我国天然气汽车的发展现状

我国天然气汽车的发展现状、趋势及对策

xxx

指导教师：xxx

（xxx大学 xxx系 xxx专业 学号）

摘 要：随着国民经济的快速发展以及环境污染问题的日趋严重，加大清洁能源的使用成为一个刻不容缓的议题。天然气作为重要的能源和优质的发动机代用燃料,在21世纪将得到广泛的利用。在我国 ,天然气汽车已被很多大城市作为治理城市大气污染的重要措施。

关键词：汽车;天然气; 燃料; 发展

0 前言

随着经济的发展，我国机动车辆保有量迅速增加，城市大气污染日趋严重。大气污染已成为全社会共同关注、亟待解决的社会问题。城市大气污染不仅影响到经济发展和社会进步，而且危害我们的身心健康、危急人类生存。因此，降低城市汽车废气排放，改善大气环境，已迫在眉睫。压缩天然气、液化天然气以其价廉、安全、资源丰富等原因成为目前我国首选的清洁汽车燃料。推广压缩天然气汽车CNG(compressed natural gas)、液化天然气汽车LNG(liquefied natural gas)是解决城市污染的重要方法，是世界走向电动汽车化过渡过程的最佳选择。 压缩天然气汽车，是将天然气(主要成分是甲烷)压缩至20MPa，储存于气瓶中，经减压器减压后供给汽车内燃机燃烧的技术。国外自30年代开展天然气汽车技术应用研究，目前已形成一系列成熟的配套技术，并发展成为一种新兴产业。

2.天然气汽车的发展现状及趋势

近二十多年来，世界天然气需求持续稳定增长，平均增长率保持在2%，专家预计2020年其在世界能源组成中的比重将会增加到30%。21世纪天然气在世界能源结构中的比重将超过石油，成为世界第一大能源，21世纪将是一个天然

气世纪。

天然气是一种洁净的能源，主要成分是甲烷，燃烧后的主要生成物为二氧化碳和水，其产生的温室气体只有煤炭的1／2，是石油的2／3。天然气汽车则是以天然气作为燃料的汽车。近年来，天然气汽车在全球发展很快，在应用与运营方面比较成功。天然气汽车是一种理想的低污染车，与汽油汽车相比，它的尾气排放中CO下降约90%，HC下降约50%，NOx下降约30%，SO2下降约70%，CO2下降约23%，微粒排放可降低约40%，铅化物可降低100%。可见天然气对环境造成的污染远远小于石油和煤炭，是一种优良的汽车发动机绿色代用燃料。同时，天然气汽车的使用成本较低，比燃油汽车节约燃料费约50%。此外，与电动汽车相比，天然气汽车的续驶里程长。有关专家认为天然气汽车是目前最具有推广价值的低污染汽车，尤其适合于城市公共交通和出租汽车使用。这些公共汽车和出租汽车，在城市中心运行，道路拥挤，怠速运行时间长，运行公里数大，营运时间长，它们是机动车尾气排放有害物主要的污染源。因此，天然气汽车必将得到大力推广。

根据最新资料显示，全世界约有四百万辆天然气汽车，其中中国约有九万七千多辆天然气汽车。目前，世界上有六七十个国家在进行压缩天然气的研发和使用，全世界约有三百六十七万多辆汽车使用压缩天然气作为动力。中国使用压缩天然气的汽车约有九万辆，主要分布在四川、陕西等西部地区。其中，四川省使用压缩天然气的汽车最多，达到四万八千辆，加气站也有一百八十多个。上海也有四百余辆CNG公交大客车投入使用。可以预见，随着国内其他城市供气系统和全国范围内的加气站网络建设的完善，天然气企业和天然气汽车行业的市场空间极为广阔。

从各方面条件来看，在我国大力发展天然气汽车是极具光明前景的。一是我们拥有丰富的天然气资源，长期供应有保障。二是天然气汽车的大量应用，有利于调整中国富气少油的能源供应格局。三是有关技术课题的研究起步早，基础较好，具有一定的技术优势。无论是汽车改装，还是加气站建设，我国都已掌握了全套技术，而且积累了相当的工作经验，现已开始进入实用化实施阶段。

现如今，我国的北京、天津、上海、重庆、湖北、内蒙古等省市自治区已全面启动了天然气汽车产业。北京市已将5万多辆公交车和出租车改装为燃气汽

车，这在全球大城市中是绝对领先的水平。在此基础上，北京将在2008年之前，完成全市公交车和出租车的改装工作。天津也在积极推进车辆改装和加气站建设工作。

3.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。

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℃以上，比汽油燃点（427℃）高出223℃，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。

国家还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，安装有紧急断气装置。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。因此压缩天然气汽车是十分安全可靠的。

4）天然气汽车功率下降

因为汽油是液体燃料，而天然气是气体燃料，使用汽油时，液态汽油的体积与进气体积相比几乎可以忽略不计，但用天然气作燃料时，燃料本身的体积在整个进气中占有较大比例，因此导致进入气缸的空气量减少，充气系数下降，从而导致发动机功率下降。

5）腐蚀与早期磨损

汽车以天然气作燃料时，发现燃烧室部件明显腐蚀，甚至曲轴也出现腐蚀，气门、活塞环和气缸磨损严重，与使用汽油时相比，汽车大修期通常要缩短1/3-1/2。

这是天然气汽车面临的另一个问题。天然气汽车出现腐蚀和早期磨损的原因是由于天然气中含有微量硫化合物(硫化氢)，引起气缸、气缸壁的腐蚀与磨损，使发动机动力下降，使用寿命缩短，汽车大修期缩短。

提高天然气发动机功率的措施主要有进气增压、提高发动机压缩比和使用专用天然气发动机润滑油；防止腐蚀和早期磨损的途径包括天然气脱硫、使用耐腐蚀材料制造发动机和使用专用天然气发动机润滑油；使用专用天然气发动机润滑油对提高功率和防止发动机的腐蚀与早期磨损都有显著效果，是一种简便、经济和有效的措施。

4.发展我国天然气汽车对策

1) 加快天然气发动机关键技术的研究

电子控制技术。应用先进的电控技术对天然气发动机的燃料供给、点火定时等进行精确控制，是实现天然气汽车发动机高效率、低污染燃烧的关键之一。

空燃比控制技术。为协调发动机排放(NO／HC)、气耗率和可靠性(排温)，空燃比在整个万有特性图上的快速与精细控制是关键。

优化燃烧技术。发动机燃烧技术和高能点火技术及其协调优化是实现最佳性能的必要条件。

先进的后处理技术。由于欧Ⅲ排放法规不仅要求限制天然气发动机的非甲烷

碳氢(NMHC)而且要求控制总碳氢排放(THC)，先进的氧化型后处理技术就成为关键技术之一。

2) 改善供气能力，加快加气站基础设施的建设

利用“西气东输”和进口天然气的管网建设在沿线和周边城市改善供气能力，为大力发展天然气汽车提供必要条件。影响天然汽车发展的一个重要的因素是加气站的建设。发展天然气必须有大量适用的加气站网点作保障。天然气汽车的发展要有计划有步骤的作好发展规划，逐步实施。各大城市，特别是有条件建设的城市应将天然气汽车加气站的建设列入城市的发展规划中，并尽早投入经费建立天然气的供气系统。

3) 贮气瓶的研制

研制储存量大、耐高压、轻质的车载复合气瓶已是一个必须解决的重要关键技术。这方面国外已经成功地研制并生产了压力大于25MPa的复合材料气瓶，且其P／V(质量／容积)仅为0.6。我国应尽快开展这方面的研制工作。

4）政府政策的支持

政府的经济政策是影响燃气汽车发展的一个最重要因素。许多发达国家的政府为了保护环境，在价格，税收，投资，补贴等方面制定优惠措施，积极鼓励燃气汽车的发展。我国政府应结合实际情况，积极发挥引导、支撑和排障的作用，如在法律方面予以保障，在燃气汽车生产、改装、零部件生产、加气站建设、燃气汽车购买和使用等环节给予税收、资金等方面的优惠政策。例如上海市政府对新增天然气公交车进行补贴，政府投资进行加气站建设，由委托企业经营等，都是行之有效的措施。目前我国正在进行燃油税改革，实行税改后，燃油价格将上升，对燃气汽车的发展具有重要的促进作用。

5.总结

随着材料技术以及电子技术的不断发展和广泛应用，天然气燃料的优势将会大力被开发和利用。从长远来看，天然气将会成为最有前途的车用“低污染燃料”。因此，发展天然气汽车对解决环境问题和能源问题都具有十分重大的现实意义。

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The Development of Status、Trend and Counterplan

of our Country Natural Gas Vehicle

ZHU Ming-yu

Teacher:WAN Chang-dong

(06 Automobile technology, Department of Mechanical and Engineering, Suzhou

Vocational University, Suzhou 215104)

Abstract: With the development of the national economy and the deterioration of the environment pollution, it has already become an urgent issue to promote the use of clean energy. As important energy resources and engine alternative fuel with good quality, natural gas is utilized widely in the 21st century. The utilization of natural gas vehicles has been taken as an important measure of controlling atmospheric pollution in many big cities in China.

Keywords: Automobile; Natural gas; Fuel; Development