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2019-11-08 07:00:00

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油价太高想入手一台燃气车?这些燃气车基础知识你知道多少

面对目前低迷的货运市场环境,燃气车凭借其燃料成本的优势一直在国内卡车市场拥有着强劲的竞争力。相信许多卡友或多或少都有过入手一台燃气车的想法,但是许多经营燃油车甚至燃气车的卡友对天然气卡车一些结构原理仍心存疑惑。

接下来带着疑惑我们一起揭开天然气卡车的神秘面纱。本篇从燃气车在天然气燃料性质,LNG储存罐结构,日常使用加气操作方法,国六LNG发动机技术特点和易损保养件等五方面为卡友们介绍了燃气车相关知识。

希望对卡友能够高效运营燃气车辆有一定的帮助。才疏学浅,有介绍不当之处劳请大家指正!

同样是燃气车,LNG和CNG有什么不同?

LNGCNG二者都属于天然气,基本组份都是甲烷,但二者的储存形式却大不相同。LNG(Liquefied Natural Gas)即液化天然气,是天然气经过一系列的低温冷凝处理变为液态并在常压下以-162℃的超低温存储。

CNG(Compressed Natural Gas)即压缩天然气,是天然气通过加压并以高压(一般为20Mpa,约等于200个大气压)的形式储存在容器中。

相同气量下,液态天然气的体积约为气态的1/600。所以LNG的存储效率更高,约为同体积CNG的2.5倍,车载时续航里程更长。

通常重型卡车和长途客车使用LNG作为燃料,续航里程可以达到800公里左右,而CNG常搭载家用小汽车和公交车等短途运营车辆,续航里程约为200公里左右。

LNG重型牵引车

CNG重型牵引车

背着硕大的气罐,LNG燃气车真的安全吗?

液化天然气对金属没有腐蚀性,基本是无色无味的液体,通常闻到的气味是人工添加加臭剂所发出的味道,为了能够及时发现泄漏并采取安全措施。

LNG储存温度极低,汽化沸点约为-162℃,并且只需要极少体积的液体就能转化为大量可燃气体。

天然气的爆炸极限是5%~15%,若与空气混合后浓度在该区间内会有发生爆炸燃烧的危险,浓度小于5%或大于15%都不会燃烧。所以天然气车在停放时尽量避免在密闭车库等环境中,以免泄漏发生危险。

为了让卡友们更直观的了解天然气与其他燃料区别,特将它们的有关参数列为表格:

从表格我们可以明确的看到天然气的燃点和爆炸极限都要比汽油和柴油高,所以在相同温度下不易发生自燃和爆炸事故。

天然气的密度(0.72Kg/m3)要远远小于空气的密度(1.29Kg/m3),发生泄漏后会快速扩散,不易聚集着火。并且天然气瓶在生产时经过各种压力安全测试,设计有多级限压安全阀当气瓶内温度或压力超过承受值后会自动泄压,保证安全。

所以对于LNG车型安全性能还是有保证的,卡友们在用车时只要及时正常的保养,基本不会出现安全问题的。

超低温储存LNG,储罐有什么特别之处?

车用LNG储罐是一种高真空绝热容器。设计为双层真空结构,隔热性能超强,原理类似于家用暖瓶内胆。罐内用来储存低温液态的LNG,罐外包裹多层绝热材料,内外之间的夹层被抽成高真空,形成一个良好的绝热系统。

常见燃气重卡搭载的LNG储罐的结构如下图所示,气罐可以视为由加液系统、出液系统、自增压系统、经济(自降压)系统和安全系统五大工作系统组成。

LNG储气罐侧面结构图

1.加液系统

在LNG储罐的侧面设有专用充装口用来给罐内加液。为了便于加气站操作,车辆所搭载气罐的充装口都是统一尺寸。

卡友们在加液前首先关闭出液阀并对加注口和回气口进行清理,用洁净干燥的抹布擦拭灰尘,并用干燥的气体进行吹扫,充液完成后必须盖好保护盖。

2.出液系统

LNG储罐上的出液系统用来给发动机持续不断的提供可燃气,为了保证供给发动机的气体满足使用要求,出液系统还包括了出液阀、过流阀、软管路、热交换器(水浴汽化器)、减压阀和混合器等部件。

热交换器使用发动机冷却液将液态天然气加热蒸发为气态天然气以供发动机使用。在加液完毕后要注意缓慢打开出液阀,防止过流阀关闭导致不出液。调节压力表在0.8-1.2Mpa之间使用最佳。

3.自增压系统

LNG储罐的最佳工作压力为0.8~1.2MPa,为了保证罐内压力不小0.8MPa,储罐设计有自增压系统。自增压系统主要是由增压截止阀(增压阀)、增压调节阀、增压管路、增压汽化盘管等组成。

其工作原理是:打开增压阀后气瓶内液体靠重力作用流出气瓶,经过汽化盘管时吸热汽化转化为气体,气体经过管路进入到气瓶内。由于1L液态天然气可转化为约600L气态天然气,所以自增压功能打开后气罐内压力上升还是比较快的。

4.经济(自降压)系统

当LNG储罐内压力高于1.2MPa时,可能会造成安全阀排气、燃料浪费和燃料性能降低等问题。经济(自降压)系统主要由经济调压阀和出液阀等组件组成,当储罐内压力高于经济调压阀设定压力时阀门自动开启,储罐内上部空间气体会通过调节阀进入出液管路输出燃烧,储罐内压力会及时下降。

但此功能只有在出液阀打开即发动机运转时有效。

5.安全系统

LNG储罐是一种高压容器,但是当罐内压力高于设计压力时,储罐会出现爆炸、破裂失效等危险。因此储罐上设计有:一级安全阀、二级安全阀、增压管路安全阀和气压表等附件来共同控制罐内压力防止压力过高引起失效危险。

一般储罐的一级安全阀接通压力为1.7Mpa,二级安全阀接通压力为2.4Mpa,超过安全阀设定压力后储罐就会出现卡友们常见的排气现象。所以在使用时要及时关注罐内压力,合理使用尽量减少安全阀排气,毕竟省下来的都是钱。

国六LNG气体发动机特有技术盘点

2018年6月国家生态环境部与市场管理监督总局联合颁布《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》法规,即卡友们常说的国六排放标准。法规指示2019年7月1日首先对市面上所有销售的燃气重型车实施国六a排放标准。

燃气车身先士卒,跨入国六排放阶段已有一段时间。国六排放标准的实施对于柴油发动机来说不仅增加了诸如DOC(氧化型催化器)、DPF(壁流式颗粒捕捉器)、SCR(选择性催化还原器)等机外尾气净化技术,而且还增加了EGR(废气再循环)和发动机控制系统升级等机内净化技术,工程师们可谓是煞费苦心。

但对于今年已经全面实施国六标准排放的气体机来说,排放升级相对其没有柴油机考验那么大。

从目前各发动机厂公布的数据来看,基本上国内主流的重型LNG发动机都采用了当量燃烧+EGR+三元催化的技术路线来满足国六排放。而国四国五排放标准的LNG发动机多采用稀薄燃烧+氧化催化的技术来满足排放。

当量燃烧和稀薄燃烧其实就是发动机进气系统在形成可燃混合气时对混合气空燃比(λ)的不同控制策略。稀薄燃烧是通过优化进气道结构使发动机进气时在缸内形成涡流,燃料能够实现与空气的非均质混合,形成缸内混合气浓包稀的状态。

在火花塞附近混合气较浓以保证点火而在活塞顶部处混合气较稀以提高发动机效率并降低排放。

而当量燃烧就是将燃料和空气按照理论空燃比的数值(天然气发动机的理论空燃比为17.2,即1Kg的天然气完全燃烧需要17.2Kg的空气)均匀混合再参与燃烧。因为没有过量的空气,所以也不会产生大量的氮氧化物等排放物。

但是采用当量燃烧方式的发动机热负荷较大,发动机整机、冷却、燃烧、排气等系统都需要强化,增压器也需用水冷的形式进行冷却。

由于工作方式和燃料等的不同,天然气发动机和柴油发动机的机油和冷却液也有差别,卡友们在日常保养时也千万不能混用,会影响发动机的性能和寿命。

对于气体机来说电子节气门、点火线圈、高压线、火花塞和氧传感器等都是在日常使用时故障率比较高的地方,我们在用车时需要对这些部件多注意和及时保养才能防患于未然。

总结

入手一台LNG燃气车确实能够在一定程度上减少车辆运营使用的支出,但是对于燃气车卡友们更应该积极主动学习其工作原理,了解一定的运营技巧才能达到事半功倍的效果。

对于目前整体不景气的货运市场环境则更是需要卡友们对车辆细心检查,做到以养代修。这样才能用最少的成本解决车辆问题,毕竟车辆在路途上车辆趴窝后动辄万八千的救援费和修理费是多数卡友们负担不起的。(文/卡家号:擎动未来)

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