞車或緊急制動(dòng)時(shí)，它能快速截?cái)鄟碜訪PG瓶的氣體，防止火災(zāi)。
? ??進(jìn)入氣缸的液化石油氣量，除可用真空度、機(jī)械方式控制外，更為精確的控制是借助單片微機(jī)控制。由于控制精度高，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能更優(yōu)。
??? 混合器具有與化油器相類似的喉管，空氣與液化石油氣在混合器中進(jìn)行混合，進(jìn)入氣缸?？諝馀c石油氣的混合比與汽油的混合更容易，使可燃混合氣更均勻，有利于燃燒。
? ??五、液化天然氣汽車技術(shù)現(xiàn)狀
? ??液化天然氣汽車與壓縮天然氣汽車主要區(qū)別在于加氣站、儲(chǔ)氣瓶和蒸發(fā)器。當(dāng)液化天然氣蒸發(fā)成氣態(tài)后，其它系統(tǒng)與CNG汽車并無不同。
? ??液化天然氣汽車技術(shù)實(shí)質(zhì)上主要是氣體深冷液化和儲(chǔ)存技術(shù)。它所涉及到的是如何將天然氣深冷至-162℃變成液體、絕熱儲(chǔ)存、輸送、加充。
??? 國(guó)外的LNG是以成品形式供給汽車使用的，即液化天然氣是由大型化工廠或大型液化天然氣生產(chǎn)廠提供的。液化天然氣加氣站由儲(chǔ)罐、低溫泵、充氣槍、計(jì)量裝置等組成，例如：休斯敦城市運(yùn)輸局西部加氣站，建有容積為4.2萬公升的深冷儲(chǔ)罐兩座，由槽車從化工廠運(yùn)來LNG儲(chǔ)存在罐內(nèi)，儲(chǔ)存溫度-176.4℃，兩罐可單獨(dú)操作。使用低溫離心泵將儲(chǔ)罐內(nèi)LNG經(jīng)? 
(31.7mm)軟管，從充氣機(jī)輸送到車輛上。輸送系統(tǒng)從儲(chǔ)罐到充氣槍，從充氣槍嘴又回到儲(chǔ)罐呈液態(tài)循環(huán)。泵的工作壓力是0.28～0.62MPa，排量為114L/min。兩罐單獨(dú)操作，每罐一個(gè)通道，可日供60輛汽車加氣，全站共120輛。目前實(shí)際加氣30輛。加氣機(jī)使用一部??? 
(38.1mm)的質(zhì)量流量計(jì)，用于計(jì)量由儲(chǔ)罐至加氣車輛的氣量，另一部?
(38.1mm)質(zhì)量流量計(jì)則是計(jì)量汽車氣瓶返回大儲(chǔ)罐的蒸氣量。這兩種流量計(jì)均帶有傳感器，由微機(jī)控制。 ? ??加氣站安全系統(tǒng)包括：LNG輸送系統(tǒng)止回閥、熱輻射方位傳感器、攝像機(jī)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視系統(tǒng)及液氮等火災(zāi)防御體系。加氣站四周建有圍欄。
? ??車用液化天然氣儲(chǔ)氣瓶仍采用雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層不銹鋼，外層碳鋼，中間保溫材料，由于技術(shù)較難，制造水平要求較高，因此，目前國(guó)外尚無商品液化天然氣汽車。
??? 我國(guó)已在開展這方面的研究工作，已制造出一些小型天然氣液化裝置，改裝了一些液化天然氣汽車，但總體來說尚處于試驗(yàn)階段，尚有一些技術(shù)需要開發(fā)，特別是天然氣液化和儲(chǔ)存攜帶技術(shù)。
