1、什么是“油改气”
“油改气”,顾名思义,就是将原来使用汽油、柴油为燃料的汽车改装成使用天然气为燃料的汽车。由于目前以天然气为燃料的汽车绝大部分是由汽油车和柴
油车改装而来的,考虑到改装后汽车行驶的通用性,所以常将原来的燃油供给系统保留不变。改装后的汽车既可使用汽油或柴油,也可使用天然气。两种燃料不同时
使用的汽车称为“两用燃料”(Bi-Fuel)汽车;两种燃料可以同时使用的汽车称为“双燃料”(Dual-Fuel)汽车,比如柴油车改用天然气燃料
后,将原来的发动机柴油燃油系统保留,用少量柴油喷入气缸点燃天然气,这种能使两种燃料同时在气缸中工作的汽车即为双燃料汽车。
2、“油改气”的优缺点
优点:
1)有较高的经济效益。在相同的当量热值下,世界各国一般将1m3天然气的价格控制为1L汽油、柴油的一半。在发动机热效率相同的条件下,单用天然气作为燃料的汽车的燃料费用大约是汽油车或柴油车的一半,甚至更少。
就汽车发动机而言,天然气容易扩散,在发动机中容易和空气均匀混合,燃烧比较充分,不容易产生积炭,抗爆性能好,不会稀释润滑油,不污染机油,因而
使发动机气缸内的零件磨损大大减少,使发动机的使用寿命和润滑油的使用期限大幅度增长。这些都会降低汽车的保养和运行费用,提高汽车使用的经济性。
2)有较好的社会效益,保护环境。与石油燃料相比,气体燃料在制备过程中能量损失较小,对大气的有害排放污染物少。从燃料来源考虑,对环境保护是更有利的。
3)比较安全(详见第4问)
缺点:
1)由于气体燃料的能量密度低,单用天然气为燃料的汽车携带的燃料量较少,一般行驶距离较汽油车短。由于气体燃料在气缸中的可燃混合气里占有一定的
容积(汽油机气缸中流体燃料所占容积忽略不计),在同样的气缸工作容积下,用天然气作燃料时做功少。而目前用的天然气发动机大多是由汽油机改装的,因而汽
油车在改用天然气后的功率往往会下降10%~20%左右,这就是驾驶员所说的爬坡费力、加速响应慢(尤其是高档加速时)等现象。一般柴油车如果用前文所说
的“双燃料”方式改装天然气,则不会出现这种现象,但改装件的结构较为复杂。
2)由于目前的“油改气’’多是在原来的汽油车或柴油车的基础上改装的,原来汽油机或柴油机的燃油系统大多保留。这样,增加的天然气燃油系统,特别是气瓶使原来的汽车的有效空间减少,本身的自重也增加了。
3)天然气是气态燃料,不容易储存和携带。为此需要加压或液化以便装瓶,还需要建造比汽油、柴油加油站投资都大的加气站,并形成一定的网络,一次性投资较大。
4)将现有的汽车改用天然气作燃料时,需增加发动机燃油系统的部件,如储气瓶、减压阀、混合器等,需要一定的改装投资。
虽然有以上的不足之处,但从总的经济效益和社会效益分析,用天然气作为汽车燃料还是利大于弊的。
3、天然气汽车
天然气汽车是以天然气作为燃料的汽车,是气体燃料汽车的一种。由于气体燃料的能量密度较小,即单位体积燃料所含的能量较小,所以用气体作为燃料使用
起来很不方便且行驶里程短。但是由于天然气在发动机中燃烧效果好、废气排放污染低,价格又便宜,因而使天然气汽车在近20年来在世界各国逐步得到发展。
在使用时,可把天然气加压或液化来提高其能量密度以便于汽车携带。天然气压缩后装在高压气瓶中放在车上相当于普通汽车的油箱。为了多装燃料,高压气
瓶中气体的压力一般为21MPa,这就是压缩天然气汽车(CNG汽车)。如将天然气液化后装入低压保温容器中放在汽车上,就是液化天然气汽车(LNG汽
车)。在处理天然气以及在石油炼制过程中均有一种以丙烷和丁烷为主的副产品,也是天然气组成的一部分,易液化,而且在常压下又是气态,与日常家用的液化气
非常相似,其也可用作汽车燃料,这就是液化石油气汽车(LPG汽车)。有些国家的天然气汽车不包括LPG汽车。但一般所谓的天然气汽车就是包括以上三种,
即CNG、LNG和LPG汽车。
4、天然气汽车危险吗?
在天然气汽车推广过程中,人们最担心的是天然气汽车(尤其是CNG汽车)的安全性。这其实这是一种误解。当然,天然气是易爆气体,但天然气的爆燃是有条件的。如果采取了一系列必要的安全措施后即可以安全地将天然气用于汽车上。
首先,从燃料本身的特点来说,天然气的燃点一般在650℃以上,而汽油为427℃。天然气比汽油高出200℃以上,这说明天然气不同汽油那样容易被
点燃。此外天然气在空气中燃烧时的体积界限是5%~15%,而汽油是1%~7%,即大气中有1%的汽油浓度就很容易发生着火爆炸,而天然气则要积累到5%
才到达其燃烧下限。更重要的是天然气比空气轻,其密度只有空气的55%,稍有泄漏,很容易向大气中扩散,不至于达到低燃烧界限。使用时还要在天然气里放入
加臭剂以便及早发现天然气泄漏,从而采取预防措施。最重要的是,天然气在空气中的比例即使达到爆炸极限度,如果没有火源也不会发生爆炸。所以在存放天然气
的场所必须严禁烟火。
其次,天然气发动机的燃油系统所用的部件并不多,主要是一些开关和减压阀、混合器等,这些部件的密封问题比较重要。如果选材、加工、安装、高度等都
在严格质量保证的条件下进行就不会有安全问题。在天然气汽车加气装置中,有自动定压、定温控制和断流截止阀。汽车上的可燃混合气转换开关能使发动机在停车
后自动关闭油、气供应。
而对于压缩天然气储气瓶的安全问题,由于无论什么材料制造的储气瓶都要经过严格的安全检验,所以一般就不会出现问题。此外,气瓶还装有安全阀,其内装有易熔合金和爆破片。当气瓶内气体压力、温度超过规定数值时会自动放气,因此压缩天然气汽车也是很安全的。
5、“油改气”的几种改装方式
目前,国内外汽车使用天然气时,都是对原来的汽油车或柴油车的发动机进行改装,以适应燃烧天然气。按燃烧天然气的特点专门设计、制造的发动机还比较少。根据汽油机和柴油机工作原理不同,改用天然气的工作方式可以有汽油车的改装和柴油车的改装两种。
6、汽油车“油改气”的技术要点
使用天然气作为燃料的工作原理与原来的汽油机相同。将高压气瓶中储存的天然气经过减压后送到混合器中,在此与空气混合后,进入气缸。仍然使用原汽油
机点火系统中的火花塞点火。原汽油机的压缩比不改变,原发动机的结构基本不变,只是另外加上天然气的储气瓶、减压阀及相应的开关,改装费用较低,而且用天
然气或汽油两种燃料都可以工作。虽然天然气的抗爆性很好,允许在较高的压缩比下工作,但因为在改装时为了使原发动机仍可用汽油工作,故原发动机的压缩比没
有改变,发动机的功率会损失10%~20%为了减少功率损失,可在改装时把原来汽油机的压缩比提高(最简单的办法是将气缸盖除去一部分),并改变点火提前
角以适应天然气的工作需要。这样虽然可以减少功率损失,但再用汽油工作时将会有产生爆燃的危险,甚至于不能工作,难以回到原来的汽油机工作方式。所以目前
汽油车改装时,发动机的压缩比一般保持不变。
另外,还需要将电子喷射阀换成或另外加装天然 气电子喷射阀,再改动ECU的供油控制程序。当然,天然气燃油系统中的其他部件和储气瓶、减压阀等还是必不可少的。
7、柴油车“油改气”的方两种法
柴油车“油改气”的方法一般有两种:
第一种方法是原柴油机结构基本不变,按电点火方式改装,即按汽油机的工作原理(奥托循环)工作。把原来柴油机的燃油系统全部去掉,将压缩比降低到天
然气所能承担的数值,比汽油机高,一般为8:l~
10:1。除了要装天然气燃油系统的部件(储气瓶、减压阀、混合器等)外,还要再加上电点火系统,成为只燃烧天然气的单燃料天然气汽车。这种改装方法比较
简单、技术比较成熟,但不能再用柴油工作,而且发动机的功率损失较大,只有原来柴油机的65%~70%。
第二种方法是原来柴油机的燃油系统不变,再加上和上面相同的天然气燃油系统,一般压缩比不用改变。发动机气缸吸入空气和天然气的混合气后,由柴油喷油器喷入少量柴油作引燃用。柴油压燃着火以后,点燃天然气和空气的可燃混合气进行工作,这就是双燃料天然气发动机。
双燃料的工作方式不仅不会损失功率,而且由于天然气的燃烧性能好,还可比原来的柴油机的功率略有增加。这是因为柴油机的压缩比高,过量空气系数较大
的缘故。这种改装方式对柴油机的变动最少,而且在天然气供应不足时还可以转为全柴油工作。但这种工作方式在中、低负荷时,经济性和排放都不太好。因此,如
果不另外增加克服这些不足的措施,就不适用于城市公共汽车。这种改装方式最好使用在那些长时间处于中、高负荷的汽车和长途运输汽车上。
另外,与汽油机“油改气”一样,还需要将柴油机的电子喷射阀换成或另外加装天然气电子喷射阀,再改动ECU的供油控制程序。同样,天然气燃油系统中的其他部件和储气瓶、减压阀等还是必不可少的。
8、为什么要对汽油/CNG双燃料汽车进行调试?
将汽车改装成双燃料汽车是出于环保和节约能源两个目的,但是两用燃料汽车的调试至关重要,如调试不当,非但不能提高汽车的尾气排放性能,反而会影响原车的性能。
9、如何对用汽油味燃料时的发动机进行调试?
发动机怠速时,先起动发动机,待冷却液温度达到80℃以上后,将雾灯打开,使发电机在有负载时,发动机转速达800r/min左右,这时关闭前照灯
和雾灯,发动机转速应上升至850~900r/min之间,达到上述要求即为正常。否则需通过调节怠速调节螺钉进行调整,直到达到上述要求(上述800r
/min是指原车出厂时怠速数据,如出厂数据不同,调整怠速转速依照原厂数据,但调整方法完全一致)o调整好发动机怠速后,再调整发动机空调提速装置。打
开汽车空调,发动机转速应升至900~1100r/min,如达不到上述要求需通过调整空调提速调节螺钉进行调试,盲到达到要求为准。
一般车型怠速时转速为(800±50)r/min,开空调时转速为(1000±1OO)r/min左右。如不在规定范围内,需进行检修、清洗直到合格,方能进行下一步调试。
进行路试,检查发动机的起动性,加速性、动力性和坡道起步等性能是否达到要求,否则重新调试,直至合格。
10、如何对用CNG为燃料时的发动机进行调试?
1)燃料转换开关放在CNG档,点火开关放在ON档,将加速踏板踩到底并保持Is以上后放开,反复6次以上,使ECU确定节气门的位置,关闭点火开关。
2)将点火开关扳到ON档,燃料转换开关在CNG档时,CNG绿灯亮,在“油”档时红灯亮。
3)点火开关在ON档,燃料转换开关从“油”到“气”转换4次,当使用气时红灯亮表示
混合气浓,红灯灭表示混合气稀(闭环控制系统具备此功能)。
4)将燃料转换开关扳到CNG档,起动发动机,应看到CNG绿灯闪,红灯亮,等到冷却液温度升到正常温度后(一般在60℃左右),转速加大到2500r/min以上,轻放加速踏板,当转速低于2000r/min自动转换到CNG上,此时CNG绿灯长亮、红灯熄灭。
5)将减压器上的怠速调整螺钉打开1/3~2圈,不同车型打开的圈数不同,灵敏度螺钉处于中间位置。
6)用“气’’时,发动机达到正常温度8 0℃以上,保持发动机转速在3000r/min左右,将燃料转换开关从气档转到油档lOs以上,同时要看到红灯亮闪7次以上,再将开关扳回气档,使ECU自动学习记忆运行状态。
7)返回到怠速状态,微调怠速和灵敏度调节螺钉,再按5、6步骤,几次配合调整即可。
按上述方法进行调试,测试排放结果,应符合排放规定。
进行路试,检查发动机的起动性、加速性、动力性和坡道起步等性能是否达到要求,否则重新调试,直至合格。
11、“油改气”合法吗?
双燃料出租车大家早已司空见惯。随着油价的上涨,出租车为节省费用纷纷改用天然气,国家相关法规也鼓励出租车使用更加环保节能的燃料,所以“油改
气”也日渐成为出租车改装的热门。但目前国内鼓励“油改气”的政策只针对出租车,而对于私家车,《中华人民共和国道路交通安全法》明确规定:“拼装机动车
或者擅自改变机动车已登记的结构、构造或者特征的,属违法行为。所以即使是出租车,也必须到有政府授权资质的改装厂才能进行“油改气”,在其他修理厂改装
也是非法的。“油改气”出租车在改装前,必须到交管部门“报备”;汽车年审时,必须提供改装合格证、套件的检测报告、气瓶检测报告等相关材料。