天然氣汽車的發展現狀及趨勢

劉峰良

摘 要：隨著當前社會中汽車數量的不斷激增，汽車排放廢氣給環境造成嚴重的污染。加之全球能源危機，為了緩解能源壓力和生態環境壓力，世界各國的汽車工業生產商紛紛調整汽車能源結構，研發新能源的汽車，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，且氫能的應用技術不十分成熟;地理和天氣氣候對于太陽能的使用影響較大。因此，天然氣作為一種清潔的車用燃料，在替代汽油、柴油等常規化石能源上具有很大優勢。

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束之后沒有廢渣和廢水產生。是當前社會能源短缺情況下十分值得推廣、研發的一種清潔能源，具有很大的發展潛力。

（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，更容易空氣相結合，形成可燃混合氣質量更好。從自燃溫度來講，天然氣自燃溫度約540℃，所以安全系數高。從密度來講，其相對分子質量低于空氣，在儲氣罐發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、特征及發展現狀

（1）天然氣發動機。天然氣發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，天然氣發動機依據燃料供給方式不同可以分為缸內供氣方式和缸外供氣方式。其燃料供給系統與控制系統已經從機械式、混合式發展成為控制十分精確的電子控制系統。

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

（3）天然氣柴油雙燃料發動機。這種發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可以把柴油和天然氣以一定比例混合并將其噴射到發動機氣缸里。

（4）液化天然氣發動機。液化天然氣發動機是使用經過低溫而液化的天然氣作為燃料的發動機。經過超低溫而液化的天然氣存放在鋼制瓶中，在發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，通過冷卻系統中的水升溫而汽化，成為氣態天然氣后，通過燃料供給系統供應到氣缸里燃燒做功。

4 天然氣汽車的優勢

（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，能夠滿足產業化的需求;另外，世界其他大國的天然氣儲量也十分豐富，且我國一直有大規模的進口。這些為天然氣汽車的產業化提供了現實基礎。

（2）尾氣排放降低。天然氣汽車具有常規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動機。

（3）汽車經濟性。車用燃料的經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，天然氣的燃油經濟性遠遠低于汽油、柴油等常規化石能源。

（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，天然氣擴散系數高、抗爆性能好，安全系數高。另一方面，當前的天然氣儲存技術也愈發成熟，能夠滿足商業化的安全使用要求。

5 天然氣汽車的發展趨勢

（1）大力發展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濟性上方面表現突出，從全國范圍內來看，液化天然氣能夠節省很大比例的常規能源消耗，這對于改善和優化我國能源消費結構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于常規能源卡車，對于緩解大氣和人居環境作用也將十分突出。

（2）加快發展天然氣混合動力公交車、客車。我國人口規模大、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劃，建立多途徑、多渠道、立體化的城市交通體系。大力發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大，如果增加天然氣汽車的比例，這對節能減排意義重大。

（3）推動CNG單一燃料出租車的發展。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，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律的。天然氣汽車發動機的動力性滿足車租車的使用要求;其經濟性能優異，燃油經濟性好，能夠降低運營成本，增加經濟收入;排放性能號好，能夠減輕城市的環境壓力。

6 結束語

天然氣汽車符合社會需求、迎合市場、排放可以環境壓力，在未來的發展過程中，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重要市場份額，這是我國能源結構升級的必經之路。

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