（一）概述

天然气是车用替代燃料，按其使用形态可分为CNG（Compressed Natural Gas）和LNG（Liquefied Natural Gas）。CNG的压力一般在20Mpa左右，是将含甲烷90%以上的天然气，经脱水、脱硫净化处理后，经多级加压制成的，使用时为气态。LNG指将含甲烷90%以上的天然气，经过一定工艺，使其在-162℃变为液态，体积比气态时缩小625倍。同CNG相比，LNG的优势在于工作压力大为降低且更加安全，在相同容积下存量更多且续航里程更长，但是其低温要求给储存等环节带来一定的困难。

（二）LNG系统

车用LNG供气系统包括专用车载低温绝热瓶、充装接口、安全限流装置、LNG汽化器、稳压器、燃气低压滤清器，压力显示器等装置，其系统流程见图4-157。

图4-157 LNG系统流程图

1.LNG燃气系统安装规范

LNG系统的安装有如下总体要求：

（1）安装前，所有管路应当去毛刺、去油并进行干燥处理，用三氯乙烯或四氯化碳进行清洗。检查球面密封的密封面是否有贯穿性划痕，若存在则应禁止使用，否则会引起泄漏。

（2）管路的安装、支撑、保护及固定，应将热胀冷缩、振动、弯曲和磨损等对管路造成的破坏可能性降至最低，并且要防止其在运输过程中出现任何松动的现象。管路不应与相邻部件发生碰撞或摩擦，否则可能因长期摩擦使管路破裂，管路的固定管卡之间的距离不要大于600mm。

（3）有低温液体通过的管道在定位时，不能与车架直接相连，否则可能因低温作用引起车架材料（碳钢）脆断。安装时，低温管道与车架的距离不得小于20mm，且需要用耐低温的材料将低温管道与车架隔开。同样，低温管道与车辆电气线路、油管路、水管路、气管路等不耐低温的线路的相对距离，也要保持20mm以上。

（4）安装后部供气管路时，尽量避免直角等会引起较大管道阻力损失的折弯。

（5）两个固定部件之间的连接刚性管道，必须做成“O”形、“S”形或“U”形等能够消除热胀冷缩和振动影响的结构，管路中心线曲率半径应不小于管路外径的5倍。

（6）应当根据发动机的使用情况，选择适合的发动机进气管通径，否则可能会导致气瓶过流阀关闭。

（7）供气管路阀门（指不属于气瓶本体的阀门）的安装应当满足：

①避免以与之相连的管道作支撑。

②如果没有空间安装阀门支撑，则应当进行相应的评估，并且采用厚壁管和大通径等抗弯模量大的方式。

③管路系统中应当设置压力调节阀（降压调节阀），否则可能因气瓶压力的波动，影响发动机的效率，甚至使发动机不能工作。调节阀的流量应当大于发动机最大需求量的1.2倍以上。

④管路系统中应当设置电磁阀，当发动机点火开关关闭或处于非起动位置时，阀门应当处于关闭状态并能够阻止天然气流向发动机。

（8）连接螺纹密封接头时，应当缠绕生料带，且避免生料带细屑残留于管道内，否则会对系统造成影响。

（9）放空管路的放空口应位于车辆顶部或尾部。应设有防止雨水、灰尘进入和聚积的结构。放空管安装在车辆尾部时，应采取相应措施防止天然气进入或聚集在车厢内、车底等处，并与汽车排气管、蓄电池、继电器等容易产生火花的装置和部件分隔设置。

（10）采用卡套密封接头时，管端应无椭圆、凹坑、凸出、划伤等缺陷。应对管端约30mm长度的表面进行打光处理，否则可能导致密封不良，造成泄漏。

①车用燃气系统中的非低温部分，即汽化器之后的燃气装置，应按照GB/T 19240—2003《压缩天然气汽车专用装置的安装要求》进行安装和检验。

②安装LNG车用专用装置时，应按照经批准的设计图样和工艺文件进行操作。

③安装前，应对LNG专用装置进行核对和检查，主要包括：规格型号是否匹配、零部件是否齐全且完好、标识是否清晰等。其中，专用装置的完整性和各部件的技术条件应符合QC/T 755—2006《液化天然气（LNG）汽车专用装置技术条件》的要求。

④所有装置和零部件应安装牢固，不允许因振动、颠簸而松动或脱落，并保证安装维修方便。

⑤专用装置安装时，应充分考虑车辆承载件的强度，对强度较弱的安装部位应有加强措施，不允许采用可能导致车辆承载件强度和刚度降低的安装方法，不允许将专用装置作为承载件使用。

⑥LNG汽车的车辆通过性能和安全性能应符合GB7258—2004《机动车运行安全技术条件》的规定。

2.LNG燃气系统安装工艺

（1）燃气泄漏报警器的安装固定。燃气泄漏报警器一般安装在气瓶舱、汽化器舱，加气舱和发动机舱内，通常以扎带固定。

（2）电控调压器的安装固定。电控调压器（图4-158）安装在发动机舱预埋的螺栓板上，需要防振、防污染。电控调压器的天然气进气口必须保持垂直向上，误差±5°。另外，电控调压器的天然气出口离混合器的天然气进口距离要求控制在15～700mm之内。

（3）汽化器的安装固定。汽化器应安装在靠近发动机进气管且振动较小的位置，但不应直接安装在发动机上。因此，汽化器必须安装在汽车（底盘）大梁上。汽化器的安装位置不能高于发动机散热器顶部。加热水管走向要顺畅，不能弯折。如果软管与发动机其他部分接触，则应采取保护措施。

（4）低温进液口、回气接头的安装。低温进液口和回气接头应安装在一个固定可靠的刚性构件上（通过管道与气瓶相连），不允许有任何松动。固定构件应具有足够的强度保证低温进液口（回气接头）与加气枪（回气枪）对接和分离操作正常。同时，应保证构件在加气软管没有卸掉，而汽车驶离的情况下，不会在外部拉力的作用下损坏。

（5）燃气低压滤清器安装。为有效防止LNG中的油污染导致电控燃气零部件失效，要求在高压减压器与低压电磁阀之间的管路上加装天然气低压滤清器，见图4-159，它的安装位置应方便维护、拆装。

图4-158 电控调压器

图4-159 燃气低压滤清器

图4-160 LNG储气瓶

（6）气瓶的安装。安装过程中，LNG储气瓶（图4-160）表面不得刮碰，不得在气瓶上进行焊接、挖补等操作。气瓶安装后不得超出车辆的外轮廓边缘，与汽车排气管的距离不小于200mm。距离小于200mm时，应设置可靠的隔热装置。气瓶瓶口阀门与车辆两侧最大轮廓边缘的距离应不小于200mm。气瓶应纵向安装，即其轴线与车辆的纵轴平行，使气瓶装有阀门、仪表的一段朝向车辆的尾部。气瓶应安装牢固，与固定座之间应垫厚度不小于2mm的柔性防滑衬垫，紧固螺栓应有放松装置，紧固力矩应符合设计要求。

（7）管路防漏检测。车用LNG储气瓶出厂前必须进行压力试验，并出具试验报告。因此如无必要，车用LNG专用装置压力试验可以不包括LNG储气瓶。管路压力试验包括强度试验和泄漏检验两类，按照GB 50235—2010《工业金属管道工程施工规范》的相关要求操作。

燃气系统检漏点的位置及数量见图4-161。

3.注意事项

（1）由天然气的特性引起的安全问题及处理方法，请参见汽车气瓶使用说明书。

（2）在修理或更换气瓶本体上的零部件和管路接头时，应以安全的方法把容器中的液化天然气排尽。工作人员在操作时，应当按照汽车气瓶使用说明书相应的规定进行着装。

（3）在充装或是使用液化天然气液体时，应防止液体飞溅或溢出，操作时应有防冻措施。如果发生冻伤，应按照汽车气瓶使用说明书的方法进行处理。

（4）在充装或使用过程中，阀门可能会因结霜而不易开启和关闭，此时不能强拧，可用温水解冻后再操作。

（5）存放期超过5天的盛液气瓶必须将液体排尽，且将压力放至0MPa，关闭所有阀门，放置在空旷处或者通风处，放置处的电器等设施应为防爆形式。泄放时，应按照汽车气瓶使用说明书规定的地点进行操作。

（6）装有液化天然气的气瓶严禁存放在密闭的空间内。

（三）CNG燃气系统安装工艺

压缩天然气（CNG）与车用LNG相比，容器的成本较低，因此发展较快，现已进入大面积商业化使用阶段。CNG燃气供给系统（图4-162）的组成一般包括：

①储气系统，包括气瓶组、高压管路、操控面板总成（充气阀、充气截止阀、压力表、系统排空阀）及剩余气量显示系统等。

②调压系统，包括高压球阀、高压精滤器等。(www.daowen.com)

③安全保护及电控系统，包括充气单向阀、过流保护集成阀等。

图4-161 燃气系统检漏点的位置及数量

图4-162 CNG系统流程图

1.底盘管路安装规范

（1）CNG高压管路部分必须使用不锈钢管。

（2）CNG管路需单独布置，不得和线束、油管捆扎布置，刚性管路固定必须使用管夹（配有胶层），原则上间距不大于600mm，弯管半径不小于管直径的5倍。

（3）在预布置未联时，管接头部需要用胶布密封。

（4）固定可靠，不得松动。

（5）安装低压柔性管路时，要求安装牢固，与发动机连接时留有足够长度，软管弯曲半径35mm以上，与排气管距离不小于100mm。

2.CNG燃气系统相关附件安装

（1）CNG过滤器安装。CNG过滤器分为高压粗滤器和高压精滤器，需在高压电磁阀之前安装。过滤器、各部件、周边管路及接头与排气管的距离不应小于75mm。距离在75～200mm时，应设置可靠固定的隔热装置。滤清器、周边管路及接头与传动轴的距离不应小于75mm。每隔500mm应给高压管线安装管夹等固定装置。

（2）高压减压器安装。高压减压器（图4-163）应安装在靠近发动机进气管且振动较小的位置，但是不能直接装在发动机上，其安装位置不能高于发动机散热器顶部，否则高压减压器会因无加热水流过而结冰，甚至冻裂。此外，考虑到管路阻力的影响，要求高压减压器与低压电磁阀之间的距离小于1500mm。

（3）低压电磁阀安装

①安装时必须保证线圈部分竖直向上。低压电磁阀与电控调压器的距离不得大于200mm，并尽可能缩短。

②安装时，电磁阀上所标明的气流方向应与实际气流方向一致。

高压减压器和低压电磁阀（图4-164）采用压缩软管可以避免振动。若用硬管连接，则需做减振圈（以2.5圈为准，减振圈直径不宜过大，以15cm左右为宜）。

图4-163 高压减压器

图4-164 低压电磁阀

（4）气瓶安装

将分装好的CNG气瓶（图4-165）及支架用吊车吊至车顶指定位置，对准预埋螺栓落位，并用螺母锁紧。安装支架时，螺栓固定须设有防松装置。

安装汇流排、连接管路。用专用管连接每个气瓶，在支架上安装好汇流排支架及汇流排（无汇流排的车型则无需安装汇流排）。

过流保护装置安装。在汇流排后端连接好过流保护装置。

图4-165 CNG气瓶组

车顶管路与底盘管路连接布置。汇流排的出气口与底盘的预布管路连接。管路过顶盖蒙皮处需套胶圈保护且须用935密封胶密封。

（5）加气面板安装

①牢固安装相应的控制面板的支架。

②对准安装支架的孔位，安装好控制面板，控制面板加气口距车辆外轮廓边缘应不小于15mm。

③连接与加气面板（图4-166）相关的气体管路。

（6）气管安装

按相关的技术要求及管路布置图，在相应位置安装好管路。安装时，管路须固定可靠，不得松动。管路过上下孔时，须套橡胶套避免磨损。管路须外套包层柱与车厢外分隔开。

图4-166 加气面板

3.车辆调试

CNG装置安装固定好后，应做如下检测和调试。

（1）吹管。CNG装置在通气之前必须进行吹管操作，以排出钢瓶和管线中的泥沙和铁锈（首先断开过滤器的进气接头，关闭气瓶阀，开启主气阀，由充气阀进气，用0.5MPa左右的压缩氮气或压缩天然气吹扫管路和气阀通道。最后断开减压器的进气接头，用0.5MPa左右的压缩氮气或压缩天然气吹扫管路），恢复断开的管路。

（2）排空。用CNG将气瓶中的空气置换出来。检查完毕后，第一次充气到2MPa，将车辆移至开阔处，确认各接头无泄漏后，将瓶中的CNG排放出来，让瓶中的压力降到1MPa，然后再次重复上述过程，随后即可按常规方法充气。

（3）气密性检查。在保证无泄漏的情况下，充气到20MPa，用检漏液检查所有的高低压接头、管路和减压阀总成是否泄漏。如有泄漏，应关闭主气阀，将管路中的气体排空后，拧紧卡套或接头，不能带压操作。

4.出厂检验

（1）检验发动机的起动性能。汽油机在-10℃±5℃的条件下应在15s内正常起动，在常温下5s内正常起动。

（2）检查发动机的加速性能和动力性能。按规定，发动机改用天然气后的功率应不低于原车额定功率的80%，再次燃用汽油的功率下降应不大于5%。

（3）检查发动机的排放。用排放仪检测怠速工况下的CO排放量，要求CO排放浓度≤4.5%。

（4）进行道路实验，检查车辆的制动性能，不能有跑偏、甩尾的现象。

（5）调试、检验完成后，应在车辆前后的醒目位置喷涂或安装“CNG”标志。

5.电气线路的安装

（1）电气线路的安装、支撑、保护及固定，应该能够防止因振动、冲击、弯曲、磨损或腐蚀等因素造成的损坏。进行汽车整体设计时，应当将液位计线、压力变送器线与汽车的线束一起安装，或者专门留出安装固定的空间。

（2）所有导线应能满足最大设计载荷要求，并设置电流过载保护装置。

（3）所有电气线路的安装应当尽量远离气瓶的低温空间（阀门端在使用中会结冰），电气线路与低温管道的最小距离应当保持在20mm以上。

（4）其他的电气安装方法与传统的电气安装方法相同。