【文章內(nèi)容簡介】 按照目前機(jī)動車的發(fā)展趨勢，2010年我國機(jī)動車排氣污染在城市大氣污染中所占的平均比例將達(dá)到79％，從環(huán)境變化的趨勢分析，如果不能有效控制機(jī)動車污染，到2020年，我國661個(gè)城市中將有400個(gè)城市的環(huán)境空氣污染會從煤煙型轉(zhuǎn)化為機(jī)動車污染型。 良好的經(jīng)濟(jì)性國際上天然氣貿(mào)易的歷史數(shù)據(jù)及價(jià)格走勢表明，天然氣較燃油、液化石油氣等具有一定的價(jià)格優(yōu)勢，而且國家發(fā)展和改革委員會能源研究所等單位在2006年《中國天然氣發(fā)電政策研究綜合報(bào)告》中指出：“盡管天然氣價(jià)格也受國際能源供需形勢的影響，但影響沒有石油大，按等熱值計(jì)算，天然氣(包括LNG)在價(jià)格上比石油有優(yōu)勢”。同等熱量下，天然氣價(jià)格較原油低30％左右，因此推廣使用液化天然氣汽車具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。2 天然氣汽車技術(shù) 天然氣的特性天然氣以甲烷為主要成分，隨產(chǎn)地的不同，甲烷的含量為83%～99%，由于組成的變化，理論混合比、發(fā)熱量也將發(fā)生差異，常見的天然氣特性主要有以下幾點(diǎn)：， kg／m179。, kg/m179。，可見，天然氣密度遠(yuǎn)比汽油蒸汽小，而且低于空氣密度，泄漏的氣體很快會在空氣中散發(fā)，不容易形成爆炸氣體；℃，與常溫下處于液態(tài)的汽油與柴油的搬運(yùn)和存儲方法有很大的差異；，十六烷值為0，所以只能點(diǎn)燃，不能壓燃；，天然氣本身是氣態(tài)，與空氣混合均勻，燃燒完全，不結(jié)炭，可提高熱效率10％以上；，因而比人工煤氣耐用；，其燃燒所造成的污染僅為石油的1/煤炭的1/800；，按近幾年的勘察情況看，天然氣的儲量比汽油的多，世界上的天然氣大約可以開采60年，而石油大約可以開采40年。而我國的天然氣可以開采上百年，而石油只夠開采20年。 天然氣汽車的特點(diǎn) 天然氣汽車存在的優(yōu)點(diǎn)天然氣作為汽車能源的突出優(yōu)點(diǎn)是：汽車發(fā)動機(jī)不必做大的變動就可直接使用，而且由于天然氣的主要成分是丙烷和丁烷，它們在發(fā)動機(jī)內(nèi)可以充分燃燒，與使用汽油車相比，天然氣汽車顆粒物排放幾乎為零，NO、CO和THC的排放也顯著降低，從而使汽車所排放的有毒氣體成分大大低于汽油發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)汽車。天然氣的價(jià)格比汽油便宜，約是汽油的一半。天然氣的辛烷值比汽油高，高達(dá)130，燃用天然氣比燃用汽油時(shí)許用的壓縮比高2～4個(gè)單位，相應(yīng)的理論熱循環(huán)熱效率可以提高7％～12％。此外，天燃?xì)馀c空氣的混合氣形成質(zhì)量比汽油與空氣的好，燃燒的完全度高，有利于熱效率的提高。， 按熱值算，l立方米天然氣相當(dāng)于0．8l升汽油，因此天然氣要比汽油便宜。壓縮天然氣汽車是城市公交車及出租車改裝的首選車型，下面以出租車為例說明壓縮天然氣汽車的經(jīng)濟(jì)性。如果出租車的改裝費(fèi)用為4000元，壓縮天然氣與汽油的經(jīng)濟(jì)比較如表l、表2所示。從表中可以看出，使用壓縮天然氣后，以每日行駛200km 計(jì)算，月節(jié)省燃料費(fèi)為1300元左右，改裝費(fèi)用可在3個(gè)月左右收回，則以后每年可節(jié)約燃料費(fèi)10000元左右。從此可以看出，使用壓縮天然氣的經(jīng)濟(jì)性是非常良好的。表1 小轎車使用壓縮天然氣、汽油的比較燃料種類單車日行駛里程/KM價(jià)格行駛100KM燃料消耗量單車日耗燃料費(fèi)用/元單車日節(jié)約燃料費(fèi)用/元汽油200—天然氣200179。179。表2 壓縮天然氣、汽油熱值比較燃料熱值價(jià)格按熱值計(jì)算價(jià)格/（元MJ）汽油天然氣179。179。三. 排污少天然氣的燃燒比較完全，故排放物當(dāng)中CO比汽油低9O％，HC低5O％，微顆粒低40％。天然氣的熱值低，燃燒溫度較低，故排放濃度小30％，天然氣中含硫量極少，低70％，鉛的排放也幾乎為零，在發(fā)熱量相同時(shí)排氣中的低23％。1）天然氣含硫量少，所以燃燒后的硫化物腐蝕性減輕，提高了壽命；2）天然氣以氣態(tài)供入氣缸對氣缸壁的沖刷作用小，對潤滑油的污染輕，使損害減輕。，可減少50％1）天然氣以氣態(tài)形式存在不會稀釋液態(tài)的潤滑油，使換油周期增長，1萬公里可換潤滑油一次。2）天然氣燃燒完全，所產(chǎn)生的積炭少，使火花塞、活塞環(huán)壽命增長。不存在汽油所面臨的汽油霧化、蒸發(fā)、管壁油膜等不穩(wěn)定因素的影響，混合氣濃度易于滿足工況要求。NGV系統(tǒng)設(shè)有緊急切斷、安全放散；充裝限制、超流量自動截止等裝置，不易泄漏和爆炸燃燒。天然氣汽車可以像汽油車一樣安全運(yùn)行。 天然氣汽車存在的缺點(diǎn)天然氣與汽油相比，混合氣的熱值低(天燃?xì)猓諝饣旌蠚鉄嶂禐?．36MJ／m179。，汽油／空氣混合氣熱值為3．82MJ／m179。)，動力性下降20％。lm179。常壓天然氣裝入2OMPa的儲氣瓶中，約占5 L 容積。要保證相同續(xù)駛里程，天然氣汽車的儲氣瓶的體積要比汽油箱就要大許多，同時(shí)增加了布置上的難度。天然氣汽車的一些部件如儲氣瓶、安全閥等成本較高。對于采用較多的兩用燃料汽車，在原車的基礎(chǔ)上則要增加一套數(shù)千元到數(shù)萬元人民幣不等的天然氣改裝供氣系統(tǒng)部件。全世界的天然氣汽車多達(dá)480多萬輛，建成的加氣站約有3000多座。建一座加氣站約需500～l000萬元人民幣，要推廣天然氣汽車，必須要有完善的加氣網(wǎng)絡(luò)，因此需要投入大量的資金。 天然氣汽車改裝天然氣可以用壓縮天然氣（CNG）和液化天然氣（LNG）的方式在內(nèi)燃機(jī)中加以利用，由于天然氣汽車的沸點(diǎn)很低（162℃），液化困難，所以目前大部分以CNG的方式利用。在CNG的利用方面，目前以在用車改裝為主，而改裝的車輛又以汽油車為主。 天然氣汽車的構(gòu)成CNG汽車一般是在原汽油車上增裝高壓天然氣儲氣瓶、充氣閥、減壓調(diào)節(jié)器、天然氣空氣混合器、燃料選擇轉(zhuǎn)換開關(guān)，點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)器、電磁閥及配管接頭等部件組成，成為兩用燃料汽車。視汽車類型設(shè)置不同規(guī)格和個(gè)數(shù)的儲氣瓶，如客車設(shè)五只氣瓶，每支水容積5OL， kg，工作壓力20MPa，179。用來給儲氣瓶充氣的裝置。內(nèi)裝止回閥，只允許氣體進(jìn)入，而不能外泄。在充氣嘴孔的下端有一微型開關(guān)，用電線與發(fā)動機(jī)起動開關(guān)相連。當(dāng)充氣嘴插入時(shí)，微型開關(guān)自動斷開，可避免啟動發(fā)動機(jī)。減壓調(diào)節(jié)器為鋁合金鑄件，然后輸送到天然氣空氣混臺器?；旌掀魇菍⑻烊粴馀c空氣按最佳比例均勻混合，使天然氣充分燃燒。該開關(guān)安裝在駕駛室內(nèi)，只有汽油和天然氣兩檔，司機(jī)可方便地任意選擇一種燃料。因天然氣的辛烷值比汽油辛烷值高，燃燒時(shí)間充足才能完全燃燒，故天然氣的點(diǎn)火提前角一般比汽油提前11～l6186。反過來，如按天然氣給定的點(diǎn)火提前角，當(dāng)汽油燃燒時(shí)會出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象。因此，安裝點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)器可以保證兩種燃料完全燃燒。國外為電腦自動控制，可使系統(tǒng)達(dá)到天然氣與空氣最佳混合，使其完全燃燒。 汽油車改為CNG汽車使用天然氣作為發(fā)動機(jī)燃料的工作原理與原來的汽油機(jī)相同，將高壓氣瓶中儲存的天然氣經(jīng)過減壓后送到混合器中與空氣混合，然后進(jìn)入氣缸。點(diǎn)火時(shí)仍然使用原汽油機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)中的火花塞點(diǎn)火，原汽油機(jī)的壓縮比不變，結(jié)構(gòu)基本不變，只是另外加上天然氣的儲氣瓶、減壓閥及相應(yīng)的開關(guān)，改裝費(fèi)用較低，而且仍可分別使用汽油和天然氣兩種燃料。雖然天然氣的抗爆性能好，允許在較高的壓縮比下工作，但在改裝時(shí)為了原發(fā)動機(jī)仍能使用汽油工作，故原發(fā)動機(jī)的壓縮比沒有改變，使用天然氣時(shí)發(fā)動機(jī)的功率要損失10% ～20%。為了減少功率損失，而在改裝時(shí)提高壓縮比，并改變點(diǎn)火提前角以適應(yīng)天然氣的工作需要，雖可減少功率損失，但再用汽油工作時(shí)會產(chǎn)生爆震，甚至不能工作，所以改裝時(shí)一般不改變發(fā)動機(jī)的壓縮比。汽油車改裝的天然氣汽車操作非常簡單，只需將燃料選擇開關(guān)置于天然氣一側(cè)，高壓天然氣就從氣瓶中經(jīng)高壓管線送到減壓閥，經(jīng)過兩級或三級減壓將天然氣壓力降至接近大氣壓，進(jìn)入混合器與空氣混合后進(jìn)入發(fā)動機(jī)，經(jīng)火花塞點(diǎn)火即可工作。氣瓶中的壓力不足時(shí)，要及時(shí)到加氣站加氣，一般加氣后氣瓶壓力應(yīng)達(dá)到20MPa，汽車可行駛250km左右。 柴油車改為CNG汽車柴油車的改裝有兩種方法：一是原柴油車的結(jié)構(gòu)不變，按電點(diǎn)火方式改裝，即按汽油機(jī)的工作原理工作，把原來柴油機(jī)的燃料系統(tǒng)全部去掉，壓縮比降低到天然氣能工作的數(shù)值。裝上天然氣燃料系統(tǒng)和電子點(diǎn)火系統(tǒng)，成為只燃燒天然氣的單燃料天然氣汽車。該方法比較簡單，技術(shù)也比較成熟，但不能再用柴油工作，而且發(fā)動機(jī)功率損失較大，只有原來柴油機(jī)的65%～70%第二種方法是原柴油機(jī)燃料系統(tǒng)不變，再加上上述天然氣燃料系統(tǒng)，一般壓縮比不用改變。發(fā)動機(jī)氣缸吸入空氣和天然氣的混合物后，由原來的柴油噴嘴噴入少量柴油用于引燃。柴油壓燃著火后，點(diǎn)燃天然氣和空氣的混合氣進(jìn)行工作，通常稱這種車為柴油/天然氣雙燃料汽車。雙燃料的工作方式不僅不會損失功率，而且由于天然氣的燃燒性能好，還能比原來的柴油機(jī)的功率略有增加，