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　　一、前言

　　近年來，隨著我國交通的飛速發展，石油供不應求、價格飛漲的矛盾愈發突出，嚴重制約了公路運輸的發展。傳統的依靠原油資源的大量消耗和對環境的壓力所暴露出的種種弊端也日益明顯，如何通過轉變能源消耗結構和提高公路交通能源利用率，在提高企業經濟效益的同時，提高節能減排水平，實現社會經濟、資源與環境的協調發展，成為廣大道路運輸企業在發展過程中所面臨的重大課題。

　　隨著經濟和技術的發展，我國日益重視利用LNG技術和發展混合動力等先進技術，將對優化中國的能源結構，有效解決能源供應安全、生態環境保護的雙重問題，實現經濟和社會的可持續發展發揮重要作用。隨著近幾年公路運輸業的高速發展，以及LNG作為發動機燃料的技術日益成熟，LNG發動機的優點也日益顯現，市場上配置LNG發動機的各種車輛也越來越多，類型遍布公交、公路客運、工程機械、物流運輸等公路運輸的方方面面。可以預見，在未來的10~20年之內，LNG公路運輸車輛將成為中國天然氣市場的主力軍。

　　在公路運輸企業的節能減排工作中，駕駛員是主體，駕駛員若能熟練掌握LNG車輛的技術知識和駕駛操作技能，將LNG汽車與其運行條件密切配合，提高其適應性，充分發揮LNG車輛的技術優勢，就可以大幅度的降低燃料消耗，進一步提高節能減排的效率。

　　二、LNG車輛的基礎知識及基本結構

　　1.LNG的基本知識

　　LNG的概念：所謂LNG實際上是英文LiquefiedNaturalGas的縮寫，簡稱LNG，主要成份為甲烷（CH4），也可稱為液化天然氣，在標準狀態下它是無色、無味、無毒且無腐蝕性的低溫液體（-162°C到-125°C，沸點為-162.5℃，熔點為-182℃，著火點為650℃，爆炸濃度范圍：上限為15%，下限為5%）。也就是說，在常溫常壓下，天然氣冷卻至約-162℃時，由氣態變成了液態，是天然氣經過凈化（脫水、脫烴、脫酸性氣體）后，采用節流、膨脹和外加冷源制冷的工藝使甲烷變成液體而形成的。

　　表1：LNG與其他燃料的比較

　　表2：LNG的技術指標

　　注：本標準中氣體體積的標準參比條件是101.325kPa，20℃

　　LNG具有以下的物理特征：

　　1）一般環境條件下，當空氣中天然氣的體積小于5%，或者大于15%都不會燃燒，當然也就不會爆炸，相對其他燃料較安全；

　　2）燃燒后對空氣污染非常小，產物主要就是二氧化碳和水，而且放出熱量大，是比較清潔的能源（CH4+2O2--2H2O+CO2+38MJ/m3）；

　　3）LNG氣體、液體都無色、無味、無毒且無腐蝕性，不溶解于水；

　　4）常溫常壓環境下具有極低的溫度，在-162℃左右；

　　5）僅少量液體就能轉化為大量氣體。1體積液化LNG大致能夠轉化成600~625體積LNG氣體；

　　2.LNG車輛各部件系統介紹

　　LNG作為車輛燃料使用，其系統有別于傳統的汽柴油系統，為便于理解，因此特地將其系統分為存儲系統、供應系統和使用系統。

　　存儲系統就是氣瓶，其主要作用是燃料的存儲；供應系統是管路，作用是提供燃料給發動機使用；使用系統即燃氣發動機，對外輸出動力。

　　圖1：LNG車輛部件系統圖

　　（1）存儲系統

　　存儲系統就是LNG車輛的氣瓶，其作用相當于汽柴油車的油箱，但也有相當大的區別，其中比較關鍵的技術就涉及到LNG的飽和度概念。

　　LNG車用瓶就是利用LNG低溫液體的飽和概念，在使用時將高飽和低溫的LNG加上一定的壓力，加入氣瓶內部，通過氣液的飽和度原理，使氣瓶自主達向外供氣，并且通過一系列的調節方法，達到發動機所需要求的供氣壓力，保持源源不斷的氣源供應，使發動機正常運轉。

　　注：如果在一密閉的容器中未充滿液體，則部分液體分子將進入上部空間，稱為"蒸發"。隨著空間內蒸氣分子數目增加，它所產生的蒸氣壓力也提高，到一定的時候，空間內的蒸氣分子數目不再增加，此時，離開液體的分子數與從空間返回液體的分子數達到了動態平衡，也叫達到了"飽和狀態"。這時蒸氣所產生的壓力叫"飽和壓力"。對同一種物質，飽和壓力的高低與溫度有關。溫度越高，分子具有的能量越大，越容易脫離液體而氣化，相應的飽和壓力也越高。一定的溫度，對應一定的飽和壓力，二者不是獨立的。因此，在飽和狀態下，飽和壓力所對應的溫度也叫"飽和溫度"。

　　表3：LNG飽和蒸汽壓和發動機工作的關系

　　根據上圖對LNG飽和蒸汽壓力曲線描述，我們可以得出結論：要使LNG發動機正常工作，加入LNG氣瓶的液體需要將LNG的溫度提升到-135℃以上。因此，在車輛加氣前，加液站需要將待加入LNG氣瓶的LNG液體升溫至-135℃以上（LNG氣液飽和度保持在5.0左右）。此時不管氣瓶是否晃動、搖動，氣瓶內的壓力將始終保持在此飽和壓力之上（但如果因瓶內壓力過低，發動機無法使用飽和的LNG液體，就可以使用氣瓶自帶的自增壓管路，實現氣瓶自我增壓，以滿足發動機正常使用的壓力需求）。所以，目前的LNG車用氣瓶都是使用這種飽和蒸汽技術。

　　不帶有自增壓系統的LNG氣瓶結構（圖2）。

　　圖2：LNG氣瓶結構示意圖

　　自增壓系統的工作原理如圖3所示（藍色箭頭代表低溫LNG液體，紅色箭頭表示加熱過的的LNG氣體：

　　圖3：LNG氣瓶自增壓系統工作原理示意圖

　　當氣瓶壓力過低（一般低于7bar）時，就需要使用自增壓管路。自增壓管路的使用方法是：首先打開截止閥1，一般情況下開至最大后回轉90°，然后根據需要開啟截止閥2，實現氣瓶增壓，在關閉自增壓系統時注意先關閉截止閥2，再關閉截止閥1，順序不能顛倒，否則安全閥將會打開，影響用氣安全。

　　圖4：LNG氣瓶結構示意圖

　　目前LNG車輛上使用的氣瓶大體結構基本相同（見圖4），都配有自增壓管路。由于市場占有量較大的是常州產查特深冷氣瓶（圖5），因此以下介紹都為查特氣瓶。

　　圖5：常州查特LNG氣瓶外部結構示意圖

　　在LNG氣瓶系統中需要駕駛員操作調節的閥門一般有兩個，一個是剛才所述的自增壓系統，另一個就是氣瓶經濟壓力調整，也就是經濟調壓閥，簡稱經濟閥（圖5、6）。

　　圖6：常州查特LNG氣瓶經濟調壓閥

　　當發動機工作時，如果瓶內的壓力高于經濟調壓閥設定的壓力時，該調壓閥會自行打開經濟回路，直接向發動機提供氣瓶內的高壓氣體，將瓶內氣體壓力快速降低到經濟調壓閥設定的壓力下。如圖紅色箭頭所示供氣方向（圖7）。

　　圖7：常州查特LNG氣瓶經濟調壓閥工作示意圖

　　由于氣瓶的供氣壓力直接影響發動機的經濟性和動力性，也就是說和節氣操作密切相關，因此，在氣瓶使用過程中，駕駛員需要根據不同季節、環境以及自身不同駕駛習慣、車輛配置對氣瓶的經濟調壓閥進行調整，達到節約燃氣的目的。在調整經濟調壓閥時，要注意調整的方向和大小。順時針向上旋緊調整螺母，是升高氣瓶的壓力，同時也是增加發動機供氣端的供氣壓力，可以提高燃氣供應量，從而提高發動機的動力，當然也會增加燃氣的消耗量；反之就是降低氣瓶壓力，降低發動機的供氣量，降低發動機的動力輸出。調整時要注意只能做微小幅度的調整，調整后要待發動機運行一段時間后，再觀察氣瓶壓力表數值的變化，并且根據發動機的動力性、駕駛員的適應性等方面的需要再行調整。

　　由于LNG氣瓶不同于燃油箱，因此在使用過程中需要注意以下幾點：

　　1）停駛狀態的車輛，其氣瓶所有閥門應均處于關閉狀態，嚴禁開啟任何閥門泄放內部壓力。

　　2）不得開啟氣瓶的抽真空接頭（同時是外容器防爆口），否則氣瓶的真空將喪失，氣瓶將失去保溫作用。

　　3）安全閥鉛封不得隨意解除，安全閥超過法規規定的檢驗期限的，需要技術監督部門進行檢驗。

　　4）所有部件的防水膠帶以及防塵裝置不得隨意開啟，否則可能會因為空氣的進入在使用過程中產生堵塞；由于粉塵顆粒的進入，在使用過程中引起閥門泄漏、發動機受損。

　　5）所有部件應當遠離腐蝕環境，存放地點盡量避免在露天讓太陽暴曬。

　　如果不按照上述規定操作，可能引起冰堵閥門或管路、造成氣瓶真空喪失、損壞等故障。

下接【淺談LNG發動機的車輛駕駛操作（二）】