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車用CNG液體加熱器的研發(fā)

文檔作者：郭金剛趙重文方志剛文檔來源： 1．長安大學(xué)汽車學(xué)院 2．北京京威汽車設(shè)備有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年09月29日
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· 設(shè)計(jì)·計(jì)算·研究·
客車技術(shù)與研究 2005年第3期
車用CNG液體加熱器的研發(fā)
郭金剛 ，趙重文 ，方志剛
(1．長安大學(xué)汽車學(xué)院，陜西西安710064；2．北京京威汽車設(shè)備有限公司，北京100022)
摘要：介紹長安大學(xué)和北京京威汽車設(shè)備有限公司聯(lián)合研制的一種新型車用加熱器——壓縮天然
氣(CNG)液體加熱器。簡要闡明該型加熱器的結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)，并與其它加熱器進(jìn)行對比，展望其
廣闊的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：汽車；加熱器；壓縮天然氣
Abstract：This paper introduces the water heater burning the compressed natural gas(CNG)，which is developed by
Chang’an University and Beijing Jingwei Vehicle Equipment Corporate．It clarifies the structure．function and the difference
with other heaters．In the end，the paper looks forward to the widely applying prospect．
Key words：Vehicle；Heater；Compressed natural gas
中圖分類號：TK414．2 12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1006—333l(2005)03-0019-02
隨著汽車環(huán)保法規(guī)的日趨嚴(yán)格和全球石油資源
儲量的日益減少，世界各國都在積極開展汽車新能
源的研發(fā)，以減輕大氣污染和對石油資源的依賴。
其中，發(fā)展天然氣汽車就是解決以上問題的有效途
徑之一。中國已經(jīng)成立了國家清潔燃料汽車領(lǐng)導(dǎo)小
組，大力推廣燃?xì)馄?，?jì)劃到2005年，全國燃?xì)馄?
車保有量將達(dá)50萬輛。
汽車燃油加熱器是客車冬季采暖的主要設(shè)備之
一
。自問世以來，國產(chǎn)燃油加熱器都是以柴油或煤
油作為燃料。隨著我國燃?xì)馄嚤Ｓ辛康脑黾?，開
發(fā)與之相配套的天然氣加熱器就成為必然。采用天
然氣作為加熱器的燃料，不但可以與燃?xì)馄囅嗯?
套，而且還解決了現(xiàn)有燃油加熱器使用中存在的對
環(huán)境污染較大的缺陷，增加了汽車加熱器的新機(jī)型，
滿足了客車技術(shù)發(fā)展的需要。
基于對天然氣加熱器的迫切需求，長安大學(xué)汽
車學(xué)院與北京京威汽車設(shè)備有限公司合作研發(fā)了新
型車用加熱器——CNC液體加熱器，并已獲得國家
專利。
1 CNG液體加熱器的結(jié)構(gòu)與工作原理
1．1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
CNG液體加熱器主要由燃燒系統(tǒng)、供給系統(tǒng)、
點(diǎn)火系統(tǒng)和控制系統(tǒng)四大部分組成。其結(jié)構(gòu)具有如
下特點(diǎn)：
(1)可與現(xiàn)有天然氣汽車配套使用，并且共用
高壓氣瓶、減壓閥等供氣部件。
(2)減壓閥能根據(jù)發(fā)動機(jī)和CNG液體加熱器
的負(fù)荷情況，自動調(diào)節(jié)對發(fā)動機(jī)和加熱器的供氣量，
從而使發(fā)動機(jī)和加熱器的 作互不影響。
(3)天然氣通過噴頭噴入燃燒室，與助燃空氣
均勻混合，燃燒充分，熱效率高。
(4)流量控制閥可根據(jù)車內(nèi)及介質(zhì)溫度調(diào)節(jié)供
氣量，從而改變加熱強(qiáng)度，既經(jīng)濟(jì)又能保證加熱需
求。
(5)摒棄了傳統(tǒng)加熱器的電熱塞點(diǎn)火方式，采
用新型點(diǎn)火方案—— 電子點(diǎn)火，克服了傳統(tǒng)加熱器
由于點(diǎn)火能量不足、點(diǎn)火不可靠等造成的點(diǎn)火失敗，
大大提高了初級點(diǎn)火的成功率，縮短了開機(jī)過程，減
小了操作復(fù)雜性，并極大減輕了開機(jī)過程中的廢氣
排放。
(6)CNG液體加熱器由單片機(jī)進(jìn)行控制，程序
模塊化，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，使用安全、可靠。其供
氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡圖如圖l所示。
充氣閥
圖1 CNG液體加熱器供氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖
1．2 工作原理
打開加熱開關(guān)，控制系統(tǒng)首先自檢，檢查工作電
壓、火焰?zhèn)鞲衅?、溫度傳感器、氣體濃度傳感器與控
制元件等是否丁作正常。若正常，水泵開始丁作，電
· l9 ·
第3期2005年 客車技術(shù)與研究
機(jī)帶動助燃風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，并在排凈燃燒室內(nèi)廢氣后，控
制系統(tǒng)同時(shí)給點(diǎn)火系和燃?xì)饬髁靠刂崎y供電，火花
塞開始連續(xù)跳火，燃?xì)鈴膰婎^噴 并被點(diǎn)燃；燃?xì)馊?
燒后，火焰?zhèn)鞲衅靼l(fā)出信號，控制系統(tǒng)斷開點(diǎn)火系電
源，加熱器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。燃燒中控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測水
溫及燃燒室溫度、泄漏氣體濃度等，當(dāng)這些指標(biāo)超過
允許的范圍時(shí)，實(shí)現(xiàn)停機(jī)或故障停機(jī)。
2 CNG液體加熱器的性能特點(diǎn)
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB 10909—89《燃．『甫加熱器試驗(yàn)方
法》，并參考GB 17691．1999《壓燃式發(fā)動機(jī)及裝用
壓燃式發(fā)動機(jī)的車輛排氣污染物限值及測試方法》
的規(guī)定，對CNG液體加熱器與同規(guī)格的燃油加熱器
進(jìn)行了對比試驗(yàn)，試驗(yàn)的結(jié)果表明：
’ (1)CNG液體加熱器燃燒充分，不易產(chǎn)生積
炭。通過對燃油、燃?xì)饧訜崞魅紵欢螘r(shí)間后燃
燒室積炭情況對比，燃?xì)饧訜崞鞯娜紵規(guī)缀鯖]有
積炭，而燃油加熱器的燃燒室已有薄層積炭。
(2)CNG液體加熱器的穩(wěn)態(tài)排放中各項(xiàng)有害
氣體含量均低于歐Ⅲ排放法規(guī)中的規(guī)定，且煙度遠(yuǎn)
遠(yuǎn)低于燃油加熱器的穩(wěn)態(tài)排放水平。
(3)在開機(jī)、關(guān)機(jī)過程中，CNG液體加熱器的
排放比液體燃油加熱器的排放也改善了許多。天然
氣在常態(tài)下為氣體，不用霧化就能和空氣充分混合，
混合燃?xì)獠捎秒娀鸹c(diǎn)燃，點(diǎn)火可靠、迅速；關(guān)機(jī)時(shí)，
電磁閥能迅速切斷燃?xì)夤┙o。因此，CNG液體加熱
器開機(jī)、關(guān)機(jī)過程中的排放與穩(wěn)態(tài)燃燒時(shí)幾乎沒有
差別。而燃油加熱器開機(jī)時(shí)因供給燃油較多，關(guān)機(jī)
時(shí)不能消除油管中殘留燃油，致使開機(jī)、關(guān)機(jī)的排放
變得很惡劣。
(4)CNG液體加熱器的熱效率與燃油加熱器
相當(dāng)并略有提高，使用也更加經(jīng)濟(jì)。
3 CNG液體加熱器的應(yīng)用前景
電噴加熱器是近年來國內(nèi)市場出現(xiàn)的另一種新
型燃油加熱器。與傳統(tǒng)轉(zhuǎn)杯霧化式加熱器相比，電
噴加熱器在燃油霧化及排放方面有了很大改善，但
由于電噴加熱器仍然以柴油或煤油為燃料，所以在
滿足環(huán)境保護(hù)及對石油資源的依賴方面，較CNG液
體加熱器差。由于天然氣密度小、辛烷值高、著火界
限寬、著火溫度高、火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷忍匦裕沟?
CNG液體加熱器的使用更為安全，適用于以CNG
為動力燃料的各型汽車。因此可以說，以上兩種型
式的加熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，它們增加了加熱器的品種，
分別與不同的車輛相配套。
· 20 ·
· 設(shè)計(jì)·計(jì)算·研究·
隨著人們對乘坐舒適性要求的日益提高，大型
車輛裝用獨(dú)立式加熱器的數(shù)量逐年增加，加之人們
對環(huán)境保護(hù)問題的日益重視和廣泛火注，各大、中城
市紛紛提出推廣使用天然氣汽車。如北京市為迎接
2008年奧運(yùn)會，已將3萬多輛公交車和出租車改裝
為燃?xì)馄?；北京公交公司也將新購l萬輛天然氣
公交車，這在全球大城市中處于絕對領(lǐng)先的水平。
在此基礎(chǔ)上，北京將用5年時(shí)間，完成全市公交車和
出租車的改裝工作，以天然氣作為這些車輛的燃料。
重慶市也積極倡導(dǎo)并采取措施為清潔燃料汽車的發(fā)
展助力，弓i導(dǎo)和鼓勵環(huán)衛(wèi)車輛、市政車輛改裝為天然
氣汽車。國家在1999年召開了“空氣凈化1二程清
潔汽車行動”工作會議，并公布了首批12個燃?xì)馄?
車示范城市。從2000年開始，我國又啟動了實(shí)施清
潔能源行動計(jì)劃。此前，國家環(huán)保局已經(jīng)正式公布，
自2004年7月1日起，在全國范圍內(nèi)開始實(shí)施相當(dāng)
于歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)的國家機(jī)動車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)第二階段
限值。新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施標(biāo)志著我國的機(jī)動車污染防治
進(jìn)入了一個新的階段。2005年，北京市將把現(xiàn)有的
排放標(biāo)準(zhǔn)提高到相當(dāng)于歐Ⅲ水平。此次提高環(huán)保標(biāo)
準(zhǔn)意味著對車輛的檢測更加嚴(yán)格，要求廠家保證達(dá)
到排放指標(biāo)的行駛里程更長，而且車輛要有自診斷
系統(tǒng)，當(dāng)排放出現(xiàn)問題時(shí)要能夠自動報(bào)警。
就天然氣的儲量來說，我國是天然氣資源比較
豐富的國家。據(jù)有關(guān)資料介紹，我國天然氣總資源
量為38萬億m ，已探明儲量是1．53萬億m ，探明
儲量僅為總資源量的4．02％ 。因此，我國天然氣產(chǎn)
儲量均有很大潛力，將為我國推廣使用天然氣汽車
提供良好的資源條件。天然氣必將成為21世紀(jì)的
主導(dǎo)能源之一。
4 結(jié)束語
不管是從環(huán)境保護(hù)的要求出發(fā)，還是從天然氣
的豐富儲量來看，天然氣汽車都有著廣闊的應(yīng)用前
景。這將為與天然氣汽車配套使用的CNG液體加
熱器帶來極大的發(fā)展空間，其市場潛力巨大，經(jīng)濟(jì)效
益非?？捎^。
參考文獻(xiàn)：
[1] 鄧舒友．車用CNG裝置[J]．客車技術(shù)與研究，2001，
(2)：22—23．
[2] 孫濟(jì)美．天然氣和液化石油氣汽車[M]．北京：北京
理工大學(xué)出版社，1999．
收稿日期：2004—12—16

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