天然气汽车发展

2024年1月10日发(作者：长城汽车是国企吗)

一、天然气汽车概念

简单地说，天然气汽车是以天然气为燃料的一种气体燃料汽车。

天然气的甲烷含量一般在90%以上，是一种很好的汽车发动机燃料。目前，天然气被世界公认为是最为现实和技术上比较成熟的车用汽油、柴油的代用燃料，天然气汽车已在世界和我国及我市得到了推广应用。

我市目前推广应用的是可分别燃用压缩天然气或汽油压缩天然气—汽油两用燃料汽车，简称CNG汽车，今后还将大力推广应用单燃料天然气汽车。车用压缩天然气的压力一般在20MPa左右。可将天然气，经过脱水、脱硫净化处理后，经多级加压制得。其使用时的状态为气体。

二、天然气汽车的主要优缺点

（1）天然气汽车是清洁燃料汽车。天然气汽车的排放污染大大低于以汽车为燃料的汽车，尾气中不含硫化物和铅，一氧化碳降低80%，碳氢化合物降低60%，氮氧化合物降低70%。因此，许多国家已将发展天然气汽车作为一种减轻大气污染的重要手段。

（2）天然气汽车有显著的经济效益。

●可降低汽车营运成本。目前天然气的价格比汽油和柴油低得多，燃料费用一般节省50%左右，使营运成本大幅降低。由于油气差价的存在，改车费用可在一年之内收回。

●可节省维修费用。发动机使用天然气做燃料，运行平稳、噪音低、不积炭，能延长发动机使用寿命，不需经常更换机油和火花塞，可节约50%以上的维修费用。

（3）比汽油汽车更安全

首先与汽油相比，压缩天然气本身就是比较安全的燃料。这表现在：

燃点高。天然气燃点在650。C以上，比汽油燃点（427。C）高出223。C，所以与汽油相比不易点燃。

密度低。与空气的相对密度为0.48，泄漏气体很快在空气中散发，很难形成遇火燃烧的浓度。

辛烷值高。可达130，比目前最好的96号汽车辛烷值高得多，抗爆性能好。

爆炸极限窄。仅5~15%，在自然环境下，形成这一条件十分困难。

释放过程是一个吸热过程。当压缩天然气从容器或管路中泄出时，泄孔周围会迅速形成一个低温区，使天然气燃烧困难。

其次，压缩天然气汽车所用的配件比汽油车要求更高。表现在：

国家颁布有严格的天然气汽车技术标准。从加气站设计、储气瓶生产、改车部件制造到安装调试等，每个环节都形成了严格的技术标准。

设计上考虑了严密的安全保障措施。对高压系统使用的零部件，安全系数均选用1.5~4以上，在减压调节器、储气瓶上安装有安全阀，控制系统中，安装有紧急断气装臵。

储气瓶出厂前要进行特殊检验。气瓶经常规检验后，还需充气作火烧、爆炸、坠落、枪击等试验，合格后，方能出厂使用。

中外发展天然气60年来，从未出现过因天然气爆炸、燃烧而导致车毁人亡的事实证明，压缩天然气汽车是十分安全可靠的。

（4）CNG汽车的动力性略有降低。燃用天然气时，动力性略下降5~15%。

（5）改装一次性投资大。目前，改装一辆CNG汽车大约需1万元左右。

三、天然气汽车的结构简介

天然气汽车采用定型汽油车改装，在保留原车供油系统的情况下，增加一套“CNG

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型车用压缩天然气装臵”。改装部分由以下三个系统组成。

（1）天然气系统。主要由充气阀、高压截止阀、天然气钢瓶、高压管线、高压接头、压力表、压力传感器及气量显示器等组成。

（2）天然气供给系统。主要由天然气高压电磁阀、三级组合式减压阀、混合器等组成。

（3）油气燃料转换系统。主要由三位油气转换开关、点火时间转换器、汽油电磁阀等组成。

天然气钢瓶的瓶口处安装有易熔塞和爆破片两种保安装臵，当气瓶温度超过100。C或压力超过26MPa时，保安装臵会自动破裂卸压；减压阀上设有安全阀；气瓶及高压管线安装时，均有防震胶垫，卡固牢固。因此，该系统在使用中是安全可靠。

CNG汽车以天然气作燃料时，天然气经三级减压后，通过混合器与空气混合进入气缸，压缩天然气由额定进气压力20MPa减为负压，其真空度为49~69kPa。减压阀与混合器配合可满足发动机不同工况下混合气的浓度要求。

减压阀总成设有怠速电磁阀，用以供给发动机怠速用气；压缩天然气减压过程中要膨胀做功对外吸热，因此在减压阀上还设有利用发动机循环水的加温装臵；为提高该车的操作性能，驾驶室设臵有油气燃料转换开关，用来统一控制油气电磁阀及点火时间转换器；点火时间转换器由电路系统自动转换两种燃料的不同点火提前角；仪表板上气量显示器的5只红绿灯显示气瓶的储气量；燃料转换开关上还设有供发动机起动的供气按钮。

四、天然气汽车的工作原理

该系统分天然气气路、汽油油路和控制电路三大部分。

充气站将压缩天然气，通过充气阀充入贮气瓶至20MPa。当使用天然气作燃料时，手动截止阀打开，安装在驾驶室内的油气燃料转换电开关，扳到“气”的位臵，此时天然气电磁阀打开，汽油电磁阀关闭，贮气瓶内的20MPa高压天然气通过高压管路进入减压调节器减压，再通过低压管路、动力阀进入混合器，并与经空气滤清器进入的空气混合，经化油器通道进入发动机气缸燃烧。减压调节器与混合器相匹配，根据发动机的各种不同工况产生不同的真空度，自动调节减压调节器的供气量，并使天然气与空气均匀混合，满足发动机不同工况的使用要求。动力阀是一个调节天然气管道截面积的装臵，可调节混合气的空燃比，使空燃比达到最佳状态。

油路中安装一个汽油电磁阀，其余部件均保留不变。当使用汽油作燃料时，司机将油气燃料转换开关扳到“油”的位臵，此时天然气电磁阀关闭，汽油电磁阀打开，汽油通过汽油电磁阀进入化油器、并吸入气缸燃烧。燃料转换开关有三个位臵，当拨到中位时，油、气电磁阀均关闭，该功能是专门用来由汽油转换到天然气时，烧完化油器室里残存汽油而设臵的，以免发生油气混烧现象。

五、天然气汽车的主要技术性能

使用天然气燃料，车辆主要技术性能如下：

发动机额定功率 不低于原车的85%

发动机最大扭矩 不低于原车的90%

汽车最高车速 不低于原车的90%

汽车加速性能 不低于原车的85%

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直接档最低稳定车速 不高于原车的5%

天然气额定充气压力 20MPa

1立方米天然气可代替汽油 0.8kg以上

一次充天然气行驶里程 客车、货车不低于180km

轿车、微车不低于200km

汽车污染物排放 CO含量≤1.5%

HC含量≤1000PPM

天然气汽车的发展情况

六.天然气汽车的发展

上世纪初，出现了车顶上装有一个大气包的天然气汽车，由于气包阻力大，储气量少，又容易漏气，车辆行驶里程短，使用受到限制，到20年代意大利首先采用压 缩天然气（以下简称CNG）作燃料的汽车，经过几十年来不断改进，CNG汽车和配套设施日趋完善。至今全世界有CNG汽车130万辆左右，CNG加气站 3000多座，按车种分有载货汽车、大客车、专用车、轿车等。其中美国、意大利、俄罗斯、巴西、阿根廷、新西兰、加拿大、荷兰等国家发展较快，欧洲CNG 汽车和加气站的数量占世界的一半左右。

天然气制冷技术的进步，促进了液化天然气（以下简称LNG）汽车的发展，目前世界各国已投入的大型LNG生产装臵超过160套，年生产能力超过1亿吨，全球有近万辆LNG汽车投入运行。

自1998年建立的国际天然气汽车协会（IANGV）已召开了四届会议，美国、欧盟等国家制订了促进天然气汽车发展的政策法规，许多国家正在积极从事天然气汽车的研究开发，近两年来，天然气汽车在全球发展很快，在推广应用和示范运营方面均取得了长足的进步。

我 国从上世纪40年代开始在四川等地使用气包式天然气汽车，CNG汽车始于60年代，目前CNG汽车发展已形成一定气候，在燃料产地和输送干线沿线的北京、 上海、成都、重庆、乌鲁木齐、西安、长春等城市已有不同规模地发展和使用CNG汽车，全国CNG汽车保有量已逾5万辆，CNG加气站200多座。

据不完全据计，截至1997年底，我国已拥有CNG汽车近5000辆(四川4000辆，新疆156辆，大庆油田182辆，中原油田110辆等)，CNG加气站近40座(四川31座，新疆6座)；LPG汽车1300多辆(新疆62辆，哈尔滨300辆，北京100辆，上海110辆，深圳50辆，广州43辆，香港30辆，西安75辆)；LPG加气站近20座(新疆6座，哈尔滨4座，北京和上海各2座)。近两年，随着我国都市环境污染的加剧，燃气汽车技术的推广步伐也在加快。

四川省1988年开始引进技术，目前天然气管网覆盖全省一半，拥有天然气汽车4000辆，加气站30余座。其起始阶段以三个为主：\"城市为主\"、\"客车为主\"、\"改车为主\"。目标是：建立一个国家级天然气汽车检测中心，近期改装车1万辆，2000年建加气站100座，生产1.1万辆，改装1.2万辆天然气汽车；2001年以后每年改装1万辆；2005年建200座气站，生产和改装天然气汽车能力分别达35万辆和2万辆。

重庆在2010年各类车型使用天然气普及率达80％以上，推广天然气汽车9万辆，建CNG气站450座。

哈尔滨1995年起，实施推广LPG汽车。目前已有LPG汽车600辆，其中300辆为出租车。2000年计划建LPG气站60座，CNG气站10座，新制、改制LPG汽车2万辆，

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CNG汽车500多年来，我国CNG汽车及加气站设备进行了一定的技术储备，但总体讲，国内CNG汽车以及配套加气站的发展还处在初级阶段，主要设备仍依靠进口为 主，价格昂贵和售后服务等问题已成为天然气汽车发展的制约因素。国家有关部门正在把CNG汽车及其配套加气站设备国产化项目列入攻关课题。近两年来，一 汽、东风等大型汽车发动机厂研制的单燃料专用型天然气发动机正进入试用阶段，北京、上海、成都、重庆、南京等地从事橇装式CNG加气站设备国产化工作也取 得一定进展，LNG汽车研究试验正在落实之中，因此尽快出台天然气汽车产业发展政策，将有助于促进国产化的实现和天然气汽车的发展。

预计未来20～30年，燃油汽车仍是主流，但天然气作为清洁能源正在受到世界各国的重视。美国、意大利、俄罗斯等国天然气汽车及配套加气站正在形成一门新的产业。世界各国，尤其是“贫油富气”的国家天然气汽车应用范围正在迅速扩大。

根 据我国“贫油富气”的国情，从能源利用、环境保护及经济效益综合考虑，发展天然气汽车具有重要意义，前景广阔。随着“西气东输”的实现和沿海油田资源的开 发利用，以及加气站网络的完善，经济发达地区将会有越来越多的城市加入到大规模使用天然气汽车的行列之中，我国天然气汽车必将进入一个崭新的历史发展阶 段，有可能和电动车（包括混合电动车，燃料电池车和纯电动车）并驾齐驱，并将成为世界天然气汽车大国

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