油改氣對汽車發(fā)動機的影響淺析

廖星龍

摘 要：從油改氣也會對發(fā)動機的性能產生一定的影響。燃燒天然氣會降低發(fā)動機的功率輸出。在高負荷或爬坡的情況下，油改氣的車輛顯得無力，甚至直接熄火。目前，國內外發(fā)動機功率下降的問題并不能得到很好地解決。只有調整發(fā)動機的某些參數(shù)，使之與天然氣的物理化學特性相匹配，才能最大限度地提高發(fā)動機的功率。

關鍵詞：油改氣;汽車發(fā)動機;影響;措施

1 油改氣的結構和原理

（1）油改氣改裝結構。油改氣汽車增設了一套燃氣系統(tǒng)，一般是將氣瓶放置在后備箱里面，相關外部部件包括：加氣閥、壓力傳感器、高壓接頭和配套管線、高壓管線及增壓器等。

供給內部配件主要由燃氣高壓電磁閥、三級組合式的減壓閥、熱交換器、節(jié)溫器、混合器、油氣轉換開關、噴軌、氧傳感器等多個部件組成。

（2）油改氣改裝的工作原理。汽車在加氣站向儲氣罐中充入20-25Mpa的壓縮天然氣。天然氣中含有少量的雜質，因此需要用天然氣過濾器過濾。同時，油改氣汽車ECU控制天然氣高壓電磁閥通電打開，將過濾后的天然氣輸送到三級高壓減壓器。高壓天然氣通過閥口進入減壓器一級減壓腔，被大幅度減壓。根據(jù)氣體的化學性質可知，氣體壓力突然巨幅降低，將導致氣體膨脹吸熱，可能使減壓器和附近的管線被凍住而發(fā)生的堵塞。為了防止結冰，在減壓器和混合器之間還裝有熱交換器，利用發(fā)動機水循環(huán)系統(tǒng)的水對一級減壓后的天然氣進行加熱。為了保證天然氣溫度的恒定，通常由安裝在缸蓋的節(jié)溫器對加熱水流量進行調控。

天然氣在三級高壓減壓器內降至低壓，經過發(fā)動機循環(huán)水的加熱，形成低壓適溫的天然氣。然后，油改氣汽車ECU通過空氣流量感應器送出的信號，調節(jié)適量的天然氣進入混合器與泵入的空氣混合。在混合器中天然氣與空氣混合一定的濃度后，達到最佳空燃比，最后進入氣缸。混合氣在氣缸內燃燒做工后，排氣管打開，排出廢氣。氧傳感器隨即測算出燃燒后廢氣的氧濃度。油改氣汽車ECU依照氧傳感器反饋回來的信號，通過改變三級減壓調節(jié)器到混合器之間的低壓通道通過面積，來調控天然氣的流量，以使天然氣燃燒做功能夠達到最優(yōu)化。

2 油改氣對發(fā)動機的影響

（1）動力性。1）空燃比影響發(fā)動機的動力性。由于天然氣是氣態(tài)燃料，占據(jù)一定的體積。而油改氣后發(fā)動機還是原汽油機，氣缸體積不變，天然氣在進氣時的體積占比大，會導致空氣的進入量減少，使天然氣和空氣的混合氣的熱值比汽油低，導致天然氣燃燒后釋放的熱量比汽油燃燒后釋放的少。當轉速不變的情況下，汽車發(fā)動機燃用天然氣的功率比汽油低。2）壓縮比影響發(fā)動機的動力性。發(fā)動機氣缸的構造決定發(fā)動機的壓縮比，氣缸總容積除以燃燒室容積即是發(fā)動機壓縮比。在適當范圍內，發(fā)動機的壓縮比越大，燃料燃燒釋放的熱能就越高，發(fā)動機熱效率也越高，發(fā)動機熱能轉化成發(fā)動機的輸出功率也就越大。但是，發(fā)動機的壓縮比越大，燃料的抗爆性就會提早達到臨界點，活塞在到達最佳點火提前角之前，燃料就開始燃燒，而連桿仍舊帶動活塞向上止點運動，燃燒所得的熱能把活塞往下推，兩種相反的力的作用，使得汽車車身抖動，即發(fā)動機產生爆震。因此，發(fā)動機的壓縮比應最大程度的與燃料的辛烷值相適應，使發(fā)動機燃料燃燒產生的熱能安全并且高效率的轉換成發(fā)動機的輸出功率。天然氣的抗爆性很好，但是油改氣汽車發(fā)動機還是原汽油機，這就意味著車子油改氣之后天然氣不能充分燃燒或者發(fā)動機燃燒的熱能轉化成輸出功率的能力低。

（2）經濟性。發(fā)動機的經濟性是指發(fā)動機所做的有用的功所消耗的能量的成本。汽車發(fā)動機的經濟性體現(xiàn)在有效熱效率上。

燃料燃燒釋放的熱能，經過發(fā)動機內部消耗后，轉化為發(fā)動機的實際輸出功。兩者之比是發(fā)動機的有效熱效率。天然氣辛烷值高，抗爆性能好，適用于大壓縮比發(fā)動機。但是，以氣代油的發(fā)動機仍然是原來的汽油機，天然氣的優(yōu)勢還沒有得到充分發(fā)揮。天然氣的熱值很高，這意味著天然氣的能量相對較高。但與汽油相比，天然氣單位體積占有一定的空間，導致外界進入的空氣較少，燃燒不足。因此，天然氣混合物的熱值不如汽油混合物高。因此，天然氣燃燒所釋放的熱量小于燃燒汽油所產生的熱量，因此天然氣的熱效率比汽油低，即燃燒等量的天然氣和汽油不能逃逸汽油。

（3）排放。排放是指發(fā)動機的廢氣排放和噪音。在發(fā)動機熱功率轉換過程中，因燃燒而污染環(huán)境的有害物質的直接限量標準。發(fā)動機表面輻射的噪聲和發(fā)動機孔排氣管排放到大氣環(huán)境中的有害物質統(tǒng)稱為有害排放物。汽油機排放的有害氣體主要是一氧化碳、碳化氫和一氧化氮。燃燒天然氣的排放物是二氧化碳、一氧化碳和極少量的二氧化硫。

根據(jù)發(fā)動機的動力性能，當天然氣太多，空氣進入較少時，天然氣不能充分燃燒，產生一氧化碳;當混合氣太稀時，即天然氣含量較少，氧氣含量較多，天然氣充分燃燒，產生的產物不會對大氣造成危害，但會降低熱能。天然氣中含有雜質，充分燃燒后會產生少量二氧化硫。天然氣燃燒后不會像汽油那樣產生氮氧化物。

汽車用油改為燃氣時，為了與天然氣的理化性質相匹配，應適當調整發(fā)動機參數(shù)，使天然氣釋放出更多的熱能。然而，在燃用汽油時必然會引起爆燃或提前損壞發(fā)動機零部件，從而破壞發(fā)動機的工作環(huán)境。而且，以氣代油后使用汽油時，汽油不能充分燃燒，空氣中會產生大量的氮氧化物等有害污染物。

3 油改氣問題的對策

（1）加裝高能點火線圈。油改氣汽車加裝點火提前器后，解決了天然氣燃燒速度慢的問題。同時，需要點火能量來點燃天然氣混合物。增加高能點火線圈可以提高發(fā)動機的動力性和經濟性。（2）進氣增壓器的安裝。在天然氣混合物進入鋼瓶之前，對混合物進行加壓，使混合物的密度增大，從而提高單位混合物中的天然氣和氧氣。因此，天然氣的燃燒會釋放出更多的熱能，提高發(fā)動機的功率。（3）提高天然氣活性。天然氣性質穩(wěn)定。與汽油一樣，它可以激活天然氣的活性，使天然氣中的碳原子發(fā)生裂變，降低天然氣的燃點，還可以提高天然氣的燃燒速度，達到提高發(fā)動機功率的目的，對發(fā)動機沒有危害。

4 結論

本文闡述了油氣發(fā)動機的工作原理，分析了其動力性能不足的真正原因和可能存在的排放問題。提出了增加高能點火線圈、進氣增壓器和提高天然氣活度來提高發(fā)動機功率的方法。由于目前以油代氣技術還不十分成熟，改裝技術也不統(tǒng)一，油改氣車輛各類事故頻發(fā)，維修難度大，使得相當一部分車主從油改氣畏縮不前。另一方面，國家也鼓勵使用天然氣原車，油改氣技術面臨巨大挑戰(zhàn)。

參考文獻：

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