一、前言

　　近年來，隨著我國交通的飛速發(fā)展，石油供不應(yīng)求、價(jià)格飛漲的矛盾愈發(fā)突出，嚴(yán)重制約了公路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展。傳統(tǒng)的依靠原油資源的大量消耗和對環(huán)境的壓力所暴露出的種種弊端也日益明顯，如何通過轉(zhuǎn)變能源消耗結(jié)構(gòu)和提高公路交通能源利用率，在提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，提高節(jié)能減排水平，實(shí)現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，成為廣大道路運(yùn)輸企業(yè)在發(fā)展過程中所面臨的重大課題。

　　隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，我國日益重視利用LNG技術(shù)和發(fā)展混合動力等先進(jìn)技術(shù)，將對優(yōu)化中國的能源結(jié)構(gòu)，有效解決能源供應(yīng)安全、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的雙重問題，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要作用。隨著近幾年公路運(yùn)輸業(yè)的高速發(fā)展，以及LNG作為發(fā)動機(jī)燃料的技術(shù)日益成熟，LNG發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)也日益顯現(xiàn)，市場上配置LNG發(fā)動機(jī)的各種車輛也越來越多，類型遍布公交、公路客運(yùn)、工程機(jī)械、物流運(yùn)輸?shù)裙愤\(yùn)輸?shù)姆椒矫婷??？梢灶A(yù)見，在未來的10~20年之內(nèi)，LNG公路運(yùn)輸車輛將成為中國天然氣市場的主力軍。

　　在公路運(yùn)輸企業(yè)的節(jié)能減排工作中，駕駛員是主體，駕駛員若能熟練掌握LNG車輛的技術(shù)知識和駕駛操作技能，將LNG汽車與其運(yùn)行條件密切配合，提高其適應(yīng)性，充分發(fā)揮LNG車輛的技術(shù)優(yōu)勢，就可以大幅度的降低燃料消耗，進(jìn)一步提高節(jié)能減排的效率。

　　二、LNG車輛的基礎(chǔ)知識及基本結(jié)構(gòu)

　　1.LNG的基本知識

　　LNG的概念：所謂LNG實(shí)際上是英文LiquefiedNaturalGas的縮寫，簡稱LNG，主要成份為甲烷（CH4），也可稱為液化天然氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下它是無色、無味、無毒且無腐蝕性的低溫液體（-162°C到-125°C，沸點(diǎn)為-162.5℃，熔點(diǎn)為-182℃，著火點(diǎn)為650℃，爆炸濃度范圍：上限為15%，下限為5%）。也就是說，在常溫常壓下，天然氣冷卻至約-162℃時(shí)，由氣態(tài)變成了液態(tài)，是天然氣經(jīng)過凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）后，采用節(jié)流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的。

　　表1：LNG與其他燃料的比較

　　表2：LNG的技術(shù)指標(biāo)

　　注：本標(biāo)準(zhǔn)中氣體體積的標(biāo)準(zhǔn)參比條件是101.325kPa，20℃

　　LNG具有以下的物理特征：

　　1）一般環(huán)境條件下，當(dāng)空氣中天然氣的體積小于5%，或者大于15%都不會燃燒，當(dāng)然也就不會爆炸，相對其他燃料較安全；

　　2）燃燒后對空氣污染非常小，產(chǎn)物主要就是二氧化碳和水，而且放出熱量大，是比較清潔的能源（CH4+2O2--2H2O+CO2+38MJ/m3）；

　　3）LNG氣體、液體都無色、無味、無毒且無腐蝕性，不溶解于水；

　　4）常溫常壓環(huán)境下具有極低的溫度，在-162℃左右；

　　5）僅少量液體就能轉(zhuǎn)化為大量氣體。1體積液化LNG大致能夠轉(zhuǎn)化成600~625體積LNG氣體；

　　2.LNG車輛各部件系統(tǒng)介紹

　　LNG作為車輛燃料使用，其系統(tǒng)有別于傳統(tǒng)的汽柴油系統(tǒng)，為便于理解，因此特地將其系統(tǒng)分為存儲系統(tǒng)、供應(yīng)系統(tǒng)和使用系統(tǒng)。

　　存儲系統(tǒng)就是氣瓶，其主要作用是燃料的存儲；供應(yīng)系統(tǒng)是管路，作用是提供燃料給發(fā)動機(jī)使用；使用系統(tǒng)即燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，對外輸出動力。

　　圖1：LNG車輛部件系統(tǒng)圖

　　（1）存儲系統(tǒng)

　　存儲系統(tǒng)就是LNG車輛的氣瓶，其作用相當(dāng)于汽柴油車的油箱，但也有相當(dāng)大的區(qū)別，其中比較關(guān)鍵的技術(shù)就涉及到LNG的飽和度概念。

　　LNG車用瓶就是利用LNG低溫液體的飽和概念，在使用時(shí)將高飽和低溫的LNG加上一定的壓力，加入氣瓶內(nèi)部，通過氣液的飽和度原理，使氣瓶自主達(dá)向外供氣，并且通過一系列的調(diào)節(jié)方法，達(dá)到發(fā)動機(jī)所需要求的供氣壓力，保持源源不斷的氣源供應(yīng)，使發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　注：如果在一密閉的容器中未充滿液體，則部分液體分子將進(jìn)入上部空間，稱為"蒸發(fā)"。隨著空間內(nèi)蒸氣分子數(shù)目增加，它所產(chǎn)生的蒸氣壓力也提高，到一定的時(shí)候，空間內(nèi)的蒸氣分子數(shù)目不再增加，此時(shí)，離開液體的分子數(shù)與從空間返回液體的分子數(shù)達(dá)到了動態(tài)平衡，也叫達(dá)到了"飽和狀態(tài)"。這時(shí)蒸氣所產(chǎn)生的壓力叫"飽和壓力"。對同一種物質(zhì)，飽和壓力的高低與溫度有關(guān)。溫度越高，分子具有的能量越大，越容易脫離液體而氣化，相應(yīng)的飽和壓力也越高。一定的溫度，對應(yīng)一定的飽和壓力，二者不是獨(dú)立的。因此，在飽和狀態(tài)下，飽和壓力所對應(yīng)的溫度也叫"飽和溫度"。

　　表3：LNG飽和蒸汽壓和發(fā)動機(jī)工作的關(guān)系

　　根據(jù)上圖對LNG飽和蒸汽壓力曲線描述，我們可以得出結(jié)論：要使LNG發(fā)動機(jī)正常工作，加入LNG氣瓶的液體需要將LNG的溫度提升到-135℃以上。因此，在車輛加氣前，加液站需要將待加入LNG氣瓶的LNG液體升溫至-135℃以上（LNG氣液飽和度保持在5.0左右）。此時(shí)不管氣瓶是否晃動、搖動，氣瓶內(nèi)的壓力將始終保持在此飽和壓力之上（但如果因瓶內(nèi)壓力過低，發(fā)動機(jī)無法使用飽和的LNG液體，就可以使用氣瓶自帶的自增壓管路，實(shí)現(xiàn)氣瓶自我增壓，以滿足發(fā)動機(jī)正常使用的壓力需求）。所以，目前的LNG車用氣瓶都是使用這種飽和蒸汽技術(shù)。

　　不帶有自增壓系統(tǒng)的LNG氣瓶結(jié)構(gòu)（圖2）。

　　圖2：LNG氣瓶結(jié)構(gòu)示意圖

　　自增壓系統(tǒng)的工作原理如圖3所示（藍(lán)色箭頭代表低溫LNG液體，紅色箭頭表示加熱過的的LNG氣體：

　　圖3：LNG氣瓶自增壓系統(tǒng)工作原理示意圖

　　當(dāng)氣瓶壓力過低（一般低于7bar）時(shí)，就需要使用自增壓管路。自增壓管路的使用方法是：首先打開截止閥1，一般情況下開至最大后回轉(zhuǎn)90°，然后根據(jù)需要開啟截止閥2，實(shí)現(xiàn)氣瓶增壓，在關(guān)閉自增壓系統(tǒng)時(shí)注意先關(guān)閉截止閥2，再關(guān)閉截止閥1，順序不能顛倒，否則安全閥將會打開，影響用氣安全。

　　圖4：LNG氣瓶結(jié)構(gòu)示意圖

　　目前LNG車輛上使用的氣瓶大體結(jié)構(gòu)基本相同（見圖4），都配有自增壓管路。由于市場占有量較大的是常州產(chǎn)查特深冷氣瓶（圖5），因此以下介紹都為查特氣瓶。

　　圖5：常州查特LNG氣瓶外部結(jié)構(gòu)示意圖

　　在LNG氣瓶系統(tǒng)中需要駕駛員操作調(diào)節(jié)的閥門一般有兩個(gè)，一個(gè)是剛才所述的自增壓系統(tǒng)，另一個(gè)就是氣瓶經(jīng)濟(jì)壓力調(diào)整，也就是經(jīng)濟(jì)調(diào)壓閥，簡稱經(jīng)濟(jì)閥（圖5、6）。

　　圖6：常州查特LNG氣瓶經(jīng)濟(jì)調(diào)壓閥

　　當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時(shí)，如果瓶內(nèi)的壓力高于經(jīng)濟(jì)調(diào)壓閥設(shè)定的壓力時(shí)，該調(diào)壓閥會自行打開經(jīng)濟(jì)回路，直接向發(fā)動機(jī)提供氣瓶內(nèi)的高壓氣體，將瓶內(nèi)氣體壓力快速降低到經(jīng)濟(jì)調(diào)壓閥設(shè)定的壓力下。如圖紅色箭頭所示供氣方向（圖7）。

　　圖7：常州查特LNG氣瓶經(jīng)濟(jì)調(diào)壓閥工作示意圖

　　由于氣瓶的供氣壓力直接影響發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和動力性，也就是說和節(jié)氣操作密切相關(guān)，因此，在氣瓶使用過程中，駕駛員需要根據(jù)不同季節(jié)、環(huán)境以及自身不同駕駛習(xí)慣、車輛配置對氣瓶的經(jīng)濟(jì)調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到節(jié)約燃?xì)獾哪康?。在調(diào)整經(jīng)濟(jì)調(diào)壓閥時(shí)，要注意調(diào)整的方向和大小。順時(shí)針向上旋緊調(diào)整螺母，是升高氣瓶的壓力，同時(shí)也是增加發(fā)動機(jī)供氣端的供氣壓力，可以提高燃?xì)夤?yīng)量，從而提高發(fā)動機(jī)的動力，當(dāng)然也會增加燃?xì)獾南牧浚环粗褪墙档蜌馄繅毫?，降低發(fā)動機(jī)的供氣量，降低發(fā)動機(jī)的動力輸出。調(diào)整時(shí)要注意只能做微小幅度的調(diào)整，調(diào)整后要待發(fā)動機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，再觀察氣瓶壓力表數(shù)值的變化，并且根據(jù)發(fā)動機(jī)的動力性、駕駛員的適應(yīng)性等方面的需要再行調(diào)整。

　　由于LNG氣瓶不同于燃油箱，因此在使用過程中需要注意以下幾點(diǎn)：

　　1）停駛狀態(tài)的車輛，其氣瓶所有閥門應(yīng)均處于關(guān)閉狀態(tài)，嚴(yán)禁開啟任何閥門泄放內(nèi)部壓力。

　　2）不得開啟氣瓶的抽真空接頭（同時(shí)是外容器防爆口），否則氣瓶的真空將喪失，氣瓶將失去保溫作用。

　　3）安全閥鉛封不得隨意解除，安全閥超過法規(guī)規(guī)定的檢驗(yàn)期限的，需要技術(shù)監(jiān)督部門進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　4）所有部件的防水膠帶以及防塵裝置不得隨意開啟，否則可能會因?yàn)榭諝獾倪M(jìn)入在使用過程中產(chǎn)生堵塞；由于粉塵顆粒的進(jìn)入，在使用過程中引起閥門泄漏、發(fā)動機(jī)受損。

　　5）所有部件應(yīng)當(dāng)遠(yuǎn)離腐蝕環(huán)境，存放地點(diǎn)盡量避免在露天讓太陽暴曬。

　　如果不按照上述規(guī)定操作，可能引起冰堵閥門或管路、造成氣瓶真空喪失、損壞等故障。

下接【淺談LNG發(fā)動機(jī)的車輛駕駛操作（二）】