压缩天然气在汽车上的应用与探究

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1、压缩天然气在汽车上的应用与探究摘要：压缩天然气(CompressedNaturalGas,简称CNG)是一种最理想的车用替代能源，其应用技术经数十年发展已H趋成熟。它具有成本低，效益高，无污染，使用安全便捷等特点，止口益显示出强大的发展潜力。由于汽油价格上涨，天然气车辆已经逐渐在亚太区域、拉丁美洲、欧洲和美国应用。受高燃料价格和坏境要求的影响，CNG正在出租车和公交车上逐渐推广应用。关键词：天然气；汽车；应用中图分类号：P618.13文献标识码：A文章编号：CNG是一种可替代液化石油气、丙烷、汽油以及柴油

2、的化石燃料。虽然它的燃烧会产生温室气体，但比其它燃料对环境的污染小得多，而且比其他燃料更安全，天然气比空气轻，泄露后很快发散在空气中。CNG通过压缩天然气(主要成分是甲烷[CII4])获得，常压下其体积仅占不足空气的1%,因此需要加压储存在20〜25MPa圆筒形或球形的压力容器中。CNG可以在传统的汽油机车辆的基础上改装，成为汽油、CNG双燃料车。1天然气作为汽车燃料的特性1.1天然气的物理特性天然气的主要成份是甲烷，分子式是CI14o随产地的不同，夭然气的甲烷含量有比较大的差别，甲烷的含量决定了天然气的

3、性能。常温常压下，甲烷的密度0.71只相当于空气的55%,天然气的密度0.78相当于空气的60%。由于天然气的密度要远远小于空气，当天然气从输送管道或储存容器屮泄漏到空气屮时，天然气将向上移动，并迅速扩散到空气中。由于这一特点，天然气的安全性要好于液化石油气、汽油等。在原始状态时，天然气是没有颜色、味道和毒性的物质。山于安全的原因,在生产过程中，在天然气中加入了具有独特臭味的加臭剂。在使用和运输过程中，当有天然气泄漏时，由于独特的臭味，可很容易地检测岀泄漏。将天然气通过压缩机压缩、增压后，使用专用的加气设

4、备将增压后的天然气注入装在汽车上的压缩天然气储气瓶中。储气瓶中天然气的最人压力一般为20〜25MPa,我国釆用的标准规定最大压力不超过20MPa,钢瓶内储存的20MPa压力的压缩天然气的密度约为常压时天然气密度的200倍。釆用压缩储存天然气的汽车，一般称为压缩天然气(CNG)汽车，或简称为CNG汽车，CNGV(CNGVehicle)0目前大多数天然气汽车为CNG汽车。1・2天然气的燃烧特性汽油的低热值为4.44X104kJ/kgo天然气的单位质量热值高于汽油。按体积计量计算，53天然气的热值高于1L汽油的

5、热值。气态的天然气与空气形成混合气，混合气浓度在一定范I韦I内时能够被点燃、燃烧，超过这个范围将不能被点燃，这个范围的上下限即为点火下限和点火上限。天然气的点火上限和点火下限分别为5%和15%o燃料和空气形成的混合气中燃料和空气的比值称为空燃比。燃料完全燃烧(燃烧产物是水和二氧化碳，没有其他的不完全燃烧产物产生)的空燃比为理论空燃比。按照质量计算：天然气的理论空燃比为16:1(汽油为14.7:1；液化石油气为15.7:1）。按照体积计算：夭然气的理论空燃比为9.5-11.1:1（汽油为64:1液化石油气为

6、24.2:l）o由于天然气的组成成份的不同，其理论空燃比不是一个固定数值。自燃温度是指在此温度下，燃料和空气接触将会被点燃并连续燃烧。对于一种燃料，自燃温度不是一个常数。汽油的自燃温度为232〜482°C,液化石油气的自燃温度为493〜550°C,天然气的自燃温度为732°C。很高的自燃温度表明天然气的安全性是非常好的。天然气和汽油一样，在汽车上应用，需要通过火花塞产牛的火花点燃天然气，或者通过其它方式引燃天然气。天然气自燃温度高，难于压燃，适宜外火源点燃，同时高的辛烷值，适合在较高的压缩比下点燃T作。天

7、然气在汽车上使用一般采取两种方式工作：在天然气单燃料或两用燃料车上，采用电火花点燃的工作方式;在柴油/天然气双燃料车上，在天然气工作时，一般喷射少量的柴油，利用被压燃的柴油点燃天然气的工作方式［1］。2压缩天然气在汽车上应用分析2.1排放性能天然气作为一种气体燃料，与空气混合更均匀，燃烧更加充分，排放的CO,HC等有害物质更少；其他一些没有受排放法规控制的有害成分（如对区域环境影响的毒性物质、烟雾、酸性物质等也比汽油、柴油要少）在所有碳氢燃料中，天然气的碳氢比小，碳与氢的比例为4:1,C02排放量比汽油少

8、25%左右，有利于保护全球的环境质量。发达国家基于天然气的这一特性，将天然气确定为真止的清洁燃料而加以推广使用。2.2经济性维护费用：夭然气不会稀释润滑油，燃烧后没有积碳，可减少发动机磨损，延长润滑油更换周期，维护保养费用低，延长发动机寿命。但需要指出的是，汽油发动机中的汽油是以小液滴与空气混合进入气缸，对气门及座圈工作面可起到一定的润滑、冷却作用，而天然气混合气无润滑作用，这将使气门及座圈更容易产生异常磨损，使用天然气的发动