天然氣汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

劉峰良

摘 要：隨著當前社會中汽車數(shù)量的不斷激增，汽車排放廢氣給環(huán)境造成嚴重的污染。加之全球能源危機，為了緩解能源壓力和生態(tài)環(huán)境壓力，世界各國的汽車工業(yè)生產(chǎn)商紛紛調(diào)整汽車能源結(jié)構(gòu)，研發(fā)新能源的汽車，例如天然氣汽車（NGV）、醇類燃料汽車、氫燃料汽車、電動汽車、太陽能汽車以及混合動力汽車等等。

關鍵詞：天然氣;燃料特性;發(fā)動機;性能;趨勢

1 前言

液化石油氣、氫氣、天然氣、太陽能還有醇類燃料等是常見的能夠代替汽油、柴油的代替燃料。由于我國的液化石油氣存量不足;甲醇和氫氣費用過高，且氫能的應用技術(shù)不十分成熟;地理和天氣氣候?qū)τ谔柲艿氖褂糜绊戄^大。因此，天然氣作為一種清潔的車用燃料，在替代汽油、柴油等常規(guī)化石能源上具有很大優(yōu)勢。

2 天然氣及其燃料特性

（1）天然氣。天然氣是指儲藏在地下的自然形成的混合的有機物，它的主要成分是甲烷。天然氣最大的特性就是在燃燒完結(jié)束之后沒有廢渣和廢水產(chǎn)生。是當前社會能源短缺情況下十分值得推廣、研發(fā)的一種清潔能源，具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

（2）天然氣的燃料特性。從可燃混合氣的形成來看，天然氣在空氣的混合過程中，更容易空氣相結(jié)合，形成可燃混合氣質(zhì)量更好。從自燃溫度來講，天然氣自燃溫度約540℃，所以安全系數(shù)高。從密度來講，其相對分子質(zhì)量低于空氣，在儲氣罐發(fā)生泄漏時會迅速擴散，不會沉積而增加其他危險性。從辛烷值上看，天然氣高達120，雖不及氫氣但也遠遠高于汽油和柴油。

3 天然氣汽車動力種類、特征及發(fā)展現(xiàn)狀

（1）天然氣發(fā)動機。天然氣發(fā)動機只燃燒天然氣不再使用汽油、柴油和其他燃料。從燃料供給方式來看，天然氣發(fā)動機依據(jù)燃料供給方式不同可以分為缸內(nèi)供氣方式和缸外供氣方式。其燃料供給系統(tǒng)與控制系統(tǒng)已經(jīng)從機械式、混合式發(fā)展成為控制十分精確的電子控制系統(tǒng)。

（2）天然氣汽油兩用燃料發(fā)動機。這種發(fā)動機有兩套互不影響的供應燃料的系統(tǒng)，一種供應汽油，另一套供應天然氣，并且在發(fā)動機工作的過程中，只能把其中一種燃料作為燃料使用。從該種發(fā)動機的燃料供給方式來看，當前市場上的發(fā)動機主要分為兩種，一種是從氣缸外部供氣，另一種則在缸內(nèi)供氣。

（3）天然氣柴油雙燃料發(fā)動機。這種發(fā)動機把柴油和天然氣混合形成可燃混合氣作為汽車行駛的燃料，彼此獨立的燃料供應系統(tǒng)可以把柴油和天然氣以一定比例混合并將其噴射到發(fā)動機氣缸里。

（4）液化天然氣發(fā)動機。液化天然氣發(fā)動機是使用經(jīng)過低溫而液化的天然氣作為燃料的發(fā)動機。經(jīng)過超低溫而液化的天然氣存放在鋼制瓶中，在發(fā)動機工作需要供給燃料的時候，儲后氣鋼瓶閥門打開，液化天然氣進入汽化瓶，通過冷卻系統(tǒng)中的水升溫而汽化，成為氣態(tài)天然氣后，通過燃料供給系統(tǒng)供應到氣缸里燃燒做功。

4 天然氣汽車的優(yōu)勢

（1）天然氣資源豐富。首先是我國的天然氣儲量巨大，具有十分充足的天然氣資源，能夠滿足產(chǎn)業(yè)化的需求;另外，世界其他大國的天然氣儲量也十分豐富，且我國一直有大規(guī)模的進口。這些為天然氣汽車的產(chǎn)業(yè)化提供了現(xiàn)實基礎。

（2）尾氣排放降低。天然氣汽車具有常規(guī)能源汽車無法企及的排放性能，其主要成分是甲烷，這決定了天然氣汽車在CO、CH、固體顆粒、NOX等方面的排放都遠遠低于汽油和柴油發(fā)動機。

（3）汽車經(jīng)濟性。車用燃料的經(jīng)濟性從兩個方面考慮，一方面是燃料本身的熱值，另一方面是該種燃料的市場價格。天然氣的熱值高，等熱值單位高，單位價格低。綜合來看，天然氣的燃油經(jīng)濟性遠遠低于汽油、柴油等常規(guī)化石能源。

（4）汽車安全性。天然氣的高燃點決定了天然氣相較于汽油、柴油、氫氣等更不容易被點燃，另外，天然氣擴散系數(shù)高、抗爆性能好，安全系數(shù)高。另一方面，當前的天然氣儲存技術(shù)也愈發(fā)成熟，能夠滿足商業(yè)化的安全使用要求。

5 天然氣汽車的發(fā)展趨勢

（1）大力發(fā)展LNG貨運車輛（卡車）。采用液化天然氣作為燃料的卡車在燃油經(jīng)濟性上方面表現(xiàn)突出，從全國范圍內(nèi)來看，液化天然氣能夠節(jié)省很大比例的常規(guī)能源消耗，這對于改善和優(yōu)化我國能源消費結(jié)構(gòu)具有十分重大的意義，同時液化天然氣的卡車的排放性能也優(yōu)于常規(guī)能源卡車，對于緩解大氣和人居環(huán)境作用也將十分突出。

（2）加快發(fā)展天然氣混合動力公交車、客車。我國人口規(guī)模大、城市人口多，城市交通擁堵亟待解決，這就需要市政部門從大局規(guī)劃，建立多途徑、多渠道、立體化的城市交通體系。大力發(fā)展城市公交車和公共汽車是解決這一問題的有效舉措。我國城市中的公交車和公共汽車基數(shù)大，如果增加天然氣汽車的比例，這對節(jié)能減排意義重大。

（3）推動CNG單一燃料出租車的發(fā)展。城市中多層次、多渠道、立體化的城市交通體系中，出租車是不可忽略的一環(huán)，它的市場巨大，所以天然氣汽車在該領域的推廣是符合市場規(guī)律的。天然氣汽車發(fā)動機的動力性滿足車租車的使用要求;其經(jīng)濟性能優(yōu)異，燃油經(jīng)濟性好，能夠降低運營成本，增加經(jīng)濟收入;排放性能號好，能夠減輕城市的環(huán)境壓力。

6 結(jié)束語

天然氣汽車符合社會需求、迎合市場、排放可以環(huán)境壓力，在未來的發(fā)展過程中，尤其是城市多層次、多渠道、立體化的城市交通體系的完善過程中，在出租車、公共交通、商用車、乘用車等多個領域占據(jù)重要市場份額，這是我國能源結(jié)構(gòu)升級的必經(jīng)之路。

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