【正文】 統(tǒng) 低溫工程 [J]， [11] 王立安 .大力發(fā)展和推廣應(yīng)用天然氣汽車 .城市燃?xì)?[J]， [12] 王俊尉 谷晉川 谷晉川 . 天然氣汽車與環(huán)境資源保護(hù) ，甘肅石油和化工 [J]， [13] 閻光燦 毛云龍 羅勤 .天然氣汽車的市場(chǎng)發(fā)展前景 .天然氣與石油 [J]， [14] 苑新華 . 天然氣汽車發(fā)展前景分析 .陜西汽車 [J]， 1997 年 2 期 [15] 王俊尉 谷晉川 楊萍 .天然氣汽車與環(huán)境資源保護(hù) 甘肅石油和化工 [J]， [17] Arthur Janssen， Stephan F. Lienin, Fritz Gassmann,Alexander Wokaun ， Model aided policy development for the market peration of natural gas vehicles in Switzerland，Transportation Research Part A 40 (2021) 316–333， Received 20 December 2021； received in revised form 29 June 2021； accepted 30 June 2021 [18] Anyogita, Amit ， Prakash, . Jain,A study of noise in CNG driven modes of transport in Delhi ， School of Environmental Sciences， Jawaharlal Nehru University, New Delhi 110067, India ， Received 1 June 2021 ； received in revised form 9 June 2021； accepted 28 July 2021 致謝 19 致謝 衷心感謝導(dǎo)師張恩元副教授對(duì)本人的精心指導(dǎo)。對(duì)充氣站實(shí)施補(bǔ)貼或免稅政策，促進(jìn)天然氣汽車使用環(huán)境的改善。聯(lián)系我國的實(shí)際情況，政府必須積極參與和支持天然氣汽車的關(guān)鍵制造技術(shù)方面的研究和開發(fā)，全面建設(shè)天然氣汽車使用所需要的配套基礎(chǔ)設(shè)施。以城市公交車輛為重點(diǎn)，以點(diǎn)帶面，穩(wěn)步推進(jìn)新能源汽車的示范與商業(yè)化。過去的改裝方向主要是氣、油混燃，即 兩用 燃料汽車，現(xiàn)在已傾向于高性能的單燃天然氣方向發(fā)展，無論車上轉(zhuǎn)換裝置，還是加氣站上設(shè)備技術(shù)都在不斷的發(fā)展和提高。 推廣天然氣汽車，過去是為了解決燃油短缺的問題，現(xiàn)在重點(diǎn)是解決大氣排放污染的問題。隨著改善生態(tài)環(huán)境的呼聲日益高漲，也更加促進(jìn)了我國加速發(fā)展天然氣汽車。 2021年 9月底我國私人機(jī)動(dòng)車保有量近 ，每年需要消耗大量的燃油，使我國的 供油缺口很大。 四 .將加氣站列入城市總體規(guī)劃 改車與加氣是兩項(xiàng)相輔相承的工作，沒有充足、方便的加氣站必將影響改車的3 天然氣汽車發(fā)展存在的問題及對(duì)策 15 積極性，在國內(nèi)大中城市土地資源普遍緊張的條件下，將加氣站納入城市總體規(guī)劃是合理布點(diǎn)和減少土地資源浪費(fèi)的有效措施。 三 .天然氣汽車轉(zhuǎn)換裝置及相關(guān)設(shè)施國產(chǎn)化 目前，國內(nèi)的天然氣汽車轉(zhuǎn)換裝置及相關(guān)配 套設(shè)施的開發(fā)與生產(chǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上需要。國家及地方各級(jí)政府應(yīng)建立相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)。 表 3 試驗(yàn)前后氣缸尺寸變化情況 車號(hào) 潤滑油類型 行駛里程/KM 汽缸尺寸 /mm 1缸 2缸 3缸 4缸 5缸 6缸 平均 026 ESO30汽油機(jī)潤滑油 43655 圓度 試驗(yàn)前 實(shí)驗(yàn)后 錐度 試驗(yàn)前 實(shí)驗(yàn)后 018 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油 52968 圓度 試驗(yàn)前 實(shí)驗(yàn)后 錐度 試驗(yàn)前 實(shí)驗(yàn)后 024 51984 圓度 試驗(yàn)前 試驗(yàn)后 錐度 試驗(yàn)前 試驗(yàn)后 北華大學(xué)本科畢業(yè) 論文 14 表 4 燃燒室部件蝕磨情況 車號(hào) 潤滑油類型 行駛里程 /km 燃燒室部件腐蝕及磨損情況 更換氣門次數(shù) 更換活塞環(huán)次數(shù) 氣門腐蝕狀況 氣門最大磨損量 /mm 氣門平均磨損量/mm 14 )10( ?km 026 ESC30汽油機(jī)潤滑油 43655 1 1 嚴(yán)重腐 蝕 018 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油 52968 0 0 正常 024 51984 0 0 正常 發(fā)展天然氣汽車所遇到的社會(huì)問題及解決問題的方法 發(fā)展天然氣汽車所遇到的社會(huì)問題 我國發(fā)展天然氣汽車才剛剛起步，因此，社會(huì)上普遍對(duì)發(fā)展天然氣汽車了解不多，支持不夠，尤其在征地、辦理審批手續(xù)、建站改車、改裝車輛行駛、年檢困難；建站改車投資大，政府沒有法規(guī)和經(jīng)濟(jì)上扶持政策，推廣天然氣汽車僅僅是企業(yè)行為很 難發(fā)展。 5 萬 公里行車試驗(yàn)表明，該潤滑油能有效防止硫化氫的腐蝕，減少發(fā)動(dòng)機(jī)磨損，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)大修期 1/2 以上。 三 .使用專門的天然氣汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油 使用天然氣汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油代替目前使用的汽油機(jī)潤滑油是防止天然氣汽 車發(fā)動(dòng)機(jī)腐蝕的有效措施，這種方法不但簡(jiǎn)便，而且不增加成本。 二 .采用耐腐蝕材料 采用抗硫化物腐蝕的金屬材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)也是防止腐蝕的一個(gè)重要措施。因此，對(duì)天然氣進(jìn)行脫硫處理是減少腐蝕和磨損的重要手段。天然氣汽車出現(xiàn)腐蝕和早期磨損的原因是由于天然氣中含有微量硫化合物 (硫化氫 )，引起氣缸、氣缸壁的腐蝕與磨損，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，使用壽命縮短，汽車大修期縮 短。 天然氣汽車的腐蝕與早期磨損及解決問題的措施 天然氣汽車磨損的原因 汽車以天然氣作燃料時(shí)，發(fā)現(xiàn)燃燒室部件明顯腐蝕，甚至曲軸也出現(xiàn)腐蝕，氣門、活塞環(huán)和氣缸磨損嚴(yán)重，與使用汽油時(shí)相比，汽車大修期通常要縮短 1/3 到1/2。同時(shí)，天然氣汽車專用發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑油可以有效防止氣門、活塞環(huán)等燃燒室部件的腐蝕與磨損，防止氣缸壓力下降引起的功率損失。對(duì)于 象 城市公共汽車那樣在固定線上行駛，天然氣供應(yīng)有保障的 汽車，應(yīng)當(dāng)提倡使用壓縮比與天然氣抗爆性相適應(yīng)的單一燃料天然氣汽車，充分發(fā)揮天然氣高壓縮比的特點(diǎn)，以提高汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率。因此壓縮比的提高有一定限度，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。如果 減小 發(fā)動(dòng)機(jī) 的燃燒室容積來提高 發(fā)動(dòng)機(jī) 的壓縮比，就可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，在一定程度上彌補(bǔ)部分功率損失， 這種方法是人們通常采用的一種方法。但充氣系數(shù)下降是由天然氣本身的性質(zhì)所決定的，從燃料方面顯然無法解決這一問題，唯一的解決辦法是采取進(jìn)氣增壓措施。另外，天然氣的熱值低也是影響天然氣汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降的一個(gè)重要原因。這種兩用燃料汽車為了兼顧使用汽油的需要，壓縮比提高較小或者沒有提高。天然氣汽車的應(yīng)用還處在起步階段，天然氣的供應(yīng)遠(yuǎn)不 象 汽油那樣普及，在這種情況下，專門設(shè)計(jì)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)汽車很難推廣。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比還必須與燃料的抗爆性相適應(yīng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造方面，決定發(fā)動(dòng)機(jī)功率的主要因素是發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，壓縮比越大，熱效率越高，有效功率就越大。在燃料性質(zhì)方面，汽油是液體燃料，而天然氣是氣體燃料。功率下降的結(jié)果，一方面導(dǎo)致汽車重載、爬坡或加速時(shí)動(dòng)力不足，另一方面導(dǎo)致燃料消耗相對(duì)增加，并增加污染物排放量。 天然氣汽車功率下降的原因及對(duì)策 發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降的原因 天然氣汽車使用中的一個(gè)主要問題是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率比使用汽油時(shí)有明顯下降。如把氣價(jià)輸入，在計(jì)價(jià)器上可顯示出每次加氣需要的款額。這一系統(tǒng)的另一 優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)汽車加氣高峰時(shí)，可以將儲(chǔ)氣瓶組的壓縮氣取出 58%，而同時(shí)從三組儲(chǔ)氣瓶取氣時(shí)，只能取出氣量 20%。給汽車加氣時(shí)，先從低壓氣瓶組取氣，當(dāng)壓力平衡后，再從中壓瓶組取氣，再待壓力平衡后，從高壓瓶組取氣。 5） 加氣機(jī) 加氣機(jī)由流量計(jì)系統(tǒng)、計(jì)價(jià)器和加氣系統(tǒng)組成。當(dāng)充氣管線壓力達(dá)到 22MPa 時(shí)，高壓瓶組的調(diào)壓閥開啟，先對(duì)高壓瓶組充氣，而高壓瓶組壓力升到 22MPa 時(shí)，中壓瓶組調(diào)節(jié)閥開啟，向中壓瓶組充氣，當(dāng)中壓瓶組壓力達(dá)到 22MPa 時(shí)，低壓瓶組調(diào)節(jié)閥開啟，向低壓瓶組充氣，當(dāng)?shù)蛪浩拷M壓力達(dá)到 22MPa 時(shí)，壓縮機(jī)就及時(shí)對(duì)三組瓶組充氣，當(dāng)瓶組壓力都充到 25MPa 時(shí)，壓縮機(jī)自動(dòng)停車。 4） 充氣順序控制部分 該系統(tǒng)能有效地實(shí)現(xiàn)按高、中、低壓氣瓶組充氣。把儲(chǔ)氣瓶組成這樣的三組，目的是為了讓儲(chǔ)氣瓶中有一組首先達(dá)到額定儲(chǔ)氣壓力，也就是先充高壓組，再中壓組，后低壓組，最后全部達(dá) 到儲(chǔ)氣額定壓力。 3） CNG 儲(chǔ)氣鋼瓶組 為了加快充氣和減少頻繁啟動(dòng)壓縮機(jī)，應(yīng)儲(chǔ)備一定體積的氣量，設(shè)有 CNG 鋼瓶組。國外有澳大利亞、加 拿大、新西北華大學(xué)本科畢業(yè) 論文 10 蘭、意大利、美國、德國、奧地利各公司的壓縮機(jī)，國內(nèi)以重慶壓縮機(jī)廠為主體，壓縮機(jī)大都是 v 型、四級(jí)壓縮、水冷、空冷固定、往復(fù)活塞式、少油潤滑。合格天然氣需進(jìn)行計(jì)量和調(diào)壓以保證進(jìn)氣壓力平穩(wěn)并防止超壓。 二． 加氣站一般有來氣處理調(diào)壓計(jì)量裝置、天然氣增壓壓縮機(jī)、 CNG 儲(chǔ)氣鋼瓶組、充氣順序控制系統(tǒng)、加氣機(jī)五部分。一套子母站系統(tǒng)包括母站、轉(zhuǎn)運(yùn)車、子站三部分。/h 的壓縮機(jī)，利用多組系統(tǒng)儲(chǔ)存 CNG，電子裝置操作電磁閥和圓頂裝載機(jī)，控制組與組間的自動(dòng)順序充氣，儲(chǔ)存氣體的利用率由 30%提高到 70%，并保證加氣站高峰時(shí)所有車輛幾分鐘內(nèi)快速加氣。另外，美國也有加裝 CNG、汽油和柴油的綜臺(tái)站。在遠(yuǎn)離天然氣管網(wǎng)的地方建 LNG/CNG加氣站，即由附近的天然氣液化廠運(yùn)來 LNG，直接為 LNGV 加注 LNG，或由 LNG 汽化后為 CNGV 加氣。加氣站加氣方法由以慢充為主發(fā)展到快充以及快、慢充結(jié)合法，加氣站的規(guī)模也視各地的具體情況有大、中、小型之分，配備的壓縮機(jī)在 21～ 28MPa 出口壓力下，每小時(shí)壓縮天然氣 34～ 3400m179。 美國自 l99O 年通過清潔大氣條例修正案后，在原有 萬輛 CNGV 的基礎(chǔ)上，以每年 5%～ 10%的速度增長(zhǎng)。／ h 壓縮機(jī) 5 臺(tái)，加氣柜 8 套 )，中型站 (可日加氣 3O0 輛車，配備 900m179。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)在國外有 3OO0 多座加氣站，其中以俄羅斯、意大利、美國和新西蘭等國的發(fā)展最為典2 天然氣汽車技術(shù) 9 型。 天然氣汽車加氣技術(shù) 天然氣汽車技術(shù)主要分為給汽車充氣的加氣站和汽車增裝的天然氣供給及減壓系統(tǒng)。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。該方法比較簡(jiǎn)單，技術(shù)也比較成熟，但不能再用柴油工作，而且發(fā)動(dòng)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。 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。汽油車改裝的天然氣汽車操作非常簡(jiǎn)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(jí)或三級(jí)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(dòng)機(jī)，經(jīng)火花塞點(diǎn)火即可工作。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(dòng)機(jī)仍能使用汽油工作，故原發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比沒有改變，使用天然氣時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率要損失 10% ～ 20%。 汽油車改為 CNG 汽車 使用天然氣作為發(fā)動(dòng)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(chǔ)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 。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。 六 .點(diǎn)火提前角調(diào)節(jié)器 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。 四 .天然氣空氣混合器 混 合 器是將天然氣與空氣按最佳比例均勻混合，使天然氣充分燃燒。當(dāng)充氣嘴插入時(shí)，微型開關(guān)自動(dòng)斷開，可避免啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)裝止回閥，只允許氣體進(jìn)入，而不能外泄。 一 .高壓天然氣儲(chǔ)氣瓶 視汽車類型設(shè)置不同規(guī)格和個(gè)數(shù)的儲(chǔ)氣瓶，如客車設(shè)五只氣瓶，每支水容積5OL，長(zhǎng)度 ，重量 kg，工作壓力 20MPa，可充氣 179。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2 天然氣汽車技術(shù) 7 為主。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 。對(duì)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。要保證相同續(xù)駛里程，天然氣汽車的儲(chǔ)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。 二 .儲(chǔ)氣瓶占用空間較大 lm179。汽油／空氣混合氣熱值為 3． 82MJ／ m179。天然氣汽車可以像汽油車一樣安全運(yùn)行。 七 .使用天然氣更安全可靠。 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(zhǎng)。 四 .發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命長(zhǎng) 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