汽车油改气改装技术浅析

李 红

（开封大学，河南 开封 475004）

前言

随着全球资源短缺、环境污染和生态环境的恶化，汽车与环境的相容性研究已经成为汽车发展研究的主题[1]。在油价高涨、政府对环境日益重视和新能源汽车技术有待成熟的情况下，将传统的汽油车改装为天然气/汽油双燃料汽车在我国得到广大车主的接受和推广[2]。

1 油改气汽车的优点

汽车油改气后，以天然气燃料替代了汽油燃料。天然气储量丰富、价格低廉，因此汽车油改气既减少了石油的消耗，又降低了用车成本，具有较高的经济价值。此外，天然气主要成分是甲烷，燃烧产物主要是水和二氧化碳，尾气排放污染小、发动机积碳少，是一种洁净的绿色能源。油改气汽车的安全性也高，天然气一旦发生泄露，会很快扩散到大气中，同时，国家对加气站设计、储气瓶生产、改车部件制造到安装调试等相关的各个环节颁布实施严格的技术标准。

2 油改气汽车的原理

2.1 油改气汽车的结构

汽车进行油改气，是在保留原车的汽油供油系统基础上，增添一套“车用压缩天然气装置”[3]。该装置包括了三个系统：（1）天然气储存系统：主要由充气阀、储气瓶、高压接头和高压管路等组成；（2）天然气供给系统：主要由高压电磁阀、组合式减压阀、天然气喷嘴总成等组成；（3）天然气控制系统：主要由天然气ECU、油气转换开关、点火正时转换器、电器阀等组成。

2.2 油改气汽车的原理

油改气汽车采用双ECU系统，其原理是保持原汽油ECU逻辑不变，加入一个天燃气ECU，主要为翻译汽油喷射信号，实现天燃气喷射控制。

图1 油改气汽车原理图

油改气汽车的原理如图1所示，系统工作时，天燃气ECU以原车汽油 ECU的喷油信号为基础输入信号作为最主要的控制喷气量的参数，经发动机水温、进气温度/压力、燃气温度/燃气压力等参数校正后，确定该时刻的喷气时间，通过高精度燃气喷嘴向相应的发动机气缸供气，并通过氧传感器信号实现闭环控制，提高尾气排放水平和整车性能。

3 汽车油改气工程的实施

3.1 油改气实施的条件

适合油改气的汽车满足以下基本条件：

①年油费1万以上，油费过低，油改气的经济价值不明显；

②新车价格在20万以内汽车，价格昂贵的汽车进行油改气，会明显消弱动力性的体验；

③不是缸内直喷，目前国内缺乏缸内直喷汽车的油改气技术。

以上条件，前两个是参考性的条件，第三个是硬性的条件。

3.2 油改气实施的过程

下面以天然气顺序喷射系统 JXECU02为例，介绍某款轿车油改气的改装。

（1）储气瓶安装

发动机前置的汽车，储气瓶安装在后行李箱，用储气瓶抱箍将储气瓶固定在支架上。为防止储气瓶在行驶中发生松动和位移，沿汽车纵向施加8倍于储气瓶质量的力。

（2）充气阀安装

充气阀安装的位置要方便补充天然气。根据车辆总体布局，将充气阀通过支架安装在发动机舱左减震器总成上方。

（3）天然气ECU的安装

天然气ECU安装位置要远离热辐射，竖直并保证线路端口朝下，防止下雨或洗车时受潮。本方案通过支架安装在发动机舱左减震器总成上方一侧。

（4）油气转换开关安装

驾驶员可以通过油气转换开关控制汽油和天然气系统的切换。为方便右手操作习惯，转换开关一般安装在驾驶员右侧。

（5）喷嘴总成安装

气轨式天然气喷嘴总成，通过支架固定于发动机进气歧管附近。在进气歧管靠近进气门处，以垂直角度钻安装孔，将喷嘴接头拧入安装孔，并在结合面上抹入密封胶。

（6）减压阀安装

减压阀内部有天然气和冷却液通道，要求与之相连的低压气体软管和加热循环水软管要避免与发动机缸体的直接接触，且远离发动机排气系统至少100mm。

图2 减压阀（R89/C）组件

（7）控制线路和管道连接

将天然气ECU的线路与喷嘴总成、油气转化开关、电磁阀等零件线路正确连接。

气瓶出口与减压阀之间的高压管路采用无缝钢管连接，其它低压管路采用橡胶软管。

（8）调试

完成安装，在检测各接头无漏气后，进行调试。

通过出口压力调节旋钮，调节出气压力。在调节出气压力时，可踩油门加速，通过感受发动机变速是否流畅，进行出气压力调节。

对于喷气时间调节，采用电脑软件系统进行喷气时间和喷油时间的自动匹配。

3.3 油改气工程存在的问题

汽车经过油改气，可以改善尾气排放，降低经济使用成本，但与汽油相比，天然气密度低，降低了充气效率，且天然气热值低，在油改气后发动机功率往往会下降10%左右。

为了避免油改气后汽车动力的明显下降，可以采取下面一些措施：

（1）加装点火正时转换器

天然气辛烷值高，允许采用较大的点火提前角，同时，也因为天然气燃烧速度低于汽油，为提高天然气的热效率，也要求较大的点火提前角。油改气汽车在使用天然气燃料时，通过加装点火正时转换器，使点火提前角相对汽油自适应的增加8-15度，以满足发动机在不同的转速下的最佳点火提前角需求，提高发动机的功率。

（2）采用高能点火线圈和天然气汽车专用多极火花塞

天然气的燃点比汽油高200多摄氏度，不易点燃，故采用高能点火线圈，增大点火能量。由于提供了较大的点火能量，普通汽车的火花塞不能满足要求，应换用天然气汽车专用多极火花塞。

（3）适当扩大喷嘴孔径，或者选用大一型号的喷嘴孔径

适当扩大喷嘴孔径，或者选用大一型号的喷嘴孔径，可以加大天然气的供给量，从而提升油改气汽车发动机的功率。但如果喷嘴的孔径过大，供气量过多，会造成天然气无法完全燃烧，引起尾气超标，所以喷嘴的孔径不可过大。

经过实施上述措施，汽车经过油改气后，动力不会出现明显下降，保证驾驶员的用车体验。

[1] 王水鱼,安鸽.基于FPGA的汽车油改气电控系统的研究与设计[J].微型机与应用,2010,(13):93-96.

[2] 吴敏.汽车油改气效果保障措施及方法[J].汽车工程师,2010, (09):39-42.

[3] 李国鑫.汽车油改气改装设计[J].湖南农机,2014,(08):48-49.