LNG卡車原理以及常見(jiàn)布置方式介紹

李文倩（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710043）

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LNG卡車原理以及常見(jiàn)布置方式介紹

李文倩
（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710043）

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車的擁有量也越來(lái)越多，汽車在提高人們物質(zhì)生活水平的同時(shí)，燃油汽車其尾氣排放中的氮氧化物和微粒也逐漸成為城市空氣污染的主要來(lái)源之一。車用天然氣作為常見(jiàn)的清潔能源已經(jīng)成為化石燃料的有效替代品，液化天然氣（Liquid Natural Gas,LNG）重型載貨汽車越來(lái)越受到市場(chǎng)青睞，文章就液化天然氣（Liquid Natural Gas,LNG）重型載貨汽車原理以及應(yīng)用情況做一介紹。

LNG重型載貨汽車；原理；布置結(jié)構(gòu)

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.084

CLC NO.: U469Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-246-03

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車的擁有量也越來(lái)越多，同時(shí)造成了巨大的環(huán)境問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前汽車污染物的排放量已達(dá)到社會(huì)排放總量的70%，其中重型載貨商用車排放量占到整個(gè)商用車比重的近三分之一。由于天然氣資源儲(chǔ)量豐富、污染小、辛烷值高且價(jià)格相對(duì)低廉，因此近些年燃?xì)廛囕v成為一個(gè)重要發(fā)展方向，目前國(guó)內(nèi)LNG卡車已經(jīng)開(kāi)始大批量的應(yīng)用。

1、LNG卡車現(xiàn)狀

據(jù)權(quán)威部門研究發(fā)現(xiàn)，以LNG燃料為代表的天然氣重型載貨汽車與普通燃油車輛相比，車輛尾氣排放得到了較大的提升，如：碳?xì)浠衔锍煞挚山档?2%，氮氧化合物可降低44%，一氧化碳可降低近三成，同時(shí)有效的減少了固體顆粒物的排放。此外，根據(jù)天然載貨汽車輛運(yùn)營(yíng)成本比較分析，結(jié)合各地天然氣價(jià)格的情況，按照每運(yùn)行100公里測(cè)算，天然氣車輛可比同噸位柴油車節(jié)約近30元費(fèi)用，這樣就增加了用戶的收益，為后續(xù)天然氣產(chǎn)品的推廣應(yīng)用增加了砝碼。因而，天然氣重型商用車有著廣闊的發(fā)展前景。

根據(jù)天然氣儲(chǔ)藏的壓力和形態(tài)，將其分為常壓天然氣汽車、壓縮天然氣汽車、液化天然氣汽車等，常壓天然氣汽車通過(guò)加裝天然氣囊的方式攜帶天然氣，由于攜帶方式簡(jiǎn)陋故該方式安全系數(shù)較低；而壓縮天然氣汽車是將天然氣以20MPa的壓力存儲(chǔ)于高壓氣瓶?jī)?nèi)，車輛工作時(shí)可通過(guò)減壓閥將混合后進(jìn)入氣缸內(nèi)燃燒。繼壓縮天然氣（Compressed Natural Gas，CNG）之后，液化天然氣（LNG）汽車開(kāi)始發(fā)展，這是一種新型環(huán)保汽車。與CNG相比而言，液化天然氣的密度高，壓力低，所需氣瓶自重更輕，更符合車輛輕量化要求，而且LNG的液體特性又能像油品一樣運(yùn)輸方便，因此實(shí)用性更強(qiáng)，被業(yè)界認(rèn)為是燃?xì)馄嚨陌l(fā)展方向，單車的行駛里程可達(dá)到300～2070km。由于具有安全性、經(jīng)濟(jì)性以及續(xù)航里程長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，故LNG重型載貨汽車將是未來(lái)重型商用車市場(chǎng)的主流車型之一。

LNG載貨汽車技術(shù)主要體現(xiàn)在燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)鈿馄俊⒄嚰夹g(shù)。以美國(guó)為代表的歐美國(guó)家在上世紀(jì)80年代開(kāi)始了LNG汽車技術(shù)的研究，并在上世紀(jì)90年代初開(kāi)始應(yīng)用，通過(guò)近20年的發(fā)展液化天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)已日趨成熟。隨著國(guó)家政策調(diào)控及天然氣使用經(jīng)濟(jì)型等因素影響，以清潔燃料為主要代表的天然氣重型載貨汽車將得以迅速發(fā)展。目前在重型載貨汽車行業(yè)主要以LNG天然氣汽車的應(yīng)用最為廣泛。

2、LNG汽車工作原理

LNG汽車的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的燃料，主要由LNG氣瓶、調(diào)壓閥、汽化器、液位計(jì)、安全裝置及充液閥、截止閥和放液閥等組成。氣瓶是儲(chǔ)存液化天然氣的專用裝置，正常工作壓力為1.1±0.5MPa。LNG汽車的工作原理如圖1所示：

LNG車輛起動(dòng)時(shí)，LNG氣瓶?jī)?nèi)的液化天然氣依靠氣瓶?jī)?nèi)部的壓力，通過(guò)控制閥和燃料限流閥進(jìn)入到氣化器中，氣化器通過(guò)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)熱水來(lái)對(duì)液化天然氣進(jìn)行預(yù)熱以實(shí)現(xiàn)液化天然氣的氣化。天然氣車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需要的然氣壓力為0.6MPa一0.8MPa，該壓力通過(guò)供氣管路上的電控調(diào)壓器來(lái)控制，確保氣體燃料的壓力適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)定的壓力要求。汽化的天然氣與過(guò)濾后的空氣在剛體中混合后，為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料。為了在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷突然發(fā)生變化時(shí)，保持供氣壓力的相對(duì)穩(wěn)定，在LNG汽車的供氣管路上裝設(shè)有緩沖裝置，主要作用是通過(guò)增加供氣管路上的氣體容量實(shí)現(xiàn)燃?xì)饩彌_作用。天然氣在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒后，燃燒產(chǎn)物經(jīng)過(guò)三元催化器過(guò)濾吸收后排到大氣中，此時(shí)有污染的氣體在三元催化器中參與化學(xué)反應(yīng)，使得最終排到大氣中的汽車尾氣中的污染物大幅減少。

3、LNG卡車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

天然氣重型載貨汽車與柴油汽車整體布置的差異，主要來(lái)自于燃?xì)夤┙o系統(tǒng)的專用裝置裝配方式的不同。一般燃?xì)夤┙o系統(tǒng)中的主要元件均安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)或車輛的縱梁上。而不同車型的總體布置方案的主要差異，在于燃?xì)馊剂霞皟?chǔ)氣瓶形式、數(shù)量和安裝位置的不同，主要有加氣口、重要控制件、監(jiān)視儀表、手動(dòng)截止閥等元件安裝位置帶來(lái)的差異，而對(duì)于整車行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系及其電氣系統(tǒng)無(wú)甚差別。通常，氣瓶側(cè)置和橫向后置式是天然氣汽車產(chǎn)品的典型布置方案，根據(jù)氣瓶數(shù)量的不同，其安裝方式也有明顯區(qū)別。

3.1單氣瓶式

單氣瓶LNG載貨汽車配備的是單只450L（或375L/500L）車載低溫絕熱氣瓶。LNG車載低溫絕熱氣瓶的安裝形式有側(cè)置式和橫向后置式兩種，如圖2所示。側(cè)置式氣瓶通過(guò)固定支架安裝在車架右縱梁上（原柴油箱位置）；橫向后置式氣瓶則通過(guò)固定支架總成橫向安裝于駕駛室后部的車架上，作為燃?xì)馊剂系拇鎯?chǔ)部件，液化天然氣經(jīng)氣化裝置氣化后，通過(guò)濾清器、穩(wěn)壓閥進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤苈罚l(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤┙o管路布置在車架右側(cè)縱或橫向后置式低溫絕熱氣瓶均采用特制的氣瓶固定在氣瓶支架總成上。其自增壓裝置、緩沖罐和氣化裝置也與固定支架通過(guò)緊固件連接成為一體，供給管路的關(guān)鍵連接部位均采用低溫金屬軟管連接，保證瓶體及支架在受到外力撞擊時(shí)，氣瓶與固定支架總成及管路一起移動(dòng)。避免供氣、液管路因外力導(dǎo)致破裂造成的液化天然氣外泄事故。側(cè)置式氣瓶的頭部（設(shè)置有外部管路及閥件的一端）朝向車輛后方，防止車輛在上坡路段行駛時(shí)，液相天然氣倒流造成的燃料供應(yīng)不足，發(fā)動(dòng)機(jī)意外熄火，引起的溜車事故。此外，為防止車輛意外爆胎時(shí)，輪胎碎片及其它物件對(duì)氣瓶頭部管、閥件的直接沖擊。側(cè)置式氣瓶頭部特別安裝有鋼制保護(hù)罩予以保護(hù)。

3.2雙氣瓶式

多氣瓶LNG重型載貨汽車，是指由兩只及兩只以上的車載低溫絕熱氣瓶組成LNG儲(chǔ)、供氣系統(tǒng)的車型。根據(jù)客戶需求和車型的不同用途，其低溫絕熱氣瓶的主要配置形式有：2 ×375L；2×450L；1×375L+2×450L；1×375L+3×450L等。配置LNG雙氣瓶?jī)?chǔ)、供氣系統(tǒng)的車輛一般有兩種安裝形式：一種是雙側(cè)置式即兩個(gè)側(cè)置式單氣瓶分別安裝在車架左、右縱梁中部，兩個(gè)氣瓶的充裝、放空接口均布置在車輛右側(cè)氣瓶操作面板上。這種布置形式主要應(yīng)用于粉罐車、水泥攪拌車等車型，如圖3所示：

4、總結(jié)與展望

本文闡述了LNG重型載貨汽車的優(yōu)勢(shì)，工作原理，以及從天然氣瓶布置形式，隨著對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，天然氣重卡將越來(lái)越成為發(fā)展的主流方向。

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LNG truck principle and common Arrangement structure

Li Wenqian
(Shaanxi Heavy Duty Automobile Co.,Ltd.,Shaanxi Xi'an 710043)

With the rapid development of China's economy,cars have more and more,the car in improving people's living standards at the same time,fuel car exhaust emissions of nitrogen oxide and particulate matter has gradually become one of the main sources of air pollution in cities.Vehicular natural gas as a common clean energy has become an effective substitute for fossil fuels,liquefied natural gas liquid natural gas (LNG) heavy truck more and more by the favor of the market.In this paper,liquefied natural gas liquid natural gas (LNG) heavy-duty truck principle and application of do is introduced in this paper.

LNG heavy-duty trucks; principle; Arrangement structure

U469

A

1671-7988（2016）08-246-03

李文倩，女，就職于陜西重型汽車有限公司特種車事業(yè)部工藝科。