李 紅

（開封大學(xué)，河南 開封 475004）

前言

隨著全球資源短缺、環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境的惡化，汽車與環(huán)境的相容性研究已經(jīng)成為汽車發(fā)展研究的主題[1]。在油價(jià)高漲、政府對環(huán)境日益重視和新能源汽車技術(shù)有待成熟的情況下，將傳統(tǒng)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(yōu)點(diǎn)

汽車油改氣后，以天然氣燃料替代了汽油燃料。天然氣儲(chǔ)量豐富、價(jià)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(jīng)濟(jì)價(jià)值。此外，天然氣主要成分是甲烷，燃燒產(chǎn)物主要是水和二氧化碳，尾氣排放污染小、發(fā)動(dòng)機(jī)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(fā)生泄露，會(huì)很快擴(kuò)散到大氣中，同時(shí)，國家對加氣站設(shè)計(jì)、儲(chǔ)氣瓶生產(chǎn)、改車部件制造到安裝調(diào)試等相關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)頒布實(shí)施嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

2 油改氣汽車的原理

2.1 油改氣汽車的結(jié)構(gòu)

汽車進(jìn)行油改氣，是在保留原車的汽油供油系統(tǒng)基礎(chǔ)上，增添一套“車用壓縮天然氣裝置”[3]。該裝置包括了三個(gè)系統(tǒng)：（1）天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)：主要由充氣閥、儲(chǔ)氣瓶、高壓接頭和高壓管路等組成；（2）天然氣供給系統(tǒng)：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(tǒng)：主要由天然氣ECU、油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)、點(diǎn)火正時(shí)轉(zhuǎn)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(tǒng)，其原理是保持原汽油ECU邏輯不變，加入一個(gè)天燃?xì)釫CU，主要為翻譯汽油噴射信號(hào)，實(shí)現(xiàn)天燃?xì)鈬娚淇刂啤?/p>

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(tǒng)工作時(shí)，天燃?xì)釫CU以原車汽油 ECU的噴油信號(hào)為基礎(chǔ)輸入信號(hào)作為最主要的控制噴氣量的參數(shù)，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫、進(jìn)氣溫度/壓力、燃?xì)鉁囟?燃?xì)鈮毫Φ葏?shù)校正后，確定該時(shí)刻的噴氣時(shí)間，通過高精度燃?xì)鈬娮煜蛳鄳?yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸供氣，并通過氧傳感器信號(hào)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)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(shí)施

3.1 油改氣實(shí)施的條件

適合油改氣的汽車滿足以下基本條件：

①年油費(fèi)1萬以上，油費(fèi)過低，油改氣的經(jīng)濟(jì)價(jià)值不明顯；

②新車價(jià)格在20萬以內(nèi)汽車，價(jià)格昂貴的汽車進(jìn)行油改氣，會(huì)明顯消弱動(dòng)力性的體驗(yàn)；

③不是缸內(nèi)直噴，目前國內(nèi)缺乏缸內(nèi)直噴汽車的油改氣技術(shù)。

以上條件，前兩個(gè)是參考性的條件，第三個(gè)是硬性的條件。

3.2 油改氣實(shí)施的過程

下面以天然氣順序噴射系統(tǒng) JXECU02為例，介紹某款轎車油改氣的改裝。

（1）儲(chǔ)氣瓶安裝

發(fā)動(dòng)機(jī)前置的汽車，儲(chǔ)氣瓶安裝在后行李箱，用儲(chǔ)氣瓶抱箍將儲(chǔ)氣瓶固定在支架上。為防止儲(chǔ)氣瓶在行駛中發(fā)生松動(dòng)和位移，沿汽車縱向施加8倍于儲(chǔ)氣瓶質(zhì)量的力。

（2）充氣閥安裝

充氣閥安裝的位置要方便補(bǔ)充天然氣。根據(jù)車輛總體布局，將充氣閥通過支架安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)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(yuǎn)離熱輻射，豎直并保證線路端口朝下，防止下雨或洗車時(shí)受潮。本方案通過支架安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙左減震器總成上方一側(cè)。

（4）油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝

駕駛員可以通過油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)控制汽油和天然氣系統(tǒng)的切換。為方便右手操作習(xí)慣，轉(zhuǎn)換開關(guān)一般安裝在駕駛員右側(cè)。

（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(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管附近。在進(jìn)氣歧管靠近進(jìn)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(jié)合面上抹入密封膠。

（6）減壓閥安裝

減壓閥內(nèi)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(huán)水軟管要避免與發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的直接接觸，且遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)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(zhuǎn)化開關(guān)、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(diào)試

完成安裝，在檢測各接頭無漏氣后，進(jìn)行調(diào)試。

通過出口壓力調(diào)節(jié)旋鈕，調(diào)節(jié)出氣壓力。在調(diào)節(jié)出氣壓力時(shí)，可踩油門加速，通過感受發(fā)動(dòng)機(jī)變速是否流暢，進(jìn)行出氣壓力調(diào)節(jié)。

對于噴氣時(shí)間調(diào)節(jié)，采用電腦軟件系統(tǒng)進(jìn)行噴氣時(shí)間和噴油時(shí)間的自動(dòng)匹配。

3.3 油改氣工程存在的問題

汽車經(jīng)過油改氣，可以改善尾氣排放，降低經(jīng)濟(jì)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(fā)動(dòng)機(jī)功率往往會(huì)下降10%左右。

為了避免油改氣后汽車動(dòng)力的明顯下降，可以采取下面一些措施：

（1）加裝點(diǎn)火正時(shí)轉(zhuǎn)換器

天然氣辛烷值高，允許采用較大的點(diǎn)火提前角，同時(shí)，也因?yàn)樘烊粴馊紵俣鹊陀谄停瑸樘岣咛烊粴獾臒嵝?，也要求較大的點(diǎn)火提前角。油改氣汽車在使用天然氣燃料時(shí)，通過加裝點(diǎn)火正時(shí)轉(zhuǎn)換器，使點(diǎn)火提前角相對汽油自適應(yīng)的增加8-15度，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下的最佳點(diǎn)火提前角需求，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。

（2）采用高能點(diǎn)火線圈和天然氣汽車專用多極火花塞

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

（3）適當(dāng)擴(kuò)大噴嘴孔徑，或者選用大一型號(hào)的噴嘴孔徑

適當(dāng)擴(kuò)大噴嘴孔徑，或者選用大一型號(hào)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(fā)動(dòng)機(jī)的功率。但如果噴嘴的孔徑過大，供氣量過多，會(huì)造成天然氣無法完全燃燒，引起尾氣超標(biāo)，所以噴嘴的孔徑不可過大。

經(jīng)過實(shí)施上述措施，汽車經(jīng)過油改氣后，動(dòng)力不會(huì)出現(xiàn)明顯下降，保證駕駛員的用車體驗(yàn)。

[1] 王水魚,安鴿.基于FPGA的汽車油改氣電控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)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(shè)計(jì)[J].湖南農(nóng)機(jī),2014,(08):48-49.