国内使用天然气汽车的势在必行毕业论文(编辑修改稿)

国内使用天然气汽车的势在必行毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

0． 55 左右，一旦压缩天然气从储罐或管路中泄漏， 泄漏的气体很快会在空气中散发，在自然环境中难以形成遇火爆燃的条件， 泄漏点周围会立即形成低温区，使天然气燃烧困难。 因此 CNG 是一种相当安全的汽车燃料。 天然气与汽油的燃料特性比 较见表 21： 天然气与汽油的燃料特性比 21 燃料 辛烷值 低热值／ (MJm 3) 混合气热值／ (kJm 3) 燃点／ ℃ 天然气 120 以上 3290 645 汽油 58～ 97 3670 427 ② 天然气汽车的钢瓶 为 高压容器 ， 安装有防爆设施，减压器、阀门等设备，严密度标准高，供气系统安全可靠，不会因汽车碰撞或翻覆造成失火或爆炸，而 汽油汽车的油箱 是 非压力容器，着火后容易爆炸。 其材质及制造、检验试验在各国均有严格的规程控制，在我国有《汽车用压缩天然气钢瓶标准 ))(GBl7258—1998)。 3) 有利于缓解能源紧张的供需矛盾。 我国经济正处于高速发展阶段，汽车数量 以 100 万辆／年以上的速度递增，对汽油资源需求大量增加，我国每年需要进口大量原油、成品油和 液化石油气。 使用 燃气汽车可优化汽车燃料供应结构，改变了汽车燃料只有汽油、柴油的格局， 不仅 缓解了汽油供应紧张的问题 而且 满足交通事业发展的需要。 4) 延长发动机寿命。 天然气容易扩散 ，以气态进入发动机，在发动机中容易和空气均匀混合，燃烧充分不易于形成积碳 ；可以提高热循环效率，加快燃烧速度，充分利用燃烧热能；同时 CNG 辛烷值高，抗暴性能好，使用时不需要添加抗暴剂，不会稀释润滑油，因而使发动机气缸内的零件磨损大大减少，使发动机的寿命和润滑油的使用期限大幅度增长。 所有这些都会降低汽车的保养和运行费用，从而提高汽车使用的经济性。 5) 较高的经济效益。 目前，国内汽油价格持续上升，价格体系已和世界接轨，使 用 CNG 汽车将能节省近 40％燃料费用。 天然气汽车的劣势 1) 汽车行驶距离缩短。 气体燃料的能量密度低，天然气汽车携带的燃料量较少， 一次充满相同容积的燃料一般行驶距离较汽油车短。 2) 发动机功率下降。 实验结果表明：当由燃烧汽油变换为燃烧天然气时，发动机的扭矩、功率下降非常大；增大点火提前角可使发动机的动力性能得到改善，但发动机 NOx，总碳氢 THC,CO 及 CO2 的排放污染明显减少 [4]。 而目前用的天然气发动机大多是由原汽油机改装的，所以汽 油汽车在改用天然气后功率往往会下降 10%～ 20%左右 [5]。 一般柴油汽车如果用 双燃料 方式改装燃用天然气，则不会出现这种现象，但改装件的结构较为复杂 [6]。 3) 增加车重及有效空间减少。 目前的天然气汽车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料系统大多保留。 这样，要在原汽车的增加天然气燃料系统，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。 4) 推广过程建设投资成本高。 将现有的汽车改用天然气作燃料时，需增加发动机燃料系统的部件，如储气瓶、减压阀、混合器等，需要一定的改车投资。 天 然气是气态燃料，不容易储存和携带，因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。 尽管天然气有 缺点，但具有上述优良的环保性能及经济性能，所以在汽车发动机上作为代用燃料得到了世界各国的广泛应用 [78]。 第三章 天然气汽车的构成形势 目前推广应用的 油气混合动力 是汽车，简称 CNG 汽车，今后还将大力推广应用单燃料天然气汽车。 车用压缩天然气的压力一般在 20MPa 左右。 可将天然气，经过脱水、脱硫净化处理后，经多级加压制得。 其使用时的状态为气体。 油气 混合动 力汽车 在 CNG 汽车市场发展的初期，加气站网络建设不完善，为快速启动市场，天然气汽车以改装车、双燃料车为主。 现在混合动力汽车主要是油气混合，在汽车启动时使用汽油，在发动机运转正常时手动切换到供气系统达到燃气状态，现在很多汽车的转换阀基本改成自动的。 所以使用起来更加的方便。 单燃料 天然气汽车 单燃料 天然气汽车是以天然气为燃料的汽车。 通过更改发动机的结构改变发动机的压缩比，点火电压、点火正时等 参数 充分提高天然气的利用率。 单燃料天然气汽车 适合经常在城市中行驶加气方便的公交及私家车。 单燃料天然气发动机在节省燃料、 增强动力性、排放水平、单次充气行驶里程方面都有很大提升。 目前国内单燃料、原产天然气汽车已批量投放市场，购买成本将逐步降低，因此未来天然气汽车发展的趋势将是原产车、单燃料车。 目前我 国 很多公交车都是纯天然气公交，其生产厂家有 亚星、大宇 、 恒通等厂家都在生产制造。 第四章 天然气汽车 的系统原理 天然气汽车的结构简介 CNG 汽车采用定型汽油车改装，在保留 原车供油系统的情况下，增加一套“CNG 型车用压缩天然气装置 ”。 改装部分由以下三个系统组成 ，见图 41。 天然气汽车组成部分 41 1) 天然气系统。 主要由充气阀、高压截止阀、天然气钢瓶、高压管线、高压接头、压力表、压力传感器及气量显示器等组成。 2) 天然气供给系统。 主要由天然气高压电磁阀、三级组合式减压阀、混合器等组成。 3) 油气燃料转换系统。 主要由三位油气转换开关、点火时间转换器、汽油电磁阀等组成。 天然气钢瓶的瓶口处安装有易熔塞和爆破片两种保安装置，当气瓶温度超过 100℃ 或压力超过 26MPa 时，保安装置会自动破裂 卸压；减压阀上设有安全阀；气瓶及高压管线安装时，均有防震胶垫，卡固牢固。 因此，该系统在使用中是安全可靠。 CNG 汽车以天然气作燃料时，天然气经三级减压后，通过混合器与空气混合进入气缸，压缩天然气由额定进气压力 20MPa 减为负压，其真空度为 49~69kPa。 减压阀与混合器配合可满足发动机不同工况下混合气的浓度要求。 减压阀总成设有怠速电磁阀，用以供给发动机怠速用气；压缩天然气减压过程中要膨胀做功对外吸热，因此在减压阀上还设有利用发动机循环水的加温装置；为提高该车的操作性能，驾驶室设置有油气燃料转换开关，用来统 一控制油气电磁阀及点火时间转换器；点火时间转换器由电路系统自动转换两种燃料的不同点火提前角；仪表板上气量显示器的 5 只红绿灯显示气瓶的储气量；燃料转换 开关上还设有供发动机起动的供气按钮。 天然气汽车的工作原理 天然气汽车的基本原理与汽油动力汽车的原理一样。 也就是说，燃料（本例中为天然气）在四冲程发动机的气缸中与空气混合，通过火花塞点火，推动活塞上下移动。 尽管天然气与汽油相比，可燃性和点火温度存在一些差别（参见下表），但 天然气汽车 采用的是与汽油动力汽车基本理念一致的运行方式。 特性 天然气 汽油 柴油 可燃性极限 （在空气中的容积百分比） 515 自动点火温度 (℃ ) 450 300 230 最高燃烧温度 (℃ ) 1884 1977 2054 尽管如此，还需要进行一些改进，以使 天然气汽车 更有效地工作。 改进主要针对燃料储罐、发动机和底盘进行。 CNG 汽车 燃气系统组成 天然气系统分为天然气气路、汽油油路和控制电路三大部分。 充气站将压缩天然气，通过充气阀充入贮气瓶至 20MPa。 当使用天然气作燃料时，手动截止阀打开，安 装在驾驶室内的油气燃料转换电开关，扳到 “ 气 ” 的位置，此时天然气电磁阀打开，汽油电磁阀关闭，贮气瓶内的 20MPa 高压天然气通过高压管路进入减压调节器减压，再通过低压管路、动力阀进入混合器，并与经空气滤清器进入的空气混合，经化油器 或进气管道 进入发动机气缸燃烧。 减压调节器与混合器相匹配，根据发动机的各种不同工况产生不同的真空度，自动调节减压调节器的供气量，并使天然气与空气均匀混合，满足发动机不同工况的使用要求。 动力阀是一个调节天然气管道截面积的装置，可调节混合气的空燃比，使空燃比达到最佳状态。 油路中安装一个汽油 电磁阀，其余部件均保留不变。 当使用汽油作燃料时，司机将油气燃料转换开关扳到 “ 油 ” 的位置，此时天然气电磁阀关闭，汽油电磁阀打开，汽油通过汽油电磁阀进入化油器、并吸入气缸燃烧。 燃料转换开关有三个位置，当拨到中位时，油、气电磁阀均关闭，该功能是专门用来由汽油转换到天然气时，烧完化油器室里残存汽油而设置的，以免发生油气混烧现象。 CNG 汽车的主要技术性能 使用天然气燃料，车辆主要技术性能如下： 1) 发动机额定功率不低于原车的 85%； 2) 发动机最大扭矩不低于原车的 90%； 3) 汽车最高车速不低于原车的 90%； 4) 汽车加速性能 不低于原车的 85%； 5) 直接档最低稳定车速不高于原车的 5%； 6) 天然气额定充气压力 20Mpa； 7) 1 立方米天然气可代替汽油 以上 ； 8) 一次充天然气行驶里程 客车、货车不低于 180km ， 轿车、微车不低于200km； 9) 汽车污染物排放 CO 含量 ≤% ， HC 含量 ≤1000PPM。 天然气汽车的改装 为了确保 CNG 汽车的安全和改装质量，国家对 CNG 汽车的改装制定了严格的管理规定。 定型在用汽车改装成 CNG 汽车，必须在经过认证的指定改装厂进行改装。 车辆改装手续办理方法 1）车辆改装前，应由车 主向当地机动车辆管理部门提出申请，经车辆管理部门认可，填写车辆改装申请表，方可到指定的 CNG 汽车改装企业进行改装。 2）车辆改装完毕后，应持改车单位发给的车辆改装合格证，连同改装申请表一起到车辆管理部门办理机动车辆异动手续。 3） CNG 汽车驾驶员应经市车管所培训，并取得合格证，在车辆管理部门注册后，方能驾驶天然气汽车。 对被改装车辆的技术要求 车辆改装前，应进行车辆性能检查，主要检查发动机的起动性和动力性，要求发动机起动性能良好，加速灵敏，最大功率和最大扭矩不得低于发动机设计标定值的 90%，否则 该车不宜改装。 送改车的主要技术性能指标应满足下表的要求，方能改装。 技术指标 1） 发动机 技术指标 ① 最大功率、最大扭矩不得低于发动机设计标定值的 90% ② 发动机压缩比 ③ 各汽缸压力 ，且压力差不得超过平均缸压的 5% ④ 怠速时进气管的真空度 （负气压） ⑤ 发动机在使用汽油时，各转速工况下运行稳定，突然加速或减速时不得有突爆。