1、CNG 改装及使用安全近年来，世界汽车工业面临着石油枯竭和环境污染日益严重两大难题，这驱使各国相继制定日趋严格的排放法规，在不断改进发动机的同时，也在积极开发新能源，寻找代用燃料。在众多代用燃料汽车中，天然气汽车具有排放污染低、运行费用低、安全性能高、社会效益好等优点，因而倍受人们的青睐。据资料显示，2003 年我国已成为世界上第二大能源消耗国。由于我国石油资源贫乏，可开采年限只有世界平均开采年限的一半，从 1993年起我国已开始向国外进口原油，而天然气资源相对丰富，可开采年限远高于世界平均开采年限。所以，加速我国天然气汽车的开发和应用，以适应我国的能源资源储量结构，减少对国外原油的依赖以及对
2、城市大气的污染，实施我国 21 世纪可持续发展战略等都具有深远的历史意义。目前，在国内，具有较丰富天然气资源的各大中城市都在大力发展天然气汽车（主要以 CNG/汽油两用燃料改装汽车为主） ，且发展势头越来越快。但在这大好形势的背后，也带来了一些安全方面的忧患，这就是一些 CNG/汽油两用燃料汽车驾驶员和具有资质进行改装天然气汽车的改装厂管理人员和技术工人，由于对其使用和改装有关技术了解不深，往往在具体改装和使用过程中，留下了一些不容忽视的安全隐患，这给大力推广使用天然气汽车带来了诸多负面影响。对此，笔者拟就目前安全隐患主要存在的各种形式以及如何进行有效的预防，从技术层面上谈谈自己的研究体会，以
3、供同行们参考。1 气瓶及固定架的紧固气瓶与固定架、固定架与汽车基础件（限指车内安装）之间的紧固尤为重要。若它们之间出现了松动，就意味着气瓶与出气端的高压管之间有拉扯甚至发生松脱，或与其它物件碰撞的现象发生，其后果的严重性是不言而喻的。有关技术标准严格规定：气瓶安装必须牢固，支架和气瓶必须在上、下、前、后、左、右 6 个方向能承受 8 倍于满载气瓶重力的力，紧固件不得松动，气瓶与卡箍不得有相对位移等。但就目前所观察的情况来看，部分改装厂对以下情况未引起高度重视：（1）固定卡箍紧固处螺栓忽略安装防松装置。他们误认为，放松装置可有可无，只要螺栓拧紧就行了。我们知道，单纯用普通螺栓来固定，在振动载荷作
4、用下是不具备良好自锁性能的。因此，凡是连接处有振动的情况，都应重视采取加装弹簧垫圈或自锁式螺栓等防松措施，从而方可保证在振动载荷作用下螺栓不至于出现松动。（2）气瓶卡箍用材不规范，用于作卡箍的扁钢厚度有的选得过薄。厚度选薄一点，虽然节约原材料，但卡箍夹紧处的扁钢一经弯折（用于夹紧螺栓的安装） ，由于薄而保持原有弯折状态的刚度就弱。一旦卡箍夹紧处的螺栓拉紧后，在静态时，虽然还看不出有松动的迹象，但在长期上下振动力的作用下，由于附加动载荷的作用也有可能使扁钢弯折处产生塑性变形而丧失卡箍的夹紧作用。故应严格按技术标准选材，其扁钢厚度应以不小于 4mm 为宜。此外，为增强弯折处的刚度，建议采用图 1
5、如示的结构。（3）卡箍夹紧处预留间隙不合理，不是太大，就是太小。若太大，一来减少了起摩擦作用的接触环带长度，不利于对气瓶的夹紧；二来也容易造成夹紧螺栓因偏载，使其容易产生折断，从而丧失夹紧力。若太小，有可能造成还未达到规定的夹紧力时，其卡箍夹紧处开口间隙就已消失，螺栓拧得再紧也无助于对气瓶夹紧力的提高。所以，合理的上下卡箍夹紧处预留间隙应是在保证夹紧力的前提下，尽量不要过大。（4）卡箍内圆弧面有的靠手工弯制而成，难以保证各个卡箍内圆弧面半径的一致性。我们强调内圆弧面半径的一致性有两个好处。一是使卡箍与气瓶外圆周很好地接触，有利图 1 气瓶卡箍于夹紧力的提升，同时，也有利于气瓶在圆周方向上的受力
6、均匀；二是在用拧紧螺栓的力矩值来间接保证实现气瓶在规定的 6 个方向上承受规定的静力而不出现气瓶与卡箍间有相对位移的目的时，就有了同一的先决条件。否则，如果气瓶左右卡箍内圆弧面半径不相等，而又采用相同螺栓扭力来实现夹紧时，其左右卡箍对气瓶的夹持力是各不相同的。因此，改装厂应针对不同外径的气瓶设计出与之相适应（要考虑橡胶垫厚度的影响）的内圆弧卡箍，且制造时必须用模具来加以保证。（5）气瓶与卡箍之间的橡胶垫不规范。采用橡胶垫，可起到隔振作用，还可起到增加摩擦力，防止气瓶窜动的作用。据笔者发现，有的改装厂，用汽车内胎橡胶皮简易充当了事。这样做有 3 个坏处。一是虽然看起来节约，但由于其垫带左右两端未
7、有翻边结构，在装配时就很难保证与卡箍对中。二是在使用中，由于微动容易使橡胶垫产生左右轴向滑动。一旦橡胶垫从卡箍中松脱，那么卡箍对气瓶将丧失夹紧作用，气瓶将会产生轴向窜动，其危害性除以上已涉及到的外，就缠绕瓶而言，卡箍还会对气瓶缠绕层起破坏作用，气瓶的安全性将会大大削弱。三是内胎橡胶皮过薄，隔振效果差。所以，垫带不宜选得过薄，也不宜用汽车内胎来充当，而应该采用专门生产的有一定厚度的、两端带有翻边的垫带（图 2） 。（6）在舱内布置气瓶时，其固定架采用螺栓与汽车基础件相连接时，有的厂家往往忽略连接处汽车基础件的强度和刚度问题。同用于作卡箍的扁钢厚度偏薄产生的危害一样，若汽车基础件对应连接处强度和刚
8、度偏弱，在连接螺栓拉力以及工作中的振动力影响下，势必会产生断裂或变形，气瓶固定架的固定作用就难以得到保证。因此，若连接处基础件强度和刚度偏弱，就应该在采取了加强措施后，再来考虑连接气瓶固定架问题。2 充气阀充气阀是加气站与车用气瓶组的充气接口。在其装置上设有一防尘塞。当需要充气时，应先将防尘塞从本体中抽出，然后再将加气枪头插入到充气阀气口中才能进行加气。由于需要经常充气，防尘塞被拉出的次数也就很多，因此其与本体相连的金属链绳或连接胶带就很容易断裂。面对这种情况发生，有的用户往往不采取及时的补救措施，听之任之，防尘塞掉了也无所谓，以为无非是没有防尘效果而已。殊不知，防尘塞不仅可起到防尘作用，而且
9、一旦截止阀漏气时还可起到密封天然气的作用，从而可加强使用中的安全性。3 高压表高压表的作用是监视气瓶内天然气压力；指示充装和车辆运行时燃气储量；指示每100km 或某路段燃料耗量；显示气温以及管线泄露等因素变化，保证车辆安全、节能运行操纵的重要装置。此外，它与气量显示灯指示的压力若不一致，还可及时提醒驾驶员调整或更换气量显示器，或者更换压力表。在改装过程中，由于装置受空间所限，有的厂家未充分考虑到使用者观察压力表的方便，往往将高压表安在了极不容易观察的地方，致使高压表形同虚设。另外，就使用者而言，也未对高压表的安全作用引起足够的重视。据笔者发现，有的使用者，对其车辆的高压表示读表面堆积了一层厚
10、厚的尘埃、指针已无法识别的现象，也无动于衷，在他们看来，这似乎与安全问题没有多大关系。此外，笔者还发现，有的高压表示读表面直径过小，也易引起示读困难，加之尘埃影响，又给示读带来极大不便。因此，建议：高压表示读表面可适当加大；为防尘埃的影响，还应设置可翻折的表盖，观察时可翻开，不用时可关闭。显然，这样的设计既可以做到有效防尘，又可起到保护高压表表面的作用。4 低压管线的安装图 2 橡胶隔振垫低压管线的作用是将减压调节器输出的低压天然气输送到混合器输入口。在改装过程中往往会忽视以下两方面的问题。一是长度的随意性。若留得太长，除不经济以外，一旦发动机工况发生变化，其减压调节器反应会变得迟钝；若留得太
11、短，一点余量也不留，一旦发动机工作产生振动时会影响到减压调节器的正常工作。因此，在保证减压调节器正常工作的前提下，软管应尽量短些。二是软管与相邻部件有的未采取隔离措施。软管与相邻部件接触会产生相互摩擦，一旦软管被磨穿，大量天然气被泄漏，其后果是严重的。因此，应严格按照改装技术条件，对与软管相邻的部件进行隔离。5 减压调节器的安装减压调节器是用来将气瓶中的高压天然气变为混合气工作所需气体压力的装置。目前，就安全而言，在改装时容易忽视以下两方面的问题。一是减压调节器与支座的连接，未采用自锁措施来防止螺栓的松动；二是未按规定扭力固紧。若扭力过小，达不到固紧效果；若过大，对于某些结构的减压调节器将会严
12、重削弱其壳体强度。若在使用中造成壳体开裂，天然气的泄漏造成的危害是非常可怕的。减压调节器连接处螺栓的防松和按规定扭力进行固紧，是每一个改装厂都应高度重视的。6 气瓶超压使用目前，有些地区天然气加气站建设跟不上 CNG 汽车的发展速度，加气难已成为制约CNG 汽车发展的主要原因。遇上高峰期，排队等候加气的时间需 1h 多，这在有些城市不是什么新鲜事。 “加气、加气，让人生气。 ”已是当地驾驶员的普遍的抱怨。因此，为了加一次气能多跑一段里程，加之加气站管理的疏忽和员工素质低下等问题，一部分加气站职工在驾驶员的要求下，将天然气压力加到大于 20MPa（规定不能超过 20MPa）的情况时有发生。气瓶在
13、超压状态下使用是非常危险的，所以，应该严令禁止。另一方面，从技术层面来看，应在加气站加气设备中设置一自动限压充气装置，从而可在源头上确保不发生超压充气的现象。7 其它除以上 6 个方面的安全隐患应引起足够的重视外，对于以下几方面的改装和使用中存在的问题也不能等闲视之。（1）高、低压天然气管和电线线束在穿越墙板孔时，一定要加装保护性胶套，这样可有效避免各管线和电线线束不至于被墙板划伤造成漏气、漏电，进而产生燃烧的现象。（2）由于大多数轿车的充气阀设在发动机舱内，且蓄电池也往往设在其中。为避免在加气时，加气枪与蓄电池裸露在外的正极桩头偶然相碰而产生短路燃烧的情况，改装厂应设法在蓄电池盖上可靠地垫上
14、一层绝缘垫（但要注意保证加液孔盖气孔的通畅） ，以防止加气枪与蓄电池正极桩头相碰。（3）考虑到车架、车身在工作中产生的弹性变形以及温度等的影响，在气瓶组管线间以及靠近减压调节器处的管线应设有抗振弯，不要因怕麻烦而忽略不做。（4）对于将气瓶安置在行李箱中的，一定要注意卡箍、固定架等表面的棱边以及锁紧螺栓尾部锋利部暴露在外的问题。因这些问题被忽略，往往有可能导致乘客的行李被这些尖锐物损伤，而引起不必要的索赔纠纷。另外，行李箱中的物品若不固定其位，在车辆行驶中，由于物品在其内来回晃动，有发生物品与气瓶出口端高压管或导流管相碰撞的可能，这也是一种安全隐患。因此，建议凡是将气瓶安装在舱内的，都应该设法在气瓶外安装安全隔离栅。以上有关 CNG/汽油机两用燃料汽车改装和使用中出现的安全隐患及预防措施，是针对目前在推广使用中已暴露出的主要问题提出来的。这些问题往往很容易被忽视，但却涉及到重大安全问题。只有不断加强宣传，才能够引起相关人士的高度重视；只有不断学习，强化管理，严格遵照技术规范，才能够促使天然气汽车在确保安全的前提下得以快速发展。（作者工作单位：重庆交通学院）
