燃料系统

燃料系统是用于柴油发动机的燃料系统，包括燃料箱、燃料泵、燃料过滤器模块和燃料轨道。

除此之外,燃料罐及其附属管路上还有充注适配器、单向充注阀、限流阀、燃料限流阀、止回阀、双安全阀、压力表等安全保护设施和附件。

简介目前,全世界43个国家的天然气车辆(NGV)总数已达100万辆以上。随着许多国家加速天然气车辆工业发展计划的实施,未来天然气车辆的数量将会大幅度增长,到2010年,美国NGV总数就将达到200万辆。NGV携带的燃料分为CNG和LNG。后者具有燃料储罐重量轻、工作压力低、燃料体积能量密度大等优点,因而应用越来越广泛。LNGV(液化天然气车辆)技术发展较快的国家是美国,除了LNG车用发动机技术得到迅速的发展以外,LNG汽车燃料储存设备及LNG燃料加注设备也相应得到了发展和完善。1993年美国能源部(US -DOE)启动了一个名为“清洁城市”的计划,在局部地域范围内鼓励公私合股优先购买和使用替代燃料汽车技术;在西部地区实施一个州际的清洁运输走廊(IC-TC)计划,沿主要交通干线建立LNG汽车燃料加注站,并形成比较完整的网络。自1995年开始,美国就已经有了商业运营的LNG车辆,并形成了一定的规模,主要应用于重型汽车如大型集装箱卡车、城市公交巴士、校车和环卫运输车等。1

工作原理1、燃料加注

当加注站的燃料喷嘴卡入燃料罐的接收口后,一个提升阀会自动打开。接收口设有匹配锁定装置,保证燃料加注过程中接收口与燃料喷嘴密封紧固。加注过程中,加注站燃料喷嘴锁定在罐体燃料加注口的准确位置后,加注口上的充注适配器打开,LNG由喷嘴流出,经过单向充注阀由顶部加注管喷淋进入燃料罐内。喷淋的冷液雾使罐内的蒸气迅速凝结,罐内压力降低。随着压降的发生,LNG不断注入,燃料液面升高,直至液面达到加注管喷淋头。随着液面接近喷淋头,液雾对蒸气部分的冷凝作用也越来越小。当液面达到喷淋头,罐内压力迅速升高,加注站感知此压力后将关闭燃料供应。从驾驶台的燃料指示表可看出燃料罐内LNG的存量。

罐体内上部保留有蒸气腔,称为过余空间。蒸气腔靠近罐体顶部有一小孔,可吸收过余蒸气压力。当车辆长时间停用时,燃料罐内LNG吸热汽化罐内压力升高,此时可利用此空间延长燃料罐内LNG的储存时间。

为安全起见,燃料加注管路上设有单向充注阀。当充注适配器失效或车辆在喷嘴还未断开连接就开走时,单向充注阀可防止LNG返流漏出。

2、燃料流程

当发动机起动,罐内LNG通过控制阀和燃料限流阀进入换热器。燃料进入换热器后受发动机循环冷却水的加热,蒸发成气体。所有的天然气发动机都需要特定压力范围(一般为620～970kPa)的气态天然气作为燃料,该压力通过换热器后面供气管路上的压力调节阀来控制,确保气体燃料的压力不超过发动机规定的压力。在LNG汽车的供气管路上,还装有缓冲箱,目的是为了增加供气管路上的气体容量,在发动机负荷发生变化时,保持供气压力的相对稳定。一般缓冲箱的容积为14.7L,长度为500mm。

燃料罐内压力高于发动机工作压力,因此无需燃料泵。如果燃料罐和发动机之间的燃料管路破裂或其他原因导致LNG大量泄漏,燃料限流阀会感知到非正常的大流量燃料流过而自动关闭,以防止罐内液体燃料继续泄漏。供气管路上还装有止回阀和截止阀,止回阀是为了防止换热器内蒸发后的高压燃料倒流回燃料罐,而截止阀在当车辆维修时关闭以切断燃料供应。

3、压力平衡

如果燃料罐内的压力超过了节能调节阀设置的数值,节能调节阀打开,允许燃料罐内的蒸气进入燃料管,以快速降压。当罐内压力降至节能调节阀的设置压力,节能调节阀关闭,仅允许液体流入换热器。这一设置将会使得燃料罐的储存时间增加7～10d同时使每升LNG的行使公里数最大化。为了防止罐内压力过高,罐体设有2个泄放安全阀。如果车辆一段时间不用,LNG吸热膨胀导致罐内压力升高。主安全阀打开排放蒸气至大气以泄放过余压力。为了安全起见,主安全阀垂直安放,泄放口远离车辆。如果主安全阀故障或其铅封被阻断导致主安全阀无法打开,罐内压力会继续升高至第二安全阀的设置压力,第二安全阀打开,泄放过余压力。1

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学