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2023-08-20
液化石油气是石油开采、裂解、炼制得到的副产品,其主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯和丁二烯。
1.液化石油气汽车优点
(1)清洁环保
LPG 常温下为气态,理化性能优于汽油和柴油,且LPG 的燃烧速度比汽油快8%~21%,燃烧较为完全,与汽油排放相比,HC 减少35%~42%,CO 减少可达90%以上,NO 减少30%~40%,噪声降低40%,尾气排放中不含铅和苯,硫含量极微,大大减少了对环境的污染,故当之无愧地被称为“清洁燃料”。
(2)有较好的抗爆性
LPG 的主要成分丙烷的辛烷值高达111,比优质汽油高8%~16%,抗爆性能好。当应用于汽油机时,适当提高压缩比和点火提前角,就可以提高发动机性能。
(3)低温起动性好
LPG 的主要成分丙烷的沸点为-42℃。试验证明,在环境温度为-30℃时,LPG 汽车无须采取特别措施就可以顺利起动。
(4)经济实惠
LPG 以气态进入气缸,燃烧完全,积炭少,这使发动机的大修期延长30%~40%,使润滑油更换周期延长50%,降低了维护费用和运行成本。
(5)安全可靠
车用LPG 系统设有安全保护装置,不易泄漏;LPG 的比重是0.54,即使稍有泄漏,在极短的时间内空气含量也很难达到2.2%~8.5%的爆炸极限,而且其主要成分丙烷的着火温度为539 ℃,比汽油的390 ℃~430 ℃和柴油的350 ℃高,火焰传播速度较低且诱导期较长,即使因意外事故碰撞也不会爆炸燃烧。
2.液化石油气汽车缺点
液化石油气汽车与燃油汽车相比,具有以下几方面的缺点。
① 改装后的液化石油气汽车动力性有所下降。
② 在天气冷的地方,冬天气温低于0 ℃时会出现冷起动困难的问题。
③ 相同气缸容量的汽车,液化石油气汽车续驶里程较用汽油的汽车短14%,要充气的次数较密。
④ 汽车以双燃料方式并存时,整车成本较高。
⑤ 因为液化石油气汽车的充气站仍未普遍,若要远行,离开市区的地方便有不能补充燃料的问题。
3.液化石油气汽车的结构与原理
LPG 的燃料理化特性与汽油较为接近,因此LPG 汽车通常是在原汽油发动机的基础上,增加一套液化石油气装置,并与原车燃油系统协调连接好,形成能够自如实现燃料工作方式转换的两套独立系统(燃油系统和LPG 系统)。改装后形成的汽车即为两用燃料汽车,简称LPG 汽车。增加的液化石油气装置包括液化石油气气瓶、气瓶集成阀、蒸发(汽化)调压器、混合器及控制系统等。该套装置一般多布置在发动机舱内,但燃料转换开关安装于驾驶室内易操作处,气瓶在后备箱中。
(1)主要部件结构
① 液化石油气气瓶。LPG 气瓶组件由电焊接钢瓶、集成阀、充液气阀防护盒、支架等组成。液化石油气在常温工作压力1.6 MPa 时即可液化装瓶。气瓶可用普通钢板或薄壁钢管制成,直径也可大一些。液化石油气储气瓶的阀门与压缩天然气供给系统基本相似,但一般截面较小。
② 气瓶集成阀。在轿车用气瓶上,多将气瓶附件包括各种阀门和液面计等集成为一体构成集成阀,它具有限量充装、储量显示、充液、手动截止和安全防护等多项功能。在气瓶充液时,当LPG 达到气瓶容积的80%时,集成阀内的限量充装阀自动关闭,停止充液。利用集成阀内的液面计指示气瓶内的LPG 储量。集成阀上装有安全阀,该阀在2.5±0.2 MPa的压力下自动开启放气。另外,在出液口还装有一个安全阀,当发生供气管路破裂而有大量LPG 泄漏时,只要该阀两侧的压力差超过0.1 MPa,该阀就自动关闭出液口。
③ 蒸发(汽化)调压器。多数LPG 蒸发调压器具有预热、蒸发和调压功能。其作用是把具有一定压力的液态LPG 蒸发成气态,通过流经汽化调节器的发动机冷却液的作用,使刚刚进入汽化调节器的液态LPG 受热更加容易汽化,形成可以直接进入发动机燃烧的气态LPG。汽化调节器设置在钢瓶和混合器之间,根据发动机不同工况提供压力稳定的、适量的LPG 以保证发动机处于正常稳定的工作状态。为增大热交换器的热交换量,一般采用迷宫式或管式结构,材料为热传导性能好的铝或铜。
④ 混合器。LPG 供给系统混合器的结构和工作原理与CNG 供给系统的混合器相同,主要组件有混合器、功率阀和调节阀。它根据汽车发动机各种工况,提供合适空气/液化石油气混合比和合适的混合气量。一般有3 种结构,即盘式混合器、管式混合器、化油器混合器,根据车型不同选用不同的混合器。
(2)工作原理
如图7-1-15所示,当汽油/LPG转换开关置于LPG位置时,LPG从气瓶流入蒸发调压器,并在其中蒸发减压,然后进入混合器,在混合器中与空气混合后进入发动机气缸燃烧。电控单位根据氧传感器和发动机转速传感器的信号,通过改变通向真空电磁阀的脉冲信号占空比来调节蒸发调压器膜片室的压力,以控制蒸发调压器的输出压力和供气量,从而实现供气量的闭环控制。
图7-1-15 LPG 汽车燃料供给系统组成与工作原理示意图
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