机技术现状分析拨云见日—气体

来源:本站原创 发布时间:2017-11-03 浏览:

  

上柴SC8DT系列天然气发动机

  
CNG发动机

  
LNG发动机

  
CNG是压缩天然气,车载CNG是采用高强度储罐存储的,天然气的储存压力为20MPa。CNG发动机是指主要由甲烷构成的天然气在25Mpa左右的压力下储存在车内类似于油箱的气瓶内,用作燃料。主要工艺过程在CNG汽车站将0.3~0.8Mpa低压天然气,经过天然气压缩机升压到25Mpa,由顺序控制盘控制,按高、中、低压顺序储存到储气钢瓶组,再由CNG加气机向汽车钢瓶加注。而汽车钢瓶高压气再经过减压装置减压后经燃气混合气向发动机供气。

  
LPG发动机

  
LNG发动机与同排量的柴油机相比,动力性相当,环保优势明显,更容易达到国IV、国V排放,技术成熟,生产工艺设备可通用,在油气价差保持的前提下,燃料经济性显着,但天然气发动机续驶里程短、燃料加注时间长、加气站建设投资大。LNG的前景十分看好,被认为是长途客运的首选替代能源。

  
天然气提纯后在-162度变为LNG,其储能密度大,体积为标态的1/625,是CNG存储的3倍。比CNG存储压力低,存储装置轻,更安全,且便于运输。CH4大于等于95%,热值高,辛烷值高,排放更好。具有低温特性,发动机充气效率高,冷能可利用。燃料运输更便捷,中短期成本低,无需专用管道,建站和运行成本较CNG低,超低温、无气味、但气瓶需自泄压,应用时需特别关注。

   随着燃油成本的不断增加,越来越多的客车运营企业将目光放在了燃气客车上,目前在国内市场批量应用的燃气客车主要应用了CNG、LNG及LPG发动机,本文将从技术角度介绍气体机及其核心部分—燃气系统发展现状。

  

 燃气系统

  
LNG即液化天然气,是一种低温液态燃料,可常压存储运输,主要成分是甲烷,要在低温下保存,保存压力低,安全性比较好,但是保存设备需要耐低温。液化天然气的单位质量仅为汽油的一半,单位热值比汽油高出12%,提高了车载燃料系统的供气效率,所携带的有效燃料将比压缩气罐式天然气加注车高出2~3倍,可减小燃料系统的尺寸及质量,增大车辆的有效载荷及一次加气后的续驶程长。

  
CNG发动机最大的优势在于节约燃料费用,降低运输成本。以扬州地区为例,0#柴油价格为7.29元/升,而天然气价格为3.3元/立方米,相较之下,使用CNG客车要比使用柴油车成本低很多。CNG要比燃油安全性高,CNG是非致癌、无毒、无腐蚀性的。未发生过重大燃烧和爆炸事故。从国内使用十多年CNG的经验来看,天然气汽车比燃油汽车更安全。 CNG客车环保效果出众,使用CNG替代汽油作为汽车燃料,可使CO排放量减少97%,CH化合物减少72%,NO化合物减少39%,CO2减少24%,SO2减少90%,噪音减少40%。而且CNG不含铅、苯等制癌的有毒物质。所有CNG是汽车运输行业解决环保问题的首选燃料。此外,燃用CNG可延长发动机的维修周期, 汽车发动机以CNG为燃料,发动机运行平稳,噪音低。无重烃可减少积碳,理论上讲,可延长汽车大修理时间20%以上,润滑油更换周期延长到1.5万Km。

  
液化石油气(Liquefied Petroleum Gas),英文缩写为LPG,是在开采和炼制石油过程中,作为副产品而获得的一部分碳氢化合物。LPG的主要组分是丙烷(超过95%),还有少量的丁烷。 LPG在适当的压力下以液态储存在储罐容器中,可作为很重要的一种汽车清洁代用燃料。在国外,LPG被用作轻型车辆燃料已有许多年。LPG单燃料发动机的燃气系统包含:发动机控制模块、点火控制模块、点火线圈、火花塞、电子节气门、混合器、主燃料控制阀(FTV阀)、怠速燃料控制阀、蒸发调压器、高压电磁阀、废气旁通控制阀和喘振阀构成。另外,还包括各种传感器和线束。整套系统控制着发动机和车辆的性能、排放和安全。

  
但是其缺点和其优势一样明显,有数据显示表明,目前在广州大量应用的LPG公交车的氮氧化合物、碳化合物、硫化物等排放指标均比柴油公共汽车高,其中碳氢化合物(HC)的排放量比柴油公共汽车高127倍。

  
燃气系统

  
而随着国家对排放控制的越来越严格,用户对发动机的功率、气耗、各种保护等要求越来越高,原有的自然吸气机型正逐步被增加中冷机型所取代,只有稀薄燃烧、全闭环电控、电子油门、拨云见日—气体宽域氧控制的单点或多点喷射系统或者电控调压混合器装置系统才能满足目前排放需求。目前,本土企业也认识到以上问题,在燃气系统开发方面有所作为,例如上海依相动力系统有限公司在2008年成功开发出全电控单点喷射燃气系统,实现了从系统开发到ECU、燃气喷嘴、减压器等系统核心部件的自主生产,产品目前已经在海口、重庆、扬州、淮安、蚌埠、盐城、西宁、宜昌等国内多家公家企业使用。然而,国内大部分燃气系统开发企业只能开发出开环控制低功率的自然吸气机型或者机械油门控制的比例式混合器部分机型的点火模块,不能满足目前的气体机技术及不断升级的排放标准需要,这种状况亟待改变。

  
理论上讲,LPG是一种高效、安全、清洁的燃料,非常适合汽车使用。汽油车通过加装LPG供给系统,成为汽油/LPG两用燃料汽车。和使用汽油相比,LPG不会稀释润滑油,燃烧后没有积碳,可减少发动机磨损,延长润滑油的使用周期,发动机使用寿命长,维护保养费用低;另一方面,LPG燃料价格低于汽柴油,燃料经济性好( 燃料价格在很大程度上取决于政府政策)。机技术现状分析同时, LPG燃烧后产生的CO2含量比汽、柴油少10-15%。动力性约损耗5%,并无明显感觉。

  

上柴SC8DT系列天然气发动机

  

LPG客车

  

东风康明斯B、C系列天然气发动机

  
目前,CNG在公交市场得到了批量应用,乌鲁木齐、西安、石家庄、重庆等地公交的有着广泛应用。

  

LPG客车

  
 

  
目前国内玉柴、潍柴、上柴、锡柴、康明斯等主流发动机生产企业都相继开发出了不同功率的气体发动机,作为天然气发动机最重要、最核心的组成部分,燃气系统由于技术含量高,之前一直被woodward、Econtrols、bosch等国外系统开发企业所垄断,这也是天然气发动机价格较高的主要原因。

  

燃气系统

  

东风康明斯B、C系列天然气发动机

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