天然氣作為一種清潔的車用燃料，正日益受到世界各國重視。這不僅是由于天然氣所具有的環(huán)保和經(jīng)濟方面的優(yōu)勢，還因為它燃料的多樣化和能源供應(yīng)的可靠性方面的保障作用。環(huán)顧世界上的一些國家如意大利、美國、日本、俄羅斯、阿根廷、新西蘭等國，天然氣汽車正在逐漸成為一門新的產(chǎn)業(yè)。而且從發(fā)展的趨勢看，天然氣汽車的應(yīng)用范圍將逐步擴大，最早的壓縮天然氣(CNG)加氣站是意大利于1931年建成的，至今已有70多年的歷史。我國發(fā)展天然氣汽車的探索是1988年在四川南充建立第一座加氣站，截止到08年1月，我國已建成加氣站730多座，改造汽車30多萬輛。經(jīng)過對重慶、西安、成都、東營、石家莊、滄州等幾個城市的天然氣汽車的考察，對我國天然氣汽車的特點與改裝維護分析如下：

按天然氣的不同形態(tài)可分為四類

1、壓縮天然氣汽車，簡稱(CNGV)。天然氣經(jīng)專用壓縮機加壓至20-25Mpa后，以氣體狀態(tài)充裝在車用儲氣瓶中。

    2、液化天然氣汽車，簡稱(LNGV)。天然氣呈液態(tài)儲存在專用容器中，常壓下，天然氣沸點溫度為-162℃，液化后的天然氣為標態(tài)體積的1/625，絕熱容器壓力為0.05-0.5Mpa。

3、液化石油氣汽車，簡稱(LPGV)。石油氣是丙、丁烷的混合物，通常是石油伴生氣，天然氣輕烴裝置或煉油廠催化裝置回收的產(chǎn)品，以液態(tài)儲存在氣瓶中。液化后的石油氣為標態(tài)體積的1/250—1/300，常壓下沸點溫度為-42℃。

4、吸附天然氣汽車，簡稱(ANGV)。借助吸附劑對天然氣的有效吸附，將天然氣儲存在填充有吸附劑的儲罐內(nèi)。具有壓力低(3-5Mpa)，操作簡單易行，安全可靠等優(yōu)點，尚未進入商業(yè)化推廣使用階段。

按汽車結(jié)構(gòu)形式可分為單一天然氣燃料汽車、壓縮天然氣汽油兩用燃料汽車和天然氣柴油雙燃料汽車。天然氣汽車雖然因燃料種類及形態(tài)不同而有所區(qū)別，但他們都必須在原車基礎(chǔ)上安裝一套能滿足各種復(fù)雜工況下正常使用的減壓調(diào)節(jié)裝置和氣體混合裝置。當然，因燃料儲存壓力和發(fā)動機參數(shù)的不同，減壓調(diào)節(jié)裝置和氣體混合裝置也設(shè)計成多種類型。根據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前我國天然氣汽車以壓縮天然氣汽車為主，占市場份額的90%以上。

A、天然氣汽車的優(yōu)點

1、可充分利用天然氣資源，替代十分短缺的汽油、柴油。

我國的能源十分緊缺，石油的依存度約為50%需要進口，隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，缺口還得不斷增加，而近幾年，相繼在柴達木、塔里木、陜甘寧、東海、南海發(fā)現(xiàn)了大型天然氣氣田，西氣東輸管線的貫通，標志著中國天然氣時代已經(jīng)到來，發(fā)展天然氣汽車將成為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的有效途徑。

2、能有效的減輕大氣污染

據(jù)統(tǒng)計，我國重度污染城市已達14個，其中北京、沈陽、西安、上海、廣州等城市已列為世界污染最嚴重的城市。而汽車是大中城市的重要污染源，所占比例達50%以上。資料表明北京的氮氧化合物已連續(xù)五年超過國家有關(guān)標準，汽車尾氣造成的污染，已經(jīng)給人們的生活造成嚴重的影響。上海市曾出現(xiàn)了較大范圍的光華學(xué)煙霧。在廣州，空氣污染程度超過國家規(guī)定的1.6倍，并已出現(xiàn)了光華學(xué)煙霧污染的先兆。天然氣汽車的排氣污染大大低于以汽油為燃料的汽車，尾氣中不含硫化物和鉛，一氧化碳降低80%，碳氫化合物降低60%，氮氧化合物降低70%。因此，許多國家已將發(fā)展天然氣汽車作為一種減輕大氣污染的重要手段。

3、有顯著的社會和經(jīng)濟效益

a、可降低汽車運營成本。一輛汽車改裝為壓縮天然氣、汽油兩用燃料汽車由于油氣差價的存在，每年可節(jié)約燃料費約1.1萬元，如今已發(fā)展30多萬輛汽車，每年可節(jié)約33億元。

b、可代替大量汽油。按一輛中型車年行駛5萬公里計算，可替代約10.5噸汽油，發(fā)展30萬輛，可替代汽油315萬噸。

c、可促進天然氣的充分利用。過去許多的伴生氣和偏遠井，低產(chǎn)井所產(chǎn)天然氣因不具集輸價值，被白白浪費。通過發(fā)展壓縮天然氣，建設(shè)子母站可充分利用這些零散氣。

d、可節(jié)省汽車的維修費用。汽車發(fā)動機使用天然氣做燃料，運行平穩(wěn)、噪音低、不積炭，能延長發(fā)動機使用壽命，不需經(jīng)常更換機油和火花塞，可節(jié)約50%的維修費。

此外，天然氣汽車的發(fā)展還將帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)，特別是機器制造的發(fā)展，如壓縮機、車用燃氣裝置以及儲氣瓶的生產(chǎn)，為開創(chuàng)新興產(chǎn)業(yè)提供了機遇。

4、比汽油汽車更安全

首先與汽油相比，壓縮天然氣本身就是比較安全的燃料。這表現(xiàn)在：

a、燃點高。天然氣燃點在650℃以上，比汽油燃點427℃高出223℃，所以與汽油相比不易點燃。

b、密度低。與空氣的相比密度為0.48，泄漏氣體很快在空氣中散發(fā)，很難形成遇火燃燒的濃度。

c、辛烷值高?？蛇_130，比目前最好的97#汽油辛烷值高得多，抗爆性能好。

d、爆炸極限窄。僅為5-15%，在自然環(huán)境中，形成這一條件十分困難。

e、釋放過程是一個吸熱過程。當壓縮天然氣從容器或管路中泄出時，泄孔周圍會迅速形成一個低溫區(qū)，使天然氣燃燒困難。

f、中外發(fā)展天然氣汽車70多年，儲氣瓶、減壓設(shè)備及高壓系統(tǒng)的零部件，安全系數(shù)均達到1.5-4以上。并且在控制系統(tǒng)中，安裝有緊急斷氣裝置。

5、可燃油、燃氣、油氣燃料轉(zhuǎn)換方便

由于任何汽油都可在原供油系統(tǒng)保留不變的情況下，加裝一套車用燃氣裝置，實現(xiàn)燃氣、燃油兩種功能。汽車對燃料適用性的增強，使一次充裝油氣行駛的半徑加大。油氣轉(zhuǎn)換只需一個切斷開關(guān)，任何時候都可迅速相互轉(zhuǎn)換，操作非常方便。此外，壓縮天然氣的充裝也同普通汽車加油一樣簡單，快速充氣公需3-10分鐘。

B、天然氣汽車的缺點

1)汽車的輸出功率略有降低。改裝雙燃料汽車，因要兼顧燃油、燃氣兩種條件，對原發(fā)動機的壓縮比和燃燒室結(jié)構(gòu)等均不做變動，所以在使用燃氣時，汽車輸出功率一般都有所下降，通常情況下，要降低5-15%。

2)整車重量增加。增加一次充氣連續(xù)行駛距離的辦法，是增加儲氣瓶，而整車的重量相應(yīng)增加，軸荷分配也隨之增加。通常改裝一臺天然氣汽車，整車質(zhì)量的增加值不應(yīng)超過500千克。

3)天然氣氣瓶占用了用于其它用途的空間，如行李倉，工具箱等。

4)氣瓶的充裝壓力較高，泄漏后風險性很大，操作不當，存在爆炸的危險因素。例如，2004年2月13日，鄭州市豐慶路天然氣加氣站發(fā)生氣瓶爆炸事故，造成1人死亡，3人受傷，燒毀汽車3輛，加氣機2臺，直接財產(chǎn)損失268625元，經(jīng)消防火災(zāi)技術(shù)人員勘查，認定火災(zāi)原因是出租車在加氣過程中，其車用壓縮天然氣復(fù)合材料氣瓶爆炸起火所致。2007年10月16日下午3點50分左右，山東省東營市黃河路春河天然氣汽車加氣站發(fā)生氣瓶爆炸事故，造成當場兩人死亡，三人重傷的嚴重傷亡事故。

(一)車用壓縮天然氣裝置的工作原理

壓縮天然氣、汽油兩用燃料汽車(簡稱CNG汽車)是采用定型的汽油汽車改裝，在保留原車供油系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加一套“車用壓縮天然氣裝置”可以使用壓縮天然氣，也可以用汽油，油氣兩種燃料轉(zhuǎn)換非常方便，“車用壓縮天然氣裝置”由以下三個系統(tǒng)組成。

1、天然氣儲氣系統(tǒng)：主要由充氣閥、天然氣貯氣瓶、高壓管線、高壓接頭、壓力傳感器及氣量顯示器組成。

2、天然氣供經(jīng)系統(tǒng)：主要由天然氣濾清器、減壓調(diào)節(jié)器、動力調(diào)節(jié)閥、混合器等組成。

3、油氣燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)：主要由油氣燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)、天然氣電磁閥、汽油電磁閥等組成。

加氣站將壓縮天然氣，通過充氣閥充入貯氣瓶至20Mpa。當使用天然氣作燃料時，手動截止閥打開，安裝在駕駛室內(nèi)的油氣燃料轉(zhuǎn)換電開關(guān)，扳到“氣”的位置，此時天然氣電磁閥打開，汽油電磁閥關(guān)閉，貯氣瓶內(nèi)的20Mpa高壓天然氣通過高壓管路進入減壓調(diào)節(jié)器減壓。該減壓調(diào)節(jié)器裝置為三級組合式結(jié)構(gòu)，可將不高于20Mpa的壓縮天然氣逐級減壓至負壓，再通過低壓管路，動力閥進入混合器，并與經(jīng)空氣濾清器進入的空氣混合，經(jīng)化油管通道進入發(fā)動機氣缸燃燒?；旌掀魇且粋€根據(jù)文丘原理設(shè)計的部件，可將發(fā)動機進氣道的真空度傳遞到減壓調(diào)壓調(diào)節(jié)器內(nèi)，直接調(diào)節(jié)天然氣的供給量。減壓調(diào)節(jié)器與混合器相匹配，根據(jù)發(fā)動機的各種不同工況產(chǎn)生不同的真空度，自動調(diào)節(jié)減壓調(diào)節(jié)器的供氣量，并使天然氣與空氣均勻混合，滿足發(fā)動機不同工況的使用要求，動力閥是一個調(diào)節(jié)天然氣管道截面積的裝置，可調(diào)節(jié)混合氣的空燃比，使空燃比達到最佳狀態(tài)。若原油路中安裝有電動油泵，只需斷開油泵閥，接入轉(zhuǎn)換開關(guān)油路控制閥。

油路中安裝一個汽油電磁閥，其余部件均保留不變。當使用汽油作燃料時，司機將油氣燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到“油”的位置，此時天然氣電磁閥關(guān)閉，汽油電磁閥打開，汽油通過電磁閥進入化油器，并吸入氣缸燃燒。燃料轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換開關(guān)有三個位置，當撥到中位時，油氣電磁閥均關(guān)閥，該功能是專門用來用汽油轉(zhuǎn)換到天然氣時，燒完化油器室里殘存汽油而設(shè)置的，以免發(fā)生油氣混燒現(xiàn)象。有的CNG汽車用晶體管電動油泵代替汽油電磁閥，其性能基本相同。

(二)天然氣汽車改裝

車輛改裝前，應(yīng)進行車輛性能檢查，主要檢查發(fā)動機的起動性和動力性，要求發(fā)動機起動性能良好，加速靈敏，最大功率不得低于發(fā)動機標定功率的85%，否則該車不宜改裝。

(1)安裝天然氣貯氣瓶

    a、貯氣瓶安裝應(yīng)布置合理，排列整齊。氣瓶安裝在汽車下部時，不得減少原車的通過性能。貯氣瓶或氣瓶架與汽車邊緣距離不小于50mm，氣瓶瓶口閥或汽車邊緣距離應(yīng)不小于100mm，貯氣瓶安裝后，應(yīng)保證車輛在空載和滿載狀態(tài)下，轉(zhuǎn)向橋負荷不小于該車總質(zhì)量的20%。貯氣瓶位置距發(fā)動機排氣管距離不宜小于100mm，距離不足時，應(yīng)設(shè)置可靠固定的隔熱裝置，與傳動軸及萬向節(jié)距離不應(yīng)小于200mm。

b、貯氣瓶與固定卡子間須墊厚度不小于2mm的橡膠墊，安裝必須牢固，緊固螺栓應(yīng)有鎖緊裝置，緊固力矩應(yīng)符合設(shè)計要求。安裝緊固后，貯氣瓶及固定卡子在上下、左右、前后六個方向上應(yīng)能承受8倍于充滿額定工作壓力的天然氣的氣瓶重力的靜力，貯氣瓶與固定卡子不得有相對位移，貯氣瓶與汽車基礎(chǔ)最大相對位移量不得大于13mm，緊固件不得松動。并且附合GB/T18437-2001標準要求。

(2)安裝減壓調(diào)節(jié)器總成

a、減壓調(diào)節(jié)器宜安裝在靠近化油器和振動較小的位置，不得直接安裝在發(fā)動機上，減壓調(diào)節(jié)器與混合器之間應(yīng)采用軟管連接。注意：減壓調(diào)節(jié)器應(yīng)使膜片垂直于地面安裝。

b、減壓調(diào)節(jié)器安裝好后，將發(fā)動機的循環(huán)水管接到減壓調(diào)節(jié)器的加熱水道貌岸然。注意：應(yīng)使壓力差達到最大，保證加熱水能充分循環(huán)。

   (3)安裝高壓管路系統(tǒng)

    a、將三通接頭裝到單向充氣閥上，然后將壓力傳感表安裝到三通接頭上，確保各元件安裝正確，不缺件，扭緊力矩合適，連接可靠。注意：三通接頭固定時，必須將銅熱壓緊；壓力表墊密封平墊，并纏繞上生料帶，以保證密封。

    b、將充氣閥安裝在既安全又便于充氣的部位。

    c、安裝高壓管路及高壓接頭組件。高壓管路的連接均采用卡套式管接頭連接，其裝配方法如下

●用管子割刀按需要長度割斷高壓管子，保證斷面平整，斷面與管子中心線垂直；

   ●除去管端的內(nèi)外毛刺和污垢。注意：高壓管表面不得有明顯傷痕、凹凸、缺陷和銹蝕；

   ●除去管接頭各零件的防銹油及污垢；

   ●在卡套刃口、螺紋及各接觸部位涂少量的潤滑油，按順序?qū)⒙菽?、卡套套在管子上，然后插入預(yù)裝胎具內(nèi)，使管頭緊靠槽底，放正卡套進行預(yù)裝。在旋緊螺母的同時轉(zhuǎn)動管子直至不動為止，旋緊螺母3/4圈，拆下檢查咬合情況，再插入管接頭體內(nèi)，用力旋緊螺母1/2-3/4圈。注意：卡套刃部要面向管頭，高壓管與卡套的配合間隙不得大于0.4mm。組裝合理，咬合良好的卡套，拆下后不應(yīng)有軸向竄動，但可沿管壁稍有轉(zhuǎn)動。

    ●管線應(yīng)排列整齊、布置合理，不得與相鄰部件碰撞和摩擦，管線固定卡間距不大于600mm，如管線與相鄰部件接觸或穿越孔板，采用橡膠襯墊保護，高壓管路應(yīng)采取能消除熱脹冷縮和抗震作用的措施，一般采用管線彎Ｏ型或Ω型膨脹圈，管線彎曲半徑應(yīng)不小于管子外徑的5倍。

    ●高壓管路與傳動軸向節(jié)距離不宜小于200mm，與發(fā)動機排氣管距離不宜小于100mm。

    ●安裝在駕駛室、載人車廂和行李廂的氣瓶或管路接頭必須在氣瓶口或管路接頭處設(shè)置能將泄漏氣體排出駕駛室、載人車廂或行李廂外的通風口和隔離裝置。

    (4)安裝電磁閥與電氣線束

    汽油電磁閥安裝在汽油濾清器和輸油泵之間，必要時可安裝在輸油泵與化油器之間。安裝汽油電磁閥時線圈應(yīng)向上，并遠離排氣管和點火系統(tǒng)。注意：進出口方向不得接錯，并確保管路連接處無滲漏現(xiàn)象。所有電氣部件通過線束連接。安裝好各電氣部件之后，按電氣安裝圖將線束順著原車線束鋪設(shè)，并固定好，然后將各電氣部件的插接件與線束相對應(yīng)插接牢固。黑色線搭鐵，白色線在點火線圈的高壓輸出線上纏繞3-5圈，并固定緊，最后將紅色線搭在點火開關(guān)可控制電源上。

1、CNG汽車維修企業(yè)應(yīng)具備的技術(shù)條件

(1)進行CNG汽車維修的作業(yè)人員需經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)，經(jīng)考試合格，取得行業(yè)主管部門頒發(fā)的CNG汽車維修上崗證，竣工檢驗人員應(yīng)取得行業(yè)主管部門核準的CNG汽車檢驗員資格證。

(2)維修作業(yè)過程所涉及的CNG專用裝置，應(yīng)符合標準GB17258、GB/T18363、QC/T245等有關(guān)標準規(guī)定，氣瓶的安裝、運輸和使用應(yīng)符合有關(guān)部門的規(guī)定。

(3)CNG汽車維修企業(yè)應(yīng)符合GB/T16739的規(guī)定。

2、CNG汽車維護與檢測

(1)儲氣裝置的檢測

    ●氣瓶檢定審驗有效·氣瓶瓶體或附件出現(xiàn)裂紋、灼傷、鼓瘡、滲漏或明顯凹陷、膨脹、彎曲應(yīng)更換·拆裝、檢查、緊固高壓管路及接頭，更換密封圈、環(huán)型卡箍，接頭緊固良好，無漏氣、阻塞現(xiàn)象，涂檢漏液至少觀察10s后，無氣泡出現(xiàn)·檢查各閥的工作性能及接口有無泄漏，閥門開關(guān)應(yīng)靈活，緊固牢靠，閥門無泄漏，性能滿足要求·壓力傳感器顯示準確。

    (2)燃料轉(zhuǎn)換及控制裝置

●燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)及儀表、開關(guān)操作靈活、可靠·CNG電磁閥、汽油電磁閥開閉靈活可靠，關(guān)閥時密封良好、不漏氣。

   (3)改裝竣工檢驗

    ●改裝竣工的CNG汽車必須經(jīng)改裝廠檢驗員檢驗合格，并簽發(fā)改裝合格證方可出廠，經(jīng)檢驗合格的CNG汽車，其燃料轉(zhuǎn)換應(yīng)操作靈活，安全可靠，維修方便，整車改裝后，布局合理、協(xié)調(diào)、整齊美觀。·所安裝的供氣系統(tǒng)及部件應(yīng)安裝牢固，各管路、接頭、減壓調(diào)節(jié)器、混合器等都應(yīng)逐項檢驗，確保良好，不得漏氣。·在車輛運行試驗中，發(fā)動機在各種轉(zhuǎn)速下都應(yīng)運行平穩(wěn)，在車輛以30Km/h的速度緊急剎車時，氣瓶不得發(fā)生位移·改裝后天然氣作燃料時，與用汽油為燃料時的同車相比，最大功率不低于88%，扭矩不低于92%，安全性能符合GB7258的規(guī)定。

    總之，發(fā)展天氣汽車(尤其是雙燃料汽車)是實現(xiàn)以氣代油，改善能源消費結(jié)構(gòu)，充分有效利用天然氣資源，補充成品油供應(yīng)不足，減少大氣污染，保護人類環(huán)境的一項偉大事業(yè)，也是一項利國利民的新興產(chǎn)業(yè)，并可取得良好的經(jīng)濟和社會效益，對中國未來的燃料結(jié)構(gòu)和汽車工業(yè)的發(fā)展將會產(chǎn)生重大的影響，對提高人民生活質(zhì)量、對實現(xiàn)節(jié)能減排目標、建設(shè)環(huán)境友好型社會具有重要意義。

 

(本文作者：田長栓 馬艷霞 滄州市燃氣總公司)