汽車油改氣改裝技術淺析

李 紅

（開封大學，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成為汽車發(fā)展研究的主題[1]。在油價高漲、政府對環(huán)境日益重視和新能源汽車技術有待成熟的情況下，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

汽車油改氣后，以天然氣燃料替代了汽油燃料。天然氣儲量豐富、價格低廉，因此汽車油改氣既減少了石油的消耗，又降低了用車成本，具有較高的經濟價值。此外，天然氣主要成分是甲烷，燃燒產物主要是水和二氧化碳，尾氣排放污染小、發(fā)動機積碳少，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，會很快擴散到大氣中，同時，國家對加氣站設計、儲氣瓶生產、改車部件制造到安裝調試等相關的各個環(huán)節(jié)頒布實施嚴格的技術標準。

2 油改氣汽車的原理

2.1 油改氣汽車的結構

汽車進行油改氣，是在保留原車的汽油供油系統(tǒng)基礎上，增添一套“車用壓縮天然氣裝置”[3]。該裝置包括了三個系統(tǒng)：（1）天然氣儲存系統(tǒng)：主要由充氣閥、儲氣瓶、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、油氣轉換開關、點火正時轉換器、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，加入一個天燃氣ECU，主要為翻譯汽油噴射信號，實現(xiàn)天燃氣噴射控制。

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，天燃氣ECU以原車汽油 ECU的噴油信號為基礎輸入信號作為最主要的控制噴氣量的參數(shù)，經發(fā)動機水溫、進氣溫度/壓力、燃氣溫度/燃氣壓力等參數(shù)校正后，確定該時刻的噴氣時間，通過高精度燃氣噴嘴向相應的發(fā)動機氣缸供氣，并通過氧傳感器信號實現(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施

3.1 油改氣實施的條件

適合油改氣的汽車滿足以下基本條件：

①年油費1萬以上，油費過低，油改氣的經濟價值不明顯；

②新車價格在20萬以內汽車，價格昂貴的汽車進行油改氣，會明顯消弱動力性的體驗；

③不是缸內直噴，目前國內缺乏缸內直噴汽車的油改氣技術。

以上條件，前兩個是參考性的條件，第三個是硬性的條件。

3.2 油改氣實施的過程

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）儲氣瓶安裝

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

（2）充氣閥安裝

充氣閥安裝的位置要方便補充天然氣。根據車輛總體布局，將充氣閥通過支架安裝在發(fā)動機艙左減震器總成上方。

（3）天然氣ECU的安裝

天然氣ECU安裝位置要遠離熱輻射，豎直并保證線路端口朝下，防止下雨或洗車時受潮。本方案通過支架安裝在發(fā)動機艙左減震器總成上方一側。

（4）油氣轉換開關安裝

駕駛員可以通過油氣轉換開關控制汽油和天然氣系統(tǒng)的切換。為方便右手操作習慣，轉換開關一般安裝在駕駛員右側。

（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)動機進氣歧管附近。在進氣歧管靠近進氣門處，以垂直角度鉆安裝孔，將噴嘴接頭擰入安裝孔，并在結合面上抹入密封膠。

（6）減壓閥安裝

減壓閥內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)動機缸體的直接接觸，且遠離發(fā)動機排氣系統(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、油氣轉化開關、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）調試

完成安裝，在檢測各接頭無漏氣后，進行調試。

通過出口壓力調節(jié)旋鈕，調節(jié)出氣壓力。在調節(jié)出氣壓力時，可踩油門加速，通過感受發(fā)動機變速是否流暢，進行出氣壓力調節(jié)。

對于噴氣時間調節(jié)，采用電腦軟件系統(tǒng)進行噴氣時間和噴油時間的自動匹配。

3.3 油改氣工程存在的問題

汽車經過油改氣，可以改善尾氣排放，降低經濟使用成本，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)動機功率往往會下降10%左右。

為了避免油改氣后汽車動力的明顯下降，可以采取下面一些措施：

（1）加裝點火正時轉換器

天然氣辛烷值高，允許采用較大的點火提前角，同時，也因為天然氣燃燒速度低于汽油，為提高天然氣的熱效率，也要求較大的點火提前角。油改氣汽車在使用天然氣燃料時，通過加裝點火正時轉換器，使點火提前角相對汽油自適應的增加8-15度，以滿足發(fā)動機在不同的轉速下的最佳點火提前角需求，提高發(fā)動機的功率。

（2）采用高能點火線圈和天然氣汽車專用多極火花塞

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

（3）適當擴大噴嘴孔徑，或者選用大一型號的噴嘴孔徑

適當擴大噴嘴孔徑，或者選用大一型號的噴嘴孔徑，可以加大天然氣的供給量，從而提升油改氣汽車發(fā)動機的功率。但如果噴嘴的孔徑過大，供氣量過多，會造成天然氣無法完全燃燒，引起尾氣超標，所以噴嘴的孔徑不可過大。

經過實施上述措施，汽車經過油改氣后，動力不會出現(xiàn)明顯下降，保證駕駛員的用車體驗。

[1] 王水魚,安鴿.基于FPGA的汽車油改氣電控系統(tǒng)的研究與設計[J].微型機與應用,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.汽車油改氣改裝設計[J].湖南農機,2014,(08):48-49.