【正文】 ........................................................................... 11 天然氣汽車功率下降的原因及對(duì)策 ............................................................................. 11 發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降的原因 .............................................................................................. 11 提高天然氣汽車功率的措施 ...................................................................................... 11 天然氣汽車的腐蝕與早期磨損及解決問題的措施 .....................................................12 天然氣汽車磨損的原因 ..............................................................................................12 減少腐蝕和磨損的措施 ..............................................................................................13 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 .............................................14 發(fā)展天然氣汽車所遇到的社會(huì)問題 ..........................................................................14 解決問題的方法 ..........................................................................................................14 4 我國(guó)天然氣汽車的發(fā)展趨勢(shì) .............................................................................................16 結(jié)論 .........................................................................................................................................17 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................18 致謝 .........................................................................................................................................19 1 緒論 1 1 緒論 天然氣汽車的定義 目前國(guó)外都在大力發(fā)展代用燃料汽車，全球已經(jīng)實(shí)際使用的代用汽車燃料有：壓縮燃天然氣 (CNG)、液化石油氣 (LPG)、甲醇、乙醇 電能等。 本科畢業(yè)論文 題目名稱： 我國(guó)天然氣汽車發(fā)展趨勢(shì)的研究 學(xué) 院： 交通建筑工程學(xué)院 專業(yè)年級(jí)： 學(xué)生姓名： 班級(jí)學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 二 00 八年 六 月 六 日摘 要 I 摘 要 隨著全球 汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車每年要消耗大量的石油資源并排放出大量的有害氣體，各國(guó)政府已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了能源的不足和生態(tài)環(huán)境的污染，提出了可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略。 天然氣汽車的使用是未來新能源汽車中較為成熟的技術(shù)，與其他新能源相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)，文章 講述了天然氣汽車的特 點(diǎn)和我國(guó)天然氣汽車的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了我國(guó)發(fā)展天然氣汽車的必要性， 就能 源問題和環(huán)保問題，針對(duì)性地討論了我國(guó)大力發(fā)展天然氣汽車的可能性，并提出了一些解決問題的方案 ， 同時(shí) 為我國(guó)發(fā)展天然氣汽車提出了可行的應(yīng)用建議。 CNG、 LNG 的原料為天然氣，故稱為天然氣燃料， 以此為燃料的 汽車稱 為 天然氣汽車 (NGV)。習(xí)慣上也將 LPG 與 CNG、 LNG 一起均稱為天然氣燃料，汽車也稱天然氣汽車。 天然氣汽車的發(fā)展 國(guó)外天然氣汽車的發(fā)展?fàn)顩r 隨著全球 汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車每年要消耗大量的石油資源并排放出大量的有害氣體，按目前人類消耗石油的速度，全球已探明的石油資源僅能使用四十年。天然氣作為汽車燃料于 20 世紀(jì) 30 年代初由意大利率先利用，到 1939 年意大利人就有 10000 輛汽車燃用天然氣。直到 1973 年第一次石油危機(jī)之后，人們才逐漸確認(rèn)了汽車燃用天然氣既經(jīng)濟(jì)又清潔且安全等優(yōu)點(diǎn)。 以天然氣為燃料的汽車在哥倫比亞越來越受青睞，該國(guó)使用的天然氣為燃料的汽車已達(dá)到 40 萬 輛，成為世界上第八大天然氣燃料汽車國(guó)。其中， 42765 輛為乘用車、 10124 輛為卡車 。天然氣汽車是在 20 世紀(jì)80 年代開始進(jìn)入日本市場(chǎng)。 2021 年11 月底，日本擁有天然氣汽車數(shù)量為 10000 輛；到 2021 年 12 月底日本天然氣汽車保有量超過了 30000 輛，天然氣加氣站數(shù)量達(dá) 324 座 。 國(guó)內(nèi) 天然氣汽車的發(fā)展?fàn)顩r 近年來，隨著國(guó)家和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，改裝天然氣汽車得到很快發(fā)展。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展， 交通運(yùn)輸及農(nóng)業(yè)機(jī)械對(duì)礦物燃料需求急劇增加，燃料緊缺程度加大，從 1986 年以后我國(guó) NGV 出現(xiàn)了良好的勢(shì)頭。 我國(guó)于 1998 年啟動(dòng)“空氣凈化工程清潔汽車行動(dòng)”后，我國(guó)天然氣汽車的發(fā)展速度明顯加快。其中，北京公交集團(tuán)已經(jīng)擁有安裝天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的公共汽車 2759 輛。 為控制機(jī)動(dòng)車排氣污染，重慶廣泛推廣壓縮天然氣汽車，并要求主城 區(qū)新增出租車、公交大客車均使用清潔能源，同時(shí)還加大對(duì)原來使用燃油的機(jī)動(dòng)車進(jìn)行壓縮天然氣改造。 發(fā)展天然氣汽車的必要性 能源的短缺 天然氣汽車是在環(huán)境污染日益加劇，車輛逐漸增多，能源短缺情況更加突出，天然氣資源不斷被開發(fā)出來的情況下提出的。但汽車每年要消耗大量石油資源，按目前人類消耗石油 的速度。而我國(guó)的石油探明總儲(chǔ)量為 33 億噸。從 1993 年起，我國(guó)就成為石油凈進(jìn)口國(guó)， 2021 年進(jìn)口 800O 萬噸。我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量大省山西省照現(xiàn)在開采速度最多只能開采 40 年。尋找新的汽車能源已成為當(dāng)今世界矚目的重大課題。近年來，我國(guó)機(jī)動(dòng)車行業(yè)發(fā)展迅速， 2021 年，我國(guó)成為世界上汽車第四大生產(chǎn)國(guó) 和第三大消費(fèi)國(guó)， 汽車產(chǎn)量達(dá) 700 萬輛，保有量 2925 萬輛； 2021 年我國(guó)摩托車產(chǎn)量達(dá) 1450 萬輛，居世界第一，保有量 5929 萬輛；農(nóng)用車年產(chǎn)量達(dá) 290 萬輛，保有量 2400 萬輛。 隨著機(jī)動(dòng)車保有量的持續(xù)增長(zhǎng)，全國(guó)機(jī)動(dòng)車污染物排放總量持續(xù)攀升。 2021 年 340 個(gè)城市環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，能夠達(dá)到二級(jí)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的城市不足 42％，三級(jí)和三級(jí)以下的城市高達(dá) 58％。據(jù)預(yù)測(cè)，按照目前機(jī)動(dòng)車的發(fā)展趨勢(shì)， 2021 年我國(guó)機(jī)動(dòng)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(shì)分析，如果不 能有效控制機(jī)動(dòng)車污染，到 2020 年，我國(guó) 661 個(gè)城市中將有 400 個(gè)城市的環(huán)境空氣污染會(huì)從煤煙型轉(zhuǎn)化為機(jī)動(dòng)車污染型。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。,而汽油蒸汽密度為 kg/m179。而我國(guó)的天然氣可以開采上百年，而石油只夠開采 20 年。天然氣的價(jià)格比汽油便宜，約是汽油的一半。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。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。從表中可以看出，使用壓縮天然氣后，以每日行駛 200km 計(jì)算，每日節(jié)省燃料費(fèi) 元，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。 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 /L — 天然氣 200 /m179。 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 /m179。天然氣的熱值低，燃燒溫度較低，故 XNO 排放濃度小 30％，天然氣中含硫量極少， 2SO 低 70％，鉛的排放也幾乎為零，在發(fā)熱量相同時(shí)排氣中的 2CO 低23％。 五 .維修費(fèi)用少，可減少 50％ 北華大學(xué)本科畢業(yè) 論文 6 1） 天然氣以氣態(tài)形式存在不會(huì)稀釋液態(tài)的潤(rùn)滑油，使換油周期增長(zhǎng)， 1 萬公里可換潤(rùn)滑油一次。 六 .怠速及過度工況運(yùn)行穩(wěn)定性好 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(dòng)截止等裝置，不易泄漏和爆炸燃燒。 天然氣汽車存在的缺點(diǎn) 一 .動(dòng)力性較低 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?3． 36MJ／ m179。)，動(dòng)力性下降 20％。常壓天然氣裝 入 2OMPa的儲(chǔ)氣瓶中，約占 5 L 容積，而與之等熱量的汽油 ， CNG所占容積等于汽油的 。 三 .汽車用戶的初期投資較大 天然氣汽車的一些部件如儲(chǔ)氣瓶、安全閥等成本較高 。 四 .建站費(fèi)用較高 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。 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。 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(chǔ)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。 二 .充氣閥 用來給儲(chǔ)氣瓶充氣的裝置。在充氣嘴孔的下端有一微型開關(guān) ，用電線與發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開關(guān)相連。 三 .減壓調(diào)節(jié)器 減壓調(diào)節(jié)器為鋁合金鑄件，可經(jīng)三至四級(jí)減壓把 20MPa 的高壓氣減至 或負(fù)壓，然后輸送到天然氣空氣混臺(tái)器。 五 .燃料轉(zhuǎn)換開關(guān) 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。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(huì)出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象。國(guó)外為電腦自動(dòng)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。點(diǎn)火時(shí) 仍然使用北華大學(xué)本科畢業(yè) 論文 8 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(chǔ)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。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(huì)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(dòng)機(jī)的壓縮比。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。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。發(fā)動(dòng)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。雙燃料的工作方式不僅不會(huì)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，實(shí)驗(yàn)證明，在高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)天然氣可替代 80%左右的柴油。 一． 天然氣汽車加 氣站的現(xiàn)狀 CNG 加氣站按加氣能力可分為大型、中小型和移動(dòng)式加氣站。 俄羅斯有加氣站 187 座，分為大型站 (可日加氣 500 輛車，配備 900m179。／ h 壓縮機(jī) 3 臺(tái)，加氣柜 6 套 )，小型站，另有綜合站、汽油、柴油的混合站 )加氣站的技術(shù)設(shè)備水平為中等。到 1997 年底，美國(guó)已有 CNGV 加氣站 l102 座， 4 萬 輛CNGV。 美國(guó) CNG 加氣站一般建在靠近天然氣管網(wǎng)的地方，加氣站系統(tǒng)具有先進(jìn)