汽車油改氣改裝技術淺析

李 紅

（開封大學，河南 開封 475004）

前言

隨著全球資源短缺、環境污染和生態環境的惡化，汽車與環境的相容性研究已經成為汽車發展研究的主題[1]。在油價高漲、政府對環境日益重視和新能源汽車技術有待成熟的情況下，將傳統的汽油車改裝為天然氣/汽油雙燃料汽車在我國得到廣大車主的接受和推廣[2]。

1 油改氣汽車的優點

汽車油改氣后，以天然氣燃料替代了汽油燃料。天然氣儲量豐富、價格低廉，因此汽車油改氣既減少了石油的消耗，又降低了用車成本，具有較高的經濟價值。此外，天然氣主要成分是甲烷，燃燒產物主要是水和二氧化碳，尾氣排放污染小、發動機積碳少，是一種潔凈的綠色能源。油改氣汽車的安全性也高，天然氣一旦發生泄露，會很快擴散到大氣中，同時，國家對加氣站設計、儲氣瓶生產、改車部件制造到安裝調試等相關的各個環節頒布實施嚴格的技術標準。

2 油改氣汽車的原理

2.1 油改氣汽車的結構

汽車進行油改氣，是在保留原車的汽油供油系統基礎上，增添一套“車用壓縮天然氣裝置”[3]。該裝置包括了三個系統：（1）天然氣儲存系統：主要由充氣閥、儲氣瓶、高壓接頭和高壓管路等組成；（2）天然氣供給系統：主要由高壓電磁閥、組合式減壓閥、天然氣噴嘴總成等組成；（3）天然氣控制系統：主要由天然氣ECU、油氣轉換開關、點火正時轉換器、電器閥等組成。

2.2 油改氣汽車的原理

油改氣汽車采用雙ECU系統，其原理是保持原汽油ECU邏輯不變，加入一個天燃氣ECU，主要為翻譯汽油噴射信號，實現天燃氣噴射控制。

圖1 油改氣汽車原理圖

油改氣汽車的原理如圖1所示，系統工作時，天燃氣ECU以原車汽油 ECU的噴油信號為基礎輸入信號作為最主要的控制噴氣量的參數，經發動機水溫、進氣溫度/壓力、燃氣溫度/燃氣壓力等參數校正后，確定該時刻的噴氣時間，通過高精度燃氣噴嘴向相應的發動機氣缸供氣，并通過氧傳感器信號實現閉環控制，提高尾氣排放水平和整車性能。

3 汽車油改氣工程的實施

3.1 油改氣實施的條件

適合油改氣的汽車滿足以下基本條件：

①年油費1萬以上，油費過低，油改氣的經濟價值不明顯；

②新車價格在20萬以內汽車，價格昂貴的汽車進行油改氣，會明顯消弱動力性的體驗；

③不是缸內直噴，目前國內缺乏缸內直噴汽車的油改氣技術。

以上條件，前兩個是參考性的條件，第三個是硬性的條件。

3.2 油改氣實施的過程

下面以天然氣順序噴射系統 JXECU02為例，介紹某款轎車油改氣的改裝。

（1）儲氣瓶安裝

發動機前置的汽車，儲氣瓶安裝在后行李箱，用儲氣瓶抱箍將儲氣瓶固定在支架上。為防止儲氣瓶在行駛中發生松動和位移，沿汽車縱向施加8倍于儲氣瓶質量的力。

（2）充氣閥安裝

充氣閥安裝的位置要方便補充天然氣。根據車輛總體布局，將充氣閥通過支架安裝在發動機艙左減震器總成上方。

（3）天然氣ECU的安裝

天然氣ECU安裝位置要遠離熱輻射，豎直并保證線路端口朝下，防止下雨或洗車時受潮。本方案通過支架安裝在發動機艙左減震器總成上方一側。

（4）油氣轉換開關安裝

駕駛員可以通過油氣轉換開關控制汽油和天然氣系統的切換。為方便右手操作習慣，轉換開關一般安裝在駕駛員右側。

（5）噴嘴總成安裝

氣軌式天然氣噴嘴總成，通過支架固定于發動機進氣歧管附近。在進氣歧管靠近進氣門處，以垂直角度鉆安裝孔，將噴嘴接頭擰入安裝孔，并在結合面上抹入密封膠。

（6）減壓閥安裝

減壓閥內部有天然氣和冷卻液通道，要求與之相連的低壓氣體軟管和加熱循環水軟管要避免與發動機缸體的直接接觸，且遠離發動機排氣系統至少100mm。

圖2 減壓閥（R89/C）組件

（7）控制線路和管道連接

將天然氣ECU的線路與噴嘴總成、油氣轉化開關、電磁閥等零件線路正確連接。

氣瓶出口與減壓閥之間的高壓管路采用無縫鋼管連接，其它低壓管路采用橡膠軟管。

（8）調試

完成安裝，在檢測各接頭無漏氣后，進行調試。

通過出口壓力調節旋鈕，調節出氣壓力。在調節出氣壓力時，可踩油門加速，通過感受發動機變速是否流暢，進行出氣壓力調節。

對于噴氣時間調節，采用電腦軟件系統進行噴氣時間和噴油時間的自動匹配。

3.3 油改氣工程存在的問題

汽車經過油改氣，可以改善尾氣排放，降低經濟使用成本，但與汽油相比，天然氣密度低，降低了充氣效率，且天然氣熱值低，在油改氣后發動機功率往往會下降10%左右。

為了避免油改氣后汽車動力的明顯下降，可以采取下面一些措施：

（1）加裝點火正時轉換器

天然氣辛烷值高，允許采用較大的點火提前角，同時，也因為天然氣燃燒速度低于汽油，為提高天然氣的熱效率，也要求較大的點火提前角。油改氣汽車在使用天然氣燃料時，通過加裝點火正時轉換器，使點火提前角相對汽油自適應的增加8-15度，以滿足發動機在不同的轉速下的最佳點火提前角需求，提高發動機的功率。

（2）采用高能點火線圈和天然氣汽車專用多極火花塞

天然氣的燃點比汽油高200多攝氏度，不易點燃，故采用高能點火線圈，增大點火能量。由于提供了較大的點火能量，普通汽車的火花塞不能滿足要求，應換用天然氣汽車專用多極火花塞。

（3）適當擴大噴嘴孔徑，或者選用大一型號的噴嘴孔徑

適當擴大噴嘴孔徑，或者選用大一型號的噴嘴孔徑，可以加大天然氣的供給量，從而提升油改氣汽車發動機的功率。但如果噴嘴的孔徑過大，供氣量過多，會造成天然氣無法完全燃燒，引起尾氣超標，所以噴嘴的孔徑不可過大。

經過實施上述措施，汽車經過油改氣后，動力不會出現明顯下降，保證駕駛員的用車體驗。

[1] 王水魚,安鴿.基于FPGA的汽車油改氣電控系統的研究與設計[J].微型機與應用,2010,(13):93-96.

[2] 吳敏.汽車油改氣效果保障措施及方法[J].汽車工程師,2010, (09):39-42.

[3] 李國鑫.汽車油改氣改裝設計[J].湖南農機,2014,(08):48-49.