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安瑞科(廊坊)能源装备集成有限公司ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITEDLNG汽车技术——第一部分LNG汽车燃料系统Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED2LNG汽车技术——燃料系统•LNG汽车是继CNG汽车以后发展起来的新型清洁燃料汽车。•与CNG汽车相比，LNG汽车具有一次充装燃料多，续驶里程长的特点。•LNG汽车技术不仅可以应用在公交车、长途汽车、大型货柜运输车辆上，还可以应用在出租汽车上。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED3LNG汽车技术——燃料系统Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED4LNG汽车技术——燃料系统•LNG汽车与其他类型燃料汽车的不同之处，在于燃料系统和使用LNG燃料的发动机不同。•LNG汽车使用的燃料，实际上是将天然气在净化处理以后，经深冷液化处理而得到的液态天然气。LNG只能保存在特制的低温储罐中。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED5LNG汽车技术——燃料系统•LNG作为汽车燃料的特点：•低温液体，-162℃，体积为气态的1/625，能量密度高，便于运输和储存。•经过深冷处理后，燃料更加纯净，有利于车辆尾气排放。•燃点高于650℃，辛烷值为101，主要成分是饱和烃，性质稳定，抗爆性能比任何其他烃类燃料都好。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED6LNG汽车技术——燃料系统Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED7LNG汽车技术——燃料系统•安装LNG储罐Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED8LNG汽车技术——燃料系统•LNG汽车的燃料系统包括LNG低温储罐、汽化器、调节阀、缓冲罐、低压供气系统等。•LNG储罐包括内罐体、绝热缠绕层、外罐体、液位计、进液管阀系统、出液管阀系统、气相压力调节管阀系统、安全排放系统、罐体固装支撑系统、阀箱、充液口、压力表,还有抽真空封嘴等。以上各系统构成了相对封闭的“绝热罐”.Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED9LNG汽车技术——燃料系统•LNG燃料是以气态方式进入发动机。有几种方式：•1、采用进气道予混合方式。将燃气与空气按照一定的混燃比，通过予混合器均匀混合后，从进气道进入发动机气缸内燃烧做功。•2、采用单点喷射混合方式。将燃气用喷射器按照电控指令，适时喷入发动机进气道内，让燃气与空气在进气道内按比例混合后，再进入发动机各个气缸内燃烧做功。•3、采用多点喷射混合方式。将燃气用设在每个气缸入口气道上的喷射器喷入发动机进气道内，让燃气与空气在进气道内按比例混合后，再进入相应发动机气缸内燃烧做功。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED10LNG汽车技术——燃料系统•LNG汽车燃料系统，是根据汽车发动机在不同工况下使用LNG燃料的不同要求，以及LNG燃料自身的特点而设计的。•汽车发动机的基本工况有：停驶状态，怠速运行状态，加速运行状态，减速运行状态，高速匀速运行状态和变速运行状态等。•LNG燃料的自身特点有：低温性，能量高密度性，纯净性。•LNG储罐的基本工况有：充装工况，静置工况，运行工况；按照液位状态划分，还有高、中、低三种液位状态。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED11LNG汽车技术——燃料系统•LNG燃料系统在发动机不同工况下的工作情况：•1．发动机停止状态：由于发动机停转，用气端口封闭，燃料气体停止流动。LNG汽化器内进入流量减少，管内存余气体压力开始升高，直至反向阻止LNG液体进一步进入汽化器。已经进入汽化器前端管道内的LNG逐步汽化，直到LNG储罐出口过流阀处，与低温、带压的LNG液体形成相对静止状态．此时，燃料罐处于静置工况．从过流阀到发动机入口，燃料输出管道内全部为气体状态，并带有一定压力，这个过程的长短，取决于系统使用时间的长短和发动机停止运行时间的长短．蓄含压力的多少取决于罐压和系统输出调整压力．（５～８bar）Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED12LNG汽车技术——燃料系统２．发动机怠速运行状态：发动机怠速运行还分为冷启动状态和热启动状态．冷启动时，汽化器内热水温度低，流速慢，LNG汽化率低，及易造成发动机怠速运转不平稳，乃至熄火．此时，需借助缓冲罐内储存的气态天然气保障发动机正常运转．这个过程要待循环热水运转，汽化器进入正常工作状态，方可结束(约１min左右).热启动时，管系和缓冲罐内气态天然气较多，可以顺利启动，平稳运转．Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED13LNG汽车技术——燃料系统•３．发动机加速运行状态：发动机由低速向高速的提速过程，需要汽化器提供过量的（加浓的）燃料供应．而目前的汽化器设计多为均衡式汽化器，除非汽化器的汽化量裕度很大．要解决发动机加速时所需的过量供气问题，同样可以借助缓冲罐的作用．由于供气系统压力高于发动机入口所需压力，属于正压供气，缓冲罐内的储存气体，恰好可以弥补发动机加速运行的需要，不必再附加其他装置，发动机就可以迅速获得提速效果．Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED14LNG汽车技术——燃料系统•４．发动机减速运行状态：发动机减速运行时，需要汽化器减少燃料气的供应．在发动机节气门减小的情况下，进入发动机的燃料气流量减少，已经进入发动机进气管内的燃料气体反向阻力加大，迫使汽化器流量降低．满足了发动机减速工况的要求．这种状态尤其在车辆紧急制动时最为明显．Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED15LNG汽车技术——燃料系统•５．发动机高速匀速运行状态：发动机在高速匀速运行状态下，LNG燃料系统进入连续高速汽化工况，这种工况一般接近LNG汽化器汽化能力的上限（一般汽化器最大汽化能力按此发动机最大耗气工况高出２０％设计）．只要汽化器和管路不发生意外，储罐内燃料充足，完全可以满足发动机高速运转的需要．Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED16LNG汽车技术——燃料系统•发动机变速运行状态：•发动机处于变速运行状态时，LNG燃料系统进入流量忽大忽小的“变量”工作状态。变量的大小，取决于发动机对燃气流量需求的变化。•发动机转速降低时，LNG燃料系统工况类似于发动机减速时的工作状态。•发动机转速增高时，LNG燃料系统工况类似于发动机加速时的工作状态。•发动机变速运行是车辆运行的主要方式。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED17LNG汽车技术——燃料系统•LNG车用储罐在基本工况下的工作情况：1。静置工况时：高液位：冷量充足，自然汽化率低，气相组分少。长期储存会出现分层和涡旋现象，对安全使用不利。中液位：冷量减少，液体温度上升，自然汽化率增高，气相组分增加，罐压增高较快。低液位：冷量较少，罐内大部分是气态，压力上升缓慢，存余LNG的气化率下降。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED18LNG汽车技术——燃料系统2。充装工况：储罐只能满足双管充装方式时，在注液的同时，需要排放一部分BOG气体。储罐可以满足单管充装方式时，不必排放BOG气体。此时，大量过冷液体快速进入罐体内，罐内BOG气体遇冷收缩，压力下降。随着液面上升，罐内BOG气体压力开始缓慢回升。充满后（90%），罐内处于低温、中低压状态，气液两相处于相对安定状态。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED19LNG汽车技术——燃料系统Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED20LNG汽车技术——燃料系统3。运行工况：发动机正常运转时，储罐处于运行状态。此时，罐内的液体在BOG气体压力的推动下，从出液口流入汽化器汽化，为发动机提供气体燃料。当罐内BOG气体压力高于调节阀所设定压力时，压力调节阀打开，BOG气体直接进入汽化器进液管，与进入汽化器的LNG液体一起，向发动机输送气体燃料。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED21LNG汽车技术——燃料系统Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED22LNG汽车技术——燃料系统•目前LNG储罐使用中已经取得的成果：作为车用燃料供应储存系统的LNG储罐已经取得了满意的结果。当车辆处于行驶状态时，罐内液体处于剧烈晃动、飞溅状态，液体温度趋于均匀，饱和压力上升缓慢。当给储罐充装LNG燃料时，温度较低的LNG从外界喷淋进入储罐，储罐中部分气体会被冷却液化。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED23LNG汽车技术——燃料系统•目前LNG储罐使用中存在的问题：有些仍采用双管充装法，大量BOG气体排空浪费。要么采用双计量器计量，加大装备投入。静置时间不可太长。否则储罐超压会自动排空。•解决办法：*使用车型限制。仅装备使用率高的公交车和出租车。这些车辆几乎不可能长时间停驶静置，而且不可能长时间停放在封闭的车库内。装备不在城市里行驶的长途客车和大型货车。*设计上进行改进，安装逸散气体收集装置。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIONLIMITED24LNG汽车技术——燃料系统•安瑞科小车LNG储罐的特点：•将阀箱移到了储罐的侧边，最大限度地利用安装空间。•内罐设有专用小气室，可实现单管充装。•安全放散阀排空口连接排空管，集中收集逸散气体到缓冲罐内。可延长车辆长期停驶造成的罐内升压时间，减少对空排放，增加使用的安全性。Thursday,January16,2020ENRIC(LANGFANG)ENERGYEQUIPMENTINTEGRATIO