LNG卡车原理以及常见布置方式介绍

李文倩（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710043）



LNG卡车原理以及常见布置方式介绍

李文倩
（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710043）

随着我国经济的飞速发展，汽车的拥有量也越来越多，汽车在提高人们物质生活水平的同时，燃油汽车其尾气排放中的氮氧化物和微粒也逐渐成为城市空气污染的主要来源之一。车用天然气作为常见的清洁能源已经成为化石燃料的有效替代品，液化天然气（Liquid Natural Gas,LNG）重型载货汽车越来越受到市场青睐，文章就液化天然气（Liquid Natural Gas,LNG）重型载货汽车原理以及应用情况做一介绍。

LNG重型载货汽车；原理；布置结构

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.08.084

CLC NO.: U469Document Code: AArticle ID: 1671-7988(2016)08-246-03

引言

随着我国经济的飞速发展，汽车的拥有量也越来越多，同时造成了巨大的环境问题。据统计目前汽车污染物的排放量已达到社会排放总量的70%，其中重型载货商用车排放量占到整个商用车比重的近三分之一。由于天然气资源储量丰富、污染小、辛烷值高且价格相对低廉，因此近些年燃气车辆成为一个重要发展方向，目前国内LNG卡车已经开始大批量的应用。

1、LNG卡车现状

据权威部门研究发现，以LNG燃料为代表的天然气重型载货汽车与普通燃油车辆相比，车辆尾气排放得到了较大的提升，如：碳氢化合物成分可降低72%，氮氧化合物可降低44%，一氧化碳可降低近三成，同时有效的减少了固体颗粒物的排放。此外，根据天然载货汽车辆运营成本比较分析，结合各地天然气价格的情况，按照每运行100公里测算，天然气车辆可比同吨位柴油车节约近30元费用，这样就增加了用户的收益，为后续天然气产品的推广应用增加了砝码。因而，天然气重型商用车有着广阔的发展前景。

根据天然气储藏的压力和形态，将其分为常压天然气汽车、压缩天然气汽车、液化天然气汽车等，常压天然气汽车通过加装天然气囊的方式携带天然气，由于携带方式简陋故该方式安全系数较低；而压缩天然气汽车是将天然气以20MPa的压力存储于高压气瓶内，车辆工作时可通过减压阀将混合后进入气缸内燃烧。继压缩天然气（Compressed Natural Gas，CNG）之后，液化天然气（LNG）汽车开始发展，这是一种新型环保汽车。与CNG相比而言，液化天然气的密度高，压力低，所需气瓶自重更轻，更符合车辆轻量化要求，而且LNG的液体特性又能像油品一样运输方便，因此实用性更强，被业界认为是燃气汽车的发展方向，单车的行驶里程可达到300～2070km。由于具有安全性、经济性以及续航里程长等突出优点，故LNG重型载货汽车将是未来重型商用车市场的主流车型之一。

LNG载货汽车技术主要体现在燃气发动机、燃气气瓶、整车技术。以美国为代表的欧美国家在上世纪80年代开始了LNG汽车技术的研究，并在上世纪90年代初开始应用，通过近20年的发展液化天然气发动机技术已日趋成熟。随着国家政策调控及天然气使用经济型等因素影响，以清洁燃料为主要代表的天然气重型载货汽车将得以迅速发展。目前在重型载货汽车行业主要以LNG天然气汽车的应用最为广泛。

2、LNG汽车工作原理

LNG汽车的燃气供给系统负责提供发动机运转所需的燃料，主要由LNG气瓶、调压阀、汽化器、液位计、安全装置及充液阀、截止阀和放液阀等组成。气瓶是储存液化天然气的专用装置，正常工作压力为1.1±0.5MPa。LNG汽车的工作原理如图1所示：

LNG车辆起动时，LNG气瓶内的液化天然气依靠气瓶内部的压力，通过控制阀和燃料限流阀进入到气化器中，气化器通过车辆发动机热水来对液化天然气进行预热以实现液化天然气的气化。天然气车辆的发动机正常运转时所需要的然气压力为0.6MPa一0.8MPa，该压力通过供气管路上的电控调压器来控制，确保气体燃料的压力适应发动机规定的压力要求。汽化的天然气与过滤后的空气在刚体中混合后，为汽车发动机提供燃料。为了在发动机负荷突然发生变化时，保持供气压力的相对稳定，在LNG汽车的供气管路上装设有缓冲装置，主要作用是通过增加供气管路上的气体容量实现燃气缓冲作用。天然气在发动机中燃烧后，燃烧产物经过三元催化器过滤吸收后排到大气中，此时有污染的气体在三元催化器中参与化学反应，使得最终排到大气中的汽车尾气中的污染物大幅减少。

3、LNG卡车结构特点

天然气重型载货汽车与柴油汽车整体布置的差异，主要来自于燃气供给系统的专用装置装配方式的不同。一般燃气供给系统中的主要元件均安装在发动机舱内或车辆的纵梁上。而不同车型的总体布置方案的主要差异，在于燃气燃料及储气瓶形式、数量和安装位置的不同，主要有加气口、重要控制件、监视仪表、手动截止阀等元件安装位置带来的差异，而对于整车行驶系、转向系、制动系及其电气系统无甚差别。通常，气瓶侧置和横向后置式是天然气汽车产品的典型布置方案，根据气瓶数量的不同，其安装方式也有明显区别。

3.1单气瓶式

单气瓶LNG载货汽车配备的是单只450L（或375L/500L）车载低温绝热气瓶。LNG车载低温绝热气瓶的安装形式有侧置式和横向后置式两种，如图2所示。侧置式气瓶通过固定支架安装在车架右纵梁上（原柴油箱位置）；横向后置式气瓶则通过固定支架总成横向安装于驾驶室后部的车架上，作为燃气燃料的存储部件，液化天然气经气化装置气化后，通过滤清器、稳压阀进入发动机燃气管路，发动机燃气供给管路布置在车架右侧纵或横向后置式低温绝热气瓶均采用特制的气瓶固定在气瓶支架总成上。其自增压装置、缓冲罐和气化装置也与固定支架通过紧固件连接成为一体，供给管路的关键连接部位均采用低温金属软管连接，保证瓶体及支架在受到外力撞击时，气瓶与固定支架总成及管路一起移动。避免供气、液管路因外力导致破裂造成的液化天然气外泄事故。侧置式气瓶的头部（设置有外部管路及阀件的一端）朝向车辆后方，防止车辆在上坡路段行驶时，液相天然气倒流造成的燃料供应不足，发动机意外熄火，引起的溜车事故。此外，为防止车辆意外爆胎时，轮胎碎片及其它物件对气瓶头部管、阀件的直接冲击。侧置式气瓶头部特别安装有钢制保护罩予以保护。

3.2双气瓶式

多气瓶LNG重型载货汽车，是指由两只及两只以上的车载低温绝热气瓶组成LNG储、供气系统的车型。根据客户需求和车型的不同用途，其低温绝热气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双气瓶储、供气系统的车辆一般有两种安装形式：一种是双侧置式即两个侧置式单气瓶分别安装在车架左、右纵梁中部，两个气瓶的充装、放空接口均布置在车辆右侧气瓶操作面板上。这种布置形式主要应用于粉罐车、水泥搅拌车等车型，如图3所示：

4、总结与展望

本文阐述了LNG重型载货汽车的优势，工作原理，以及从天然气瓶布置形式，随着对排放标准的日益提高，天然气重卡将越来越成为发展的主流方向。

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[2]徐婷,罗东晓.LNG汽车产业技术标准分析[J].天然气工业,2007（11）:110-112.

[3]周远鸿,汤湘华.天然气在我国车用燃料领域发展新动向与前景[J].中国石油和化工经济分析,2013，(6):48-50

[4]杨再舜.燃气重型卡车市场现状及发展态势[J].汽车与配件,2014,(38):44-47.

[5]钟伟,廖长缨,黄小美,彭世尼.车用LNG的发展现状与市场前景分析[J].煤气与热力,2013,(1):10-13.

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[7]卡车之家-雨后春笋般涌现车用LNG气瓶应用分析[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，就职于陕西重型汽车有限公司特种车事业部工艺科。