燃料系統

燃料系統是用於柴油發動機的燃料系統，包括燃料箱、燃料泵、燃料過濾器模組和燃料軌道。

除此之外,燃料罐及其附屬管路上還有充注適配器、單向充注閥、限流閥、燃料限流閥、止回閥、雙安全閥、壓力表等安全保護設施和附屬檔案。

基本介紹

• 中文名：燃料系統
• 包括：燃料箱、燃料泵等
• 套用：柴油發動機
• 領域：工程技術

簡介

目前,全世界43個國家的天然氣車輛(NGV)總數已達100萬輛以上。隨著許多國家加速天然氣車輛工業發展計畫的實施,未來天然氣車輛的數量將會大幅度增長,到2010年,美國NGV總數就將達到200萬輛。NGV攜帶的燃料分為CNG和LNG。後者具有燃料儲罐重量輕、工作壓力低、燃料體積能量密度大等優點,因而套用越來越廣泛。LNGV(液化天然氣車輛)技術發展較快的國家是美國,除了LNG車用發動機技術得到迅速的發展以外,LNG汽車燃料儲存設備及LNG燃料加注設備也相應得到了發展和完善。1993年美國能源部(US -DOE)啟動了一個名為“清潔城市”的計畫,在局部地域範圍內鼓勵公私合股優先購買和使用替代燃料汽車技術;在西部地區實施一個州際的清潔運輸走廊(IC-TC)計畫,沿主要交通幹線建立LNG汽車燃料加注站,並形成比較完整的網路。自1995年開始,美國就已經有了商業運營的LNG車輛,並形成了一定的規模,主要套用於重型汽車如大型貨櫃卡車、城市公交巴士、校車和環衛運輸車等。

工作原理

1、燃料加注

當加注站的燃料噴嘴卡入燃料罐的接收口後,一個提升閥會自動打開。接收口設有匹配鎖定裝置,保證燃料加注過程中接收口與燃料噴嘴密封緊固。加注過程中,加注站燃料噴嘴鎖定在罐體燃料加注口的準確位置後,加注口上的充注適配器打開,LNG由噴嘴流出,經過單向充注閥由頂部加注管噴淋進入燃料罐內。噴淋的冷液霧使罐內的蒸氣迅速凝結,罐內壓力降低。隨著壓降的發生,LNG不斷注入,燃料液面升高,直至液面達到加注管噴淋頭。隨著液面接近噴淋頭,液霧對蒸氣部分的冷凝作用也越來越小。當液面達到噴淋頭,罐內壓力迅速升高,加注站感知此壓力後將關閉燃料供應。從駕駛台的燃料指示表可看出燃料罐內LNG的存量。

罐體內上部保留有蒸氣腔,稱為過余空間。蒸氣腔靠近罐體頂部有一小孔,可吸收過余蒸氣壓力。當車輛長時間停用時,燃料罐內LNG吸熱汽化罐內壓力升高,此時可利用此空間延長燃料罐內LNG的儲存時間。

為安全起見,燃料加注管路上設有單向充注閥。當充注適配器失效或車輛在噴嘴還未下線就開走時,單向充注閥可防止LNG返流漏出。

2、燃料流程

當發動機起動,罐內LNG通過控制閥和燃料限流閥進入換熱器。燃料進入換熱器後受發動機循環冷卻水的加熱,蒸發成氣體。所有的天然氣發動機都需要特定壓力範圍(一般為620～970kPa)的氣態天然氣作為燃料,該壓力通過換熱器後面供氣管路上的壓力調節閥來控制,確保氣體燃料的壓力不超過發動機規定的壓力。在LNG汽車的供氣管路上,還裝有緩衝箱,目的是為了增加供氣管路上的氣體容量,在發動機負荷發生變化時,保持供氣壓力的相對穩定。一般緩衝箱的容積為14.7L,長度為500mm。

燃料罐內壓力高於發動機工作壓力,因此無需燃料泵。如果燃料罐和發動機之間的燃料管路破裂或其他原因導致LNG大量泄漏,燃料限流閥會感知到非正常的大流量燃料流過而自動關閉,以防止罐內液體燃料繼續泄漏。供氣管路上還裝有止回閥和截止閥,止回閥是為了防止換熱器內蒸發後的高壓燃料倒流回燃料罐,而截止閥在當車輛維修時關閉以切斷燃料供應。

3、壓力平衡

如果燃料罐內的壓力超過了節能調節閥設定的數值,節能調節閥打開,允許燃料罐內的蒸氣進入燃料管,以快速降壓。當罐內壓力降至節能調節閥的設定壓力,節能調節閥關閉,僅允許液體流入換熱器。這一設定將會使得燃料罐的儲存時間增加7～10d同時使每升LNG的行使公里數最大化。為了防止罐內壓力過高,罐體設有2個泄放安全閥。如果車輛一段時間不用,LNG吸熱膨脹導致罐內壓力升高。主安全閥打開排放蒸氣至大氣以泄放過余壓力。為了安全起見,主安全閥垂直安放,泄放口遠離車輛。如果主安全閥故障或其鉛封被阻斷導致主安全閥無法打開,罐內壓力會繼續升高至第二安全閥的設定壓力,第二安全閥打開,泄放過余壓力。