新技术应用：气体燃料汽车

气体燃料汽车是利用可燃气体做能源驱动的汽车。汽车的气体代用燃料种类很多，常见的有天然气和液化石油气。根据汽车使用可燃气体的形态不同可分为三种：压缩天然气CNG（Compressed Natural Gas），主要成分为甲烷；液化天然气LND（Liquefied Natural Gas），甲烷经深度冷冻液化；液化石油气LPG（Liquefied Petroleum Gas），主要成分是丙烷和丁烷的混合物。气体燃料汽车一般有两种，一种为普通汽车改装的双燃料汽车，另一种是专用气体燃料汽车。其中双燃料汽车保留汽油、柴油的供油系统，外加一套供气系统，技术较为成熟；专用气体燃料汽车可以充分发挥天然气理化性能特点，价格低，污染少，是最清洁的汽车。

1.天然气汽车（CNG）

天然气汽车是指以天然气作为燃料的汽车。按照所使用天然气燃料状态的不同，天然气汽车可以分为压缩天然气汽车和液化天然气汽车。

压缩天然气（CNG）汽车。压缩天然气是指压缩到20.7～24.8 MPa的天然气，一般储存于车载高压气瓶中。压缩天然气（CNG）是一种无色透明、无味、高热量、比空气轻的气体，主要成分是甲烷，由于组分简单，易于完全燃烧，加上燃料含碳少、抗爆性好、不稀释润滑油，故能够延长发动机的使用寿命。

液化天然气（LNG）汽车。液化天然气是指常压下温度为-162℃的液体天然气，常储存于车载绝热气瓶中。液化天然气（LNG）燃点高、安全性能强，适于长途运输和储存。

（1）天然气汽车的结构

CNG汽车采用定型汽车改装，在保留原车供油系统的情况下增加一套“车用压缩天然气转换装置”，改装部分由以下三个系统组成：

1）燃料存储。

大多是使用压缩天然气来供气运行的。天然气被压缩为20.7～24.8 MPa，然后再泵入连接至汽车后部、上部或支架的高压筒形气瓶。早期天然气汽车的储罐体积很大，占据了大部分后备厢空间，现已开发出新一代的轻量级气瓶。这种全复合的气瓶又称为集成存储系统（ISS），其外面包裹着玻璃纤维外壳和缓冲泡沫，可防止在事故中因冲击而遭受损坏。此外，这种气瓶的另一个特点是直径小，这样就可以将三个气瓶放置在一起，最大限度地节省存储空间。

2）发动机。

天然气汽车的发动原理是，当天然气汽车发动机起动后，天然气从储气瓶通过软管导入燃料，在发动机附近，天然气将进入压力调节器从而实现降压。然后，天然气将进入多点顺序喷射喷轨，该喷轨会将气体引入气缸中。传感器与计算机将对燃料和空气的混合气体进行调节，以便火花塞点燃天然气时燃烧更有效。天然气发动机还包括锻造铝合金、高压缩活塞、镍钨硬化合金排气门座和甲烷催化转化器。

3）底盘。

为燃料存储罐腾出更多空间，改装天然气汽车需要对汽车的悬架系统进行一些改进。有时，在汽车的后部，会采用半拖臂悬架系统替换横向稳定杆悬架系统，这就为后部的支架提供了更多的空间，同时还可提供流畅舒适的乘驾感。天然气汽车还除去了备用轮胎和千斤顶，从而实现了平底板式设计。为弥补没有备用轮胎和千斤顶的不足，车上安装了“低压安全胎”，为更换轮胎提供了基本保障。

（2）天然气汽车的优、缺点

1）天然气汽车是清洁燃料汽车。(www.xing528.com)

天然气汽车的排放污染大大低于以汽油为燃料的汽车，尾气中不含硫化物和铅，一氧化碳降低了80%，碳氢化合物降低了60%，氮氧化合物降低了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。天然气的价格比汽油和柴油低得多，燃料费用一般可节省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；不积炭，能延长发动机使用寿命，无须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主要表现在以下几方面。

①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。

②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。

③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，仅为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。

④压缩天然气汽车所用的配件比汽油车要求更高。

⑤储气瓶出厂前要进行特殊检验。气瓶经常规检验后，还需充气做火烧、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多年来，从未出现过因天然气爆炸、燃烧而导致车毁人亡的事故，故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）改装一次性投资较大。

改装一辆CNG汽车需4 000～6 000元，随着日后技术的不断进步，费用会继续降低。