LNG卡車原理以及常見布置方式介紹

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）

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車的擁有量也越來越多，汽車在提高人們物質(zhì)生活水平的同時，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源之一。車用天然氣作為常見的清潔能源已經(jīng)成為化石燃料的有效替代品，液化天然氣（Liquid Natural Gas,LNG）重型載貨汽車越來越受到市場青睞，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

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，汽車的擁有量也越來越多，同時造成了巨大的環(huán)境問題。據(jù)統(tǒng)計目前汽車污染物的排放量已達到社會排放總量的70%，其中重型載貨商用車排放量占到整個商用車比重的近三分之一。由于天然氣資源儲量豐富、污染小、辛烷值高且價格相對低廉，因此近些年燃氣車輛成為一個重要發(fā)展方向，目前國內(nèi)LNG卡車已經(jīng)開始大批量的應(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：碳氫化合物成分可降低72%，氮氧化合物可降低44%，一氧化碳可降低近三成，同時有效的減少了固體顆粒物的排放。此外，根據(jù)天然載貨汽車輛運營成本比較分析，結(jié)合各地天然氣價格的情況，按照每運行100公里測算，天然氣車輛可比同噸位柴油車節(jié)約近30元費用，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加裝天然氣囊的方式攜帶天然氣，由于攜帶方式簡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的壓力存儲于高壓氣瓶內(nèi)，車輛工作時可通過減壓閥將混合后進入氣缸內(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輸方便，因此實用性更強，被業(yè)界認為是燃氣汽車的發(fā)展方向，單車的行駛里程可達到300～2070km。由于具有安全性、經(jīng)濟性以及續(xù)航里程長等突出優(yōu)點，故LNG重型載貨汽車將是未來重型商用車市場的主流車型之一。

LNG載貨汽車技術(shù)主要體現(xiàn)在燃氣發(fā)動機、燃氣氣瓶、整車技術(shù)。以美國為代表的歐美國家在上世紀80年代開始了LNG汽車技術(shù)的研究，并在上世紀90年代初開始應(yīng)用，通過近20年的發(fā)展液化天然氣發(fā)動機技術(shù)已日趨成熟。隨著國家政策調(diào)控及天然氣使用經(jīng)濟型等因素影響，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汽車的燃氣供給系統(tǒng)負責(zé)提供發(fā)動機運轉(zhuǎn)所需的燃料，主要由LNG氣瓶、調(diào)壓閥、汽化器、液位計、安全裝置及充液閥、截止閥和放液閥等組成。氣瓶是儲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車輛起動時，LNG氣瓶內(nèi)的液化天然氣依靠氣瓶內(nèi)部的壓力，通過控制閥和燃料限流閥進入到氣化器中，氣化器通過車輛發(fā)動機熱水來對液化天然氣進行預(yù)熱以實現(xiàn)液化天然氣的氣化。天然氣車輛的發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)時所需要的然氣壓力為0.6MPa一0.8MPa，該壓力通過供氣管路上的電控調(diào)壓器來控制，確保氣體燃料的壓力適應(yīng)發(fā)動機規(guī)定的壓力要求。汽化的天然氣與過濾后的空氣在剛體中混合后，為汽車發(fā)動機提供燃料。為了在發(fā)動機負荷突然發(fā)生變化時，保持供氣壓力的相對穩(wěn)定，在LNG汽車的供氣管路上裝設(shè)有緩沖裝置，主要作用是通過增加供氣管路上的氣體容量實現(xiàn)燃氣緩沖作用。天然氣在發(fā)動機中燃燒后，燃燒產(chǎn)物經(jīng)過三元催化器過濾吸收后排到大氣中，此時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

天然氣重型載貨汽車與柴油汽車整體布置的差異，主要來自于燃氣供給系統(tǒng)的專用裝置裝配方式的不同。一般燃氣供給系統(tǒng)中的主要元件均安裝在發(fā)動機艙內(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，在于燃氣燃料及儲氣瓶形式、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、手動截止閥等元件安裝位置帶來的差異，而對于整車行駛系、轉(zhuǎn)向系、制動系及其電氣系統(tǒng)無甚差別。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固定支架總成橫向安裝于駕駛室后部的車架上，作為燃氣燃料的存儲部件，液化天然氣經(jīng)氣化裝置氣化后，通過濾清器、穩(wěn)壓閥進入發(fā)動機燃氣管路，發(fā)動機燃氣供給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，氣瓶與固定支架總成及管路一起移動。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，液相天然氣倒流造成的燃料供應(yīng)不足，發(fā)動機意外熄火，引起的溜車事故。此外，為防止車輛意外爆胎時，輪胎碎片及其它物件對氣瓶頭部管、閥件的直接沖擊。側(cè)置式氣瓶頭部特別安裝有鋼制保護罩予以保護。

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、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雙氣瓶儲、供氣系統(tǒng)的車輛一般有兩種安裝形式：一種是雙側(cè)置式即兩個側(cè)置式單氣瓶分別安裝在車架左、右縱梁中部，兩個氣瓶的充裝、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，工作原理，以及從天然氣瓶布置形式，隨著對排放標準的日益提高，天然氣重卡將越來越成為發(fā)展的主流方向。

[1]賴元楷.LNG燃料汽車的發(fā)展前景[J].天然氣工業(yè),2005,25(11):104-106.

[2]徐婷,羅東曉.LNG汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)標準分析[J].天然氣工業(yè),2007（11）:110-112.

[3]周遠鴻,湯湘華.天然氣在我國車用燃料領(lǐng)域發(fā)展新動向與前景[J].中國石油和化工經(jīng)濟分析,2013，(6):48-50

[4]楊再舜.燃氣重型卡車市場現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢[J].汽車與配件,2014,(38):44-47.

[5]鐘偉,廖長纓,黃小美,彭世尼.車用LNG的發(fā)展現(xiàn)狀與市場前景分析[J].煤氣與熱力,2013,(1):10-13.

[6]馬小紅,陳叔平,任永平等.LNG車載氣瓶[J].煤氣與熱力,2011,31(9):14-16.

[7]卡車之家-雨后春筍般涌現(xiàn)車用LNG氣瓶應(yīng)用分析[DB/OL].http://www.360che.com/tech/140422/30758_2.html.

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。