液化石油气叉车的应用技术
  广庆（安徽）燃气技术有限公司 作者：蒋旭东  

[摘要]本文就国内外的有关液化石油气叉车的基本知识和叉车液化气装置作了简单介绍，并就HELI公司的产品技术进行了较详细的说明
[关键词] LPG叉车   辛烷值  蒸发器   
     国内多家知名叉车企业（如合力、杭叉、大连）采用美国IMPCO公司转换装置成功的开发了LPG叉车，历经10年的销售反馈信息，匹配性能优越。美国IMPCO公司是世界叉车液化气装置的一流制造商，其叉车液化气装置产品2001年占有全世界叉车的80％，大多数应用在世界排名前10名的叉车公司，IMPCO公司也是美国洛杉矶市的百强企业之一，曾被洛杉矶商业时报评为该市最优秀的企业之一。HELI公司转换装置产品（包括螺栓等标准件）均从美国直接进口，产品取得美国最权威机构UL认证,下面以HELI公司1～3.5t开环液化石油气叉车（特指没有装ECU对整个进气系统和排气系统进行电子循环控制的液化石油气叉车）为例对此类产品作一简单介绍。
一、LPG叉车简介
    LPG是英文liquefied petroleum gas的首字母缩写，意为液化石油气。LPG叉车分为单、双燃料两种车型，单燃料叉车只能以LPG为燃料；双燃料叉车既能以LPG为燃料，也能以汽油为燃料。可以完成普通叉车的各种工况的应用。
    以LPG作为车用替代燃料的研究始于二次大战后，经过几十年的发展，LPG叉车行业颇具规模。一些世界的知名的叉车公司如林德、丰田、日产、海斯特等都加入了开发行列，使用的液化气装置散件都是美国IMPCO公司生产（2001年数据），不同的是部分企业的散件集成是由企业自己完成，不都像HELI公司直接从美国购买认证过的集成件。近年来，为了适应环境保护的主方向，LPG叉车技术趋于成熟，尤其采用先进的机电技术的计算机技术后使其安全性和控制性得到很好的保证。HELI与HANGCHA公司推出装有机电技术的闭环液化气叉车，可以通过美国2004年最严格的环保法规的检测。国内有些LPG叉车应用汽车的转换装置直接应用改装，不能较好的针对工程车辆的恶劣工况设计，所以故障点较多。
二、液化石油气的基本知识
     液化石油气是提炼石油或天然气过程中产生的副产品，其主要成分是丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10），平均比重在0.546 (15℃)，平均空然比为15.6（汽油空然比为14.7），气体无色、无味、无毒，但高压易燃。人体吸入气体会感头昏，接触石油气液体会造成肢体冻伤。
 液化石油气呈两种状态存在：加压或降温均可使其呈液态（便于运输及使用）；减压或升温均可迅速汽化，在－42℃就会挥发汽化，膨胀270倍。丙烷辛烷值为125，丁烷辛烷值为91（汽油辛烷值为87）。
三、液化石油气叉车的优缺点
优点:1、大大减少废气排放，使用LPG与汽油相比，其排放的CO要减少80%,HC要减少75%,NOx也有明显下降，对环境保护起到了积极的作用。
    2、有利于改善发动机的润滑状况。使用LPG作燃料，由于进入发动机的混合气为干式混合气，故不会出现使用汽油时那种汽油雾化不佳，并且因燃烧时极少积碳,润滑状态好可延长发动机的使用寿命一倍以上，同时也使机油的使用时间延长，降低发动机的维护费用。
    3、有利于改善发动机的工作状况。由于LPG 的主要成份是丙烷，其抗爆性能极好，辛烷值达到120以上，不易发生爆震现象，能明显降低发动机的噪声，同时由于燃烧充分并不结碳从而大大延长发动机的大修时间，可节约维修资金50—80%。
    4、有利于降低燃料成本、根据理论测算和实践证明，一升汽油和一升LPG所跑的里程基本相同，每升LPG的价格比汽油便宜1.5—1.6元。重负荷强度下：
叉车每天连续工作8h,需40升汽油，平均汽油价5元人民币/升（内地油价5.2元左右/升，西北、沿海油价4.9元左右/升），综合每天需花费200元人民币油费。
叉车每天连续工作8h,需20公斤液化气（密度比为0.52），平均气价3.4元人民币/升，综合每天需花费131元人民币燃气费用，可见大约节约汽油成本的1/3，并且随着国家的燃油税政策的逐年加码，经济效益是十分显而易见的。
5、有着可靠的安全性。由于整个“燃料装置”的各个部件是美国IMPCO公司定点生产的，经过精密的设计和严格的测试，性能安全可靠。同时由于液化汽的着火点比汽油高，汽化潜热大，具有自我冷却作用，因此大大增加了它的安全性。钢瓶经过了物理试验、水压试验、爆破试验、冲击试验、坠落试验、火烧试验、枪击试验、渗透试验、运行试验，且装有防爆装置，可以确保安全
6、对于双燃料叉车由于备用两种燃料，使该型叉车的工作时间提高一倍左右。
当然，任何事物都有其二重性，叉车使用LPG作燃料也存在着一定的缺点。这主要表现为一是启动加速及爬坡时显得动力差一些；对于双燃料液化气叉车，由于出厂前保留原汽油发动机的各项参数（怠速及点火正时），所以可以恰当好处的满足汽油作为燃料时的各项工况，双燃料液化气叉车用汽油燃烧时的各项基本参数与普通同类型汽油机叉车没有不同。因为原汽油发动机的各项参数（如怠速及点火正时）不作改变，因此相对于液化气状态而言，无法发挥其最大效能，其结果是叉车用LPG作为燃料时的功率输出比原汽油机低，直接影响叉车的输出功率、最大牵引力、爬坡性能、行驶速度，其原因是液化气的燃料特性与汽油燃料有很大不同（如空然比、燃烧速度、热能含量等）。
四、液化石油气叉车原理图

     LPG叉车分单、双燃料两种系统，二者在系统结构上略有不同，双燃料叉车保留了汽油化油器，并增加了燃油切换开关。我们仅以双燃料系统结构图示为例说明一下LPG叉车的结构系统（参见上图）。其作用原理为：LPG贮藏在钢瓶内，叉车发动前，打开钢瓶出口处的手动开关。液态LPG将通过过滤器/真空切断阀，一方面将流过液态的LPG中的杂质去除，另一方面在内燃机因故停止运转时，其来至化油器之真空讯号消失，内部阀门将立刻关闭，切断LPG流通。LPG流至汽化器/调压器时，LPG在此受热汽化变成气态，且通过两次减压才达到内燃机运转时的压力状况，但其内部阀门仍处常闭状态，只有内燃机运转时造成真空吸力时才开始流出，其汽化过程需吸收大量热量，为防止装置结冰，必须将发动机的热水导入汽化器/调压器。此时气态的LPG进入LPG混合器，此间LPG将与干净的空气以一定比例的混合后成为可燃气体进入发动机燃烧室，发动机得以正常运转并对外做功。双燃料系统在选择燃烧汽油时，只需打开燃油切换开关，系统将通过电磁阀自动关闭LPG供给系统，汽油供给系统就可以正常运转工作。
五、LPG叉车系统的主要部件作用：
以LPG叉车双燃料车为例对双燃料叉车的主要件作一简单介绍：
    液化气钢瓶——属于车载钢瓶范畴，国内应符合GB17259-1998国家标准，它由瓶体和阀件组成。LPG钢瓶一般应具备出液限流、充液限充、安全泄放及液面显示等四项功能。内部通过安装超流阀，当外部LPG管道破损时而造成LPG大量外泄时，此阀门可迅速关闭，实现出液限流；在充液时，内部装双逆止阀,当内部气体充到80%时，双逆止阀动作可切断并停止充气；安全释压阀设定一定的启喷压力，当内部气相组织的压力超过此设定压力时，能泄放内部的气体，以保证安全；通过浮球式液面计可以观察到罐内的存量。
    目前国内液化气钢瓶所用的阀体有两类：组合阀和分体阀。
    汽车行业基本都使用的是组合阀，其优点是：故障率低，价格便宜。目前常飞钢瓶厂生产的叉车钢瓶属于此类。
    分体阀的优点是：充气速度快，操作简单，目前许多国外叉车企业在中国使用的也有此类钢瓶，叉车钢瓶有哈建成钢瓶，被海斯特公司、林德公司等采用。HELI公司两种配置都有，供用户选择。
    其钢瓶所用的充气接头有两种形式：外卡式和内卡式，叉车适用内卡式接头，如意大利罗瓦托等产品，比较容易适应国内车用加气站使用，通用性强。
LPG转换装置主要包括以下几个主要部件（以双燃料为例）
    过滤器及真空切断阀—— 配置有大容量过滤面积，专门针对中国气质杂质较多的国情配置。可以有效延长使用时间和提高过滤精度，进气阻力小，过滤网片除去LPG中的杂质，避免进入下游汽化设备中造成阻塞；同时起到当内燃机因故停止运转时，其来自化油器之真空讯号消失，内部阀门将立即关闭，切断LPG流通，为LPG转换装置的必备设备，是IMPCO叉车燃气系统的第一道安全锁。有些公司配置的是小过滤器，价格低，特点是过滤面积小，使用寿命少和过滤速度低，进气阻力大，真空切断阀安装在汽化器及调压器上，切断气源的时间相对滞后。
    管道安全阀——因在LPG管道系统内如有残液存在，以防其受热而膨胀导致管路爆裂，必须装有管道安全阀达到26.4公斤的压力时会自动启喷泄压，以保安全。为LPG的一个安全设备。
温控器——具有保持热水温度在一定的范围之内，使LPG能正常地吸热汽化。既保证液化石油气不至于过热而在汽化器中直接裂解和汽化器壳体破坏，又保证冬天的环境中仍能使液化石油气持续汽化。也是LPG的一个安全设备。
     汽化器及调压器（又称蒸发器）——蒸发减压器能将液化石油气压力由高压变成负压，将2.2Mpa的液化石油气减为负50mm水柱，LPG在此受热汽化成汽态，同时减压，但内部阀门处于常闭状态，当发动机运转造成有一定的真空吸力时，LPG才流出，是IMPCO叉车燃气系统的第二道安全锁。它利用发动机循环水对其加热，能够克服减压节流时产生的低温冷冻现象。
     混合器——将气化了的LPG按15.6：1的比例与空气混合成可燃气体供发动机工作，同时怠速空燃比及动力空燃比也通过它来调节控制。它的混合器阀门常态是关闭的，是IMPCO叉车燃气系统的第三道安全锁。
    电磁阀——按驾驶员的意图分别使用两种燃料时的切换装置，分别是汽油电磁阀和燃气电磁阀，两者通常为常闭状态。
六、美国IMPCO科技公司燃气叉车系统的特点
     美国IMPCO公司产品的产品取得了美国最权威机构UL认证（所有关键件上均有UL认证标识），世界范围内整机销售畅通无阻。
     国内燃气企业的燃气系统为了使价格低廉，都是采用文丘里结构的简易混合器搭配在叉车上使用，极容易造成回火的事故。那么文丘里和IMPCO公司的比例式混合器之间的差异在哪里呢？
文丘里式结构简单，不能精确控制，必须要客户经常调试，启动困难，燃气经济性差，由于文丘里结构属于开放式阀门，没有锁闭功能，也就没有了安全保障功能。由于叉车的时速低，并且密封性高于轿车，回火就容易导致整车起火的事故。但由于文丘里的采购成本只有40RMB左右，价格优势非常明显，在许多叉车主机厂不知情的情况下，一些国内燃气配套公司采用了鱼目混珠方式，强行搭配在系统内，赚取超额的利润。
    IMPCO公司的比例式混合器在任何工况下始终向发动机提供最佳空燃比的可燃混合气体（备有自动可调式的活塞式燃气阀门）。平时燃气阀门关闭，具有熄火自动断气，回火保护的特点。易启动、性能稳定、经济性强是IMPCO比例式混合器的特点。    

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