油改气对汽车发动机的影响浅析

廖星龙

摘 要：从油改气也会对发动机的性能产生一定的影响。燃烧天然气会降低发动机的功率输出。在高负荷或爬坡的情况下，油改气的车辆显得无力，甚至直接熄火。目前，国内外发动机功率下降的问题并不能得到很好地解决。只有调整发动机的某些参数，使之与天然气的物理化学特性相匹配，才能最大限度地提高发动机的功率。

关键词：油改气;汽车发动机;影响;措施

1 油改气的结构和原理

（1）油改气改装结构。油改气汽车增设了一套燃气系统，一般是将气瓶放置在后备箱里面，相关外部部件包括：加气阀、压力传感器、高压接头和配套管线、高压管线及增压器等。

供给内部配件主要由燃气高压电磁阀、三级组合式的减压阀、热交换器、节温器、混合器、油气转换开关、喷轨、氧传感器等多个部件组成。

（2）油改气改装的工作原理。汽车在加气站向储气罐中充入20-25Mpa的压缩天然气。天然气中含有少量的杂质，因此需要用天然气过滤器过滤。同时，油改气汽车ECU控制天然气高压电磁阀通电打开，将过滤后的天然气输送到三级高压减压器。高压天然气通过阀口进入减压器一级减压腔，被大幅度减压。根据气体的化学性质可知，气体压力突然巨幅降低，将导致气体膨胀吸热，可能使减压器和附近的管线被冻住而发生的堵塞。为了防止结冰，在减压器和混合器之间还装有热交换器，利用发动机水循环系统的水对一级减压后的天然气进行加热。为了保证天然气温度的恒定，通常由安装在缸盖的节温器对加热水流量进行调控。

天然气在三级高压减压器内降至低压，经过发动机循环水的加热，形成低压适温的天然气。然后，油改气汽车ECU通过空气流量感应器送出的信号，调节适量的天然气进入混合器与泵入的空气混合。在混合器中天然气与空气混合一定的浓度后，达到最佳空燃比，最后进入气缸。混合气在气缸内燃烧做工后，排气管打开，排出废气。氧传感器随即测算出燃烧后废气的氧浓度。油改气汽车ECU依照氧传感器反馈回来的信号，通过改变三级减压调节器到混合器之间的低压通道通过面积，来调控天然气的流量，以使天然气燃烧做功能够达到最优化。

2 油改气对发动机的影响

（1）动力性。1）空燃比影响发动机的动力性。由于天然气是气态燃料，占据一定的体积。而油改气后发动机还是原汽油机，气缸体积不变，天然气在进气时的体积占比大，会导致空气的进入量减少，使天然气和空气的混合气的热值比汽油低，导致天然气燃烧后释放的热量比汽油燃烧后释放的少。当转速不变的情况下，汽车发动机燃用天然气的功率比汽油低。2）压缩比影响发动机的动力性。发动机气缸的构造决定发动机的压缩比，气缸总容积除以燃烧室容积即是发动机压缩比。在适当范围内，发动机的压缩比越大，燃料燃烧释放的热能就越高，发动机热效率也越高，发动机热能转化成发动机的输出功率也就越大。但是，发动机的压缩比越大，燃料的抗爆性就会提早达到临界点，活塞在到达最佳点火提前角之前，燃料就开始燃烧，而连杆仍旧带动活塞向上止点运动，燃烧所得的热能把活塞往下推，两种相反的力的作用，使得汽车车身抖动，即发动机产生爆震。因此，发动机的压缩比应最大程度的与燃料的辛烷值相适应，使发动机燃料燃烧产生的热能安全并且高效率的转换成发动机的输出功率。天然气的抗爆性很好，但是油改气汽车发动机还是原汽油机，这就意味着车子油改气之后天然气不能充分燃烧或者发动机燃烧的热能转化成输出功率的能力低。

（2）经济性。发动机的经济性是指发动机所做的有用的功所消耗的能量的成本。汽车发动机的经济性体现在有效热效率上。

燃料燃烧释放的热能，经过发动机内部消耗后，转化为发动机的实际输出功。两者之比是发动机的有效热效率。天然气辛烷值高，抗爆性能好，适用于大压缩比发动机。但是，以气代油的发动机仍然是原来的汽油机，天然气的优势还没有得到充分发挥。天然气的热值很高，这意味着天然气的能量相对较高。但与汽油相比，天然气单位体积占有一定的空间，导致外界进入的空气较少，燃烧不足。因此，天然气混合物的热值不如汽油混合物高。因此，天然气燃烧所释放的热量小于燃烧汽油所产生的热量，因此天然气的热效率比汽油低，即燃烧等量的天然气和汽油不能逃逸汽油。

（3）排放。排放是指发动机的废气排放和噪音。在发动机热功率转换过程中，因燃烧而污染环境的有害物质的直接限量标准。发动机表面辐射的噪声和发动机孔排气管排放到大气环境中的有害物质统称为有害排放物。汽油机排放的有害气体主要是一氧化碳、碳化氢和一氧化氮。燃烧天然气的排放物是二氧化碳、一氧化碳和极少量的二氧化硫。

根据发动机的动力性能，当天然气太多，空气进入较少时，天然气不能充分燃烧，产生一氧化碳;当混合氣太稀时，即天然气含量较少，氧气含量较多，天然气充分燃烧，产生的产物不会对大气造成危害，但会降低热能。天然气中含有杂质，充分燃烧后会产生少量二氧化硫。天然气燃烧后不会像汽油那样产生氮氧化物。

汽车用油改为燃气时，为了与天然气的理化性质相匹配，应适当调整发动机参数，使天然气释放出更多的热能。然而，在燃用汽油时必然会引起爆燃或提前损坏发动机零部件，从而破坏发动机的工作环境。而且，以气代油后使用汽油时，汽油不能充分燃烧，空气中会产生大量的氮氧化物等有害污染物。

3 油改气问题的对策

（1）加装高能点火线圈。油改气汽车加装点火提前器后，解决了天然气燃烧速度慢的问题。同时，需要点火能量来点燃天然气混合物。增加高能点火线圈可以提高发动机的动力性和经济性。（2）进气增压器的安装。在天然气混合物进入钢瓶之前，对混合物进行加压，使混合物的密度增大，从而提高单位混合物中的天然气和氧气。因此，天然气的燃烧会释放出更多的热能，提高发动机的功率。（3）提高天然气活性。天然气性质稳定。与汽油一样，它可以激活天然气的活性，使天然气中的碳原子发生裂变，降低天然气的燃点，还可以提高天然气的燃烧速度，达到提高发动机功率的目的，对发动机没有危害。

4 结论

本文阐述了油气发动机的工作原理，分析了其动力性能不足的真正原因和可能存在的排放问题。提出了增加高能点火线圈、进气增压器和提高天然气活度来提高发动机功率的方法。由于目前以油代气技术还不十分成熟，改装技术也不统一，油改气车辆各类事故频发，维修难度大，使得相当一部分车主从油改气畏缩不前。另一方面，国家也鼓励使用天然气原车，油改气技术面临巨大挑战。

参考文献：

[1]杨培举.油改气的安全命题[J].中国船检，2019（09）：11-14.

[2]吴敏.汽车油改气效果保障措施及方法[J].汽车工程师，2019（09）：39-42.