CNG汽車減壓調(diào)節(jié)器技術(shù)改造
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CNG汽車減壓調(diào)節(jié)器技術(shù)改造

更新時間:2009/7/23  來源:中國燃氣設備網(wǎng)  [收藏此信息]

CNG汽車減壓調(diào)節(jié)器技術(shù)改造
     作為汽油的替代燃料,天然氣已經(jīng)越來越多地使用在量產(chǎn)車型上,國內(nèi)許多公交車和出租車都已經(jīng)開始使用天然氣。CNG汽車是以壓縮天然氣為燃料,因其排放量低、環(huán)境和經(jīng)濟效益較好,由國家科技部等13個部委作為清潔汽車推廣。隨著CNG汽車數(shù)量的增加,白城市大地天然氣有限公司發(fā)現(xiàn)改裝后的部分CNG汽車會出現(xiàn)怠速不穩(wěn)、耗氣量過大、動力不足等問題。本文對CNG汽車產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因及技術(shù)改造措施進行探討。
供氣系統(tǒng)及其功能
    CNG汽車采用定型汽車改裝,改裝部分由天然氣儲氣系統(tǒng)、天然氣供氣系統(tǒng)、燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、氣量顯示系統(tǒng)等4個系統(tǒng)組成。其中,天然氣供氣系統(tǒng)尤為重要,它由減壓調(diào)節(jié)器、天然氣低壓管道、功率閥(空燃比控制閥)、混合器等組成。減壓調(diào)節(jié)器具有減壓、調(diào)壓、加熱和調(diào)節(jié)供氣量等功能,是CNG汽車的關(guān)鍵部件,它由一、二、三級減壓閥、天然氣電磁閥(高壓或低壓電磁閥)、啟動電磁閥、怠速供氣調(diào)節(jié)裝置、加熱裝置等組成三級組合式結(jié)構(gòu)。一、二級減壓閥具有減壓和調(diào)壓的作用,三級減壓閥具有減壓和根據(jù)發(fā)動機真空度變化調(diào)節(jié)供氣量的作用。天然氣低壓管道是連接減壓調(diào)節(jié)器出口與混合器進口的專用膠管;功率閥安裝在天然氣低壓管道上,是手動或自動調(diào)整空燃比的部件;混合器安裝在化油器或節(jié)氣門體(電噴車)的上游,其作用是將空氣與天然氣混合,以滿足發(fā)動機的燃燒要求。
    CNG汽車以壓縮天然氣為燃料時,儲氣瓶中的壓縮天然氣通過高壓管道進入減壓調(diào)節(jié)器,經(jīng)減壓調(diào)節(jié)器減壓、調(diào)壓后,通過低壓管道進入混合器,再與空氣混合后進入發(fā)動機氣缸中燃燒。來自儲氣瓶的壓縮天然氣經(jīng)三級組合式減壓調(diào)節(jié)器減壓、調(diào)壓后,若成為正壓供氣,則該系統(tǒng)為正壓供氣系統(tǒng);若成為負壓供氣,則該系統(tǒng)為負壓供氣系統(tǒng)。減壓調(diào)節(jié)器可根據(jù)混合器喉管處天然氣真空度的變化提供所需要的天然氣量,以滿足發(fā)動機不同工況的正常工作。為提高CNG汽車的操作性能,駕駛室安裝油、氣燃料轉(zhuǎn)換開關(guān),用于控制汽油與天然氣的切換。在使用燃氣時,燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)具有發(fā)動機熄火后3 s自動斷開天然氣電磁閥電源、關(guān)閉氣路的功能,避免天然氣泄漏,保證CNG汽車的使用安全。燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)上設有二極管或數(shù)碼管,用于顯示儲氣瓶中的天然氣壓力。
原因分析
    ①一般情況下怠速不穩(wěn)的原因有以下幾個方面:a.發(fā)動機缸壓太低;b.發(fā)動機各缸工況偏差太大;c.氣門間隙太;d.混合氣過濃或過;e.節(jié)氣門開度太大;f.油氣混燒。
    ②一般情況下耗氣量過大的原因有以下幾個方面:a.電池電壓低,點火系統(tǒng)有故障使點火能量不足;b.汽車滑行性能差,傳動系統(tǒng)磨損嚴重或調(diào)整不當,行駛阻力大;c.加氣站氣質(zhì)、加氣方法等因素;d.混合器的天然氣****流量調(diào)整不當,使混合氣偏濃; e.點火提前角、功率閥、火花塞間隙、氣門間隙及怠速等調(diào)整不當;f.高低壓天然氣管道及部件有漏氣現(xiàn)象;g.三級減壓調(diào)節(jié)器輸出壓力太高;h.發(fā)動機水溫<80℃,減壓調(diào)節(jié)器加熱效果不好;路況差,行駛速度慢,啟動次數(shù)多。
    ③一般情況下動力不足的原因有以下幾個方面:a.混合氣過濃;b.混合氣過。籧.點火系統(tǒng)工作不正常;d.發(fā)動機缸壓太低。
根據(jù)以上原因,請CNG汽車生產(chǎn)廠家進行維修、調(diào)試,但仍然達不到理想效果。在此情況下,白城市大地天然氣有限公司組織技術(shù)人員對CNG改裝汽車的4個系統(tǒng)進行研究、測試,發(fā)現(xiàn)造成怠速不穩(wěn)、耗氣量過大、動力不足的重要原因是減壓調(diào)節(jié)器壓力過高、流量增大。吉林省白城市出租車以天津夏利汽車和比亞迪汽車為主,以60 km/h的速度等速行駛1 h測量,兩種車使用90號汽油的耗油量為5.O L/h,90號汽油密度(液相)為780 kg/m。,低熱值為43.90 MJ/kg;以天然氣為燃料時,實測耗氣量為5.6 m3/h,天然氣密度(氣相,標準狀態(tài))為0.715k∥m’,低熱值為50.05 MJ/kg。每小時消耗熱量的
計算公式為:
   式中0——每小時消耗熱量,MJ/h
    P——密度,k/m3
    q——每小時需消耗燃料的體積,m3/h
    Q。——燃料的低熱值,MJ/kg
由式(1)得,以90號汽油為燃料時,每小時消耗熱量171.2 MJ/h;以天然氣為燃料時,每小時需消耗熱量200.4 MJ/h。數(shù)據(jù)表明,以天然氣為燃料時,所消耗熱量明顯大于以90號汽油為燃料時消耗的熱量,主要是天然氣流量過大造成的,而天然氣流量過大的原因是減壓調(diào)節(jié)器壓力過高。由CNG汽車生產(chǎn)廠家提供的減壓調(diào)節(jié)器出廠原始參數(shù)為:一級壓力:0.26~O.32 MPa,二級壓力:0.10~0.15MPa,一級閥芯調(diào)整間隙:0.4 mm。
技術(shù)改造措施
    CNG汽車減壓調(diào)節(jié)器的三級減壓閥出口壓力是一定的,維持在±300 Pa,故只需調(diào)節(jié)減壓閥的一級閥芯調(diào)整問隙、一、二級彈簧長度和二級閥芯厚來調(diào)節(jié)壓力,減少天然氣流量,試驗調(diào)試結(jié)果見表1。
表1  減壓調(diào)節(jié)器的調(diào)試結(jié)果
 
    項目
試驗1
試驗2
試驗3
試驗4
  一級閥芯調(diào)整    間隙/mm
  O.30
  0.25
  0.18
  0.10
  一級壓力/MPa
  0.30
  0.24
  0.19
  0.16
  二級壓力/MPa
  0.10
  0.09
  0.07
  0.05
一級彈簧長度/mm
  不變
    32
    31
    29
二級彈簧長度/mm
  不變
    31
    30
    28
二級閥芯厚度/mm
  不變
  不變
    2
    2
 調(diào)試后的效果
 
 
 
動力性不變,耗氣量小幅降低
 
動力性明顯提
高,耗氣量大幅
降低
動力性明顯提高,耗氣量大幅
降低
高速滑行熄火,怠速不穩(wěn),急加速不良
經(jīng)調(diào)試后,試驗1中的汽車動力性沒有變化,耗氣量有小幅度降低,穩(wěn)定性良好;試驗2、3中的汽車動力性不但沒有降低還有了明顯提高,并且耗氣量顯著降低,發(fā)動機的動力性優(yōu)良;試驗4中,由于減壓調(diào)節(jié)器的壓力過低,達不到汽車高負荷運轉(zhuǎn)所需要的進氣量,并且出現(xiàn)了高速滑行熄火、怠速不穩(wěn)、急加速不良的故障。
經(jīng)過多次試驗,研制出符合白城市氣候、道路、車型等特點的CNG汽車減壓調(diào)節(jié)器的技術(shù)改造方案:一級閥芯調(diào)整間隙為O.12~O.15 mm,一級彈簧
長度為30-31mm,二級彈簧長度為30 mm,二級閥芯厚度為2 mm,一級壓力為0.18~0.20 MPa,二級壓力為O.06~0.08 MPa。改造后,經(jīng)過實測耗氣量為4.5 m3/h,由式(1)得,每小時消耗熱量161.0MJ/h,與以90號汽油為燃料時每小時消耗熱量171.2 MJ/h接近。經(jīng)過對尾氣進行檢驗后,混合氣中空氣的量與天然氣的量之比在理論空燃比附近,從而獲得了較好的經(jīng)濟效果,發(fā)動機的動力性也明顯提高。
4結(jié)論
    通過白城市大地天然氣有限公司對CNG汽專減壓調(diào)節(jié)器的技術(shù)改造,改造后的CNG汽車每1 m3天然氣可行駛17—24 km,與改造前行駛13~18 km相比,已有了大幅度提高。CNG汽車運行效果擎好,故障率低,從而吸引了大量改裝用戶,大大增加了改裝的數(shù)量,年銷售氣量也有明顯增加。本項技術(shù)改造工作只針對白城市的氣候、道路等情況,采集的車型也有限,因此技術(shù)改造存在一定程度上的不足和局限性。為此,下一步計劃根據(jù)其他地區(qū)的氣候條件、道路、狀況不同車型進行數(shù)據(jù)采集,并綜合其他相關(guān)領(lǐng)域開展進一步技術(shù)改造工作。
 
 
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