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燃?xì)馄?/span>技術(shù)原理
燃?xì)馄嚨娜剂洗鎯?chǔ)大多是使用的是天然氣或者壓縮天然氣，車用壓縮天然氣一般被壓縮為20-25MPa左右。可將天然氣，經(jīng)過脫水、脫硫凈化處理后，經(jīng)多級(jí)加壓制得。然后再泵入連接至汽車后部、上部或支架的高壓筒形氣瓶其使用時(shí)的狀態(tài)為氣體。[1-2]
燃?xì)馄嚨陌l(fā)動(dòng)原理與汽油汽車的原理一致。當(dāng)天然氣汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，天然氣從儲(chǔ)氣瓶通過軟管導(dǎo)入燃料，在發(fā)動(dòng)機(jī)附近，天然氣將進(jìn)入壓力調(diào)節(jié)器從而實(shí)現(xiàn)降壓。將高壓氣瓶中儲(chǔ)存的天然氣經(jīng)過減壓后送到混合器中，燃料在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的混合器中與空氣混合。傳感器和計(jì)算機(jī)將對(duì)燃料和空氣的混合氣體進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便火花塞點(diǎn)燃天然氣時(shí)，燃燒更有效。然后，天然氣將進(jìn)入多點(diǎn)順序噴射噴軌，該噴軌會(huì)將氣體引入氣缸中，仍然使用原汽油機(jī)的點(diǎn)火系統(tǒng)中的火花塞點(diǎn)火。[2]
燃?xì)馄嚨闹饕夹g(shù)有：燃料的隨車攜貯容器（鋁基復(fù)合材料、碳素纖維玻璃鋼材料，重量為鋼瓶的30－50%）、儲(chǔ)運(yùn)、加氣站的設(shè)備與技術(shù)；供給系統(tǒng)與混合燃燒技術(shù)；燃?xì)鈬娚湎到y(tǒng)及閉環(huán)控制技術(shù)；內(nèi)燃機(jī)上廣泛采用的電控噴射技術(shù)、增壓中冷技術(shù)、四氣門技術(shù)、稀薄燃燒技術(shù)等，以減少較汽油機(jī)帶來的功率損失不大于10%。[4-6]
燃?xì)馄?/span>基礎(chǔ)設(shè)備
CNG汽車加氣設(shè)備：
CNG汽車加氣站[3]
CNG加氣的主要設(shè)備包括：氣體預(yù)處理系統(tǒng)（進(jìn)戰(zhàn)計(jì)量裝置、過濾器、干燥器等） ；壓縮機(jī)組 ；儲(chǔ)氣裝置；充氣優(yōu)先級(jí)控制盤；售氣機(jī)。[7] 按加氣所需時(shí)間長短的不同，CNG汽車加氣站可以分為兩類：一類是加氣速度可以與汽油或柴油系統(tǒng)相比的快充式；另一類是加氣時(shí)間要達(dá)到幾個(gè)小時(shí)的慢充式。[7]
CNG汽車改裝設(shè)備：
CNG汽車改裝檢測設(shè)備產(chǎn)品包括氣密性試驗(yàn)裝置、氣瓶支架強(qiáng)度檢測、氮?dú)庵脫Q裝置、氣體泄漏檢測儀、手動(dòng)試壓泵、真空泵等。
燃?xì)馄?/span>歷史沿革
燃?xì)馄?/span>國外
在國外，LPG和CNG汽車經(jīng)歷半個(gè)世紀(jì)的開發(fā)、實(shí)用和改進(jìn)，在技術(shù)上已成熟，并實(shí)現(xiàn)了商品化，LNG汽車尚處在商品化的過程中（美國以38%的速度在增長）。國內(nèi)大約有400多輛LPG汽車和2000多輛CNG汽車在試運(yùn)行。[6]
在范圍內(nèi)，以壓縮天然氣（CNG）和液化石油氣（LPG）作為汽車燃料已有70多年的歷史。的壓縮天然氣（CNG）加氣站是意大利人于1931年建成的，隨后世界上很多國家也開始在燃?xì)馄嚰夹g(shù)上進(jìn)行探索。 國外使用CNG、LPG作為汽車燃料的歷史很悠久，到1973年次石油危機(jī)之后，各國給予了足夠的重視。
20世紀(jì)80年代以來，隨著對(duì)環(huán)境污染的日益重視，CNG、LPG被作為“清潔燃料”，在世界各國得到了大力提倡，并且大力開展研究開發(fā)工作，技術(shù)上取得了很大的成功。CNG及LPG汽車發(fā)展較好的國家和地區(qū)有美國、加拿大、意大利、荷蘭、澳大利亞、新西蘭、韓國、日本、獨(dú)聯(lián)體各國等，CNG及LPG汽車的總保有量已達(dá)1000萬輛以上，截止到2000年達(dá)到2000萬輛以上。[6]
為適應(yīng)汽車能源變革的大趨勢，世界上各汽車制造商都紛紛投資開發(fā)天然氣汽車。如美國通用、福特、克萊斯勒。德國寶馬公司從94年起按年產(chǎn)2000輛天然氣汽車投產(chǎn)。三大汽車公司組成“天然氣汽車技術(shù)聯(lián)合體”，已于1998年將天然氣汽車造價(jià)降低一半。已有500多萬輛天然氣汽車行駛在意大利、美國、荷蘭、澳大利亞、法國、日本、新加坡、新西蘭、印尼等十多個(gè)國家，其中近400萬輛是LPG汽車。據(jù)報(bào)道，這一類汽車在美國的年增長率為13.46%。推動(dòng)天然氣汽車應(yīng)用的主要力量是各國政府、政府將應(yīng)用和推廣天然氣和LPG汽車作為能源戰(zhàn)略措施并立為國策，通過制訂法規(guī)來實(shí)施，帶有一定的強(qiáng)制性。同時(shí)，又配套制定了各項(xiàng)優(yōu)惠和補(bǔ)貼措施進(jìn)行鼓勵(lì)。在政策、法規(guī)和優(yōu)惠措施的支撐下，許多國家都制訂發(fā)展計(jì)劃。如美國21世紀(jì)初有2000萬輛汽車使用天然氣和LPG。俄羅斯計(jì)劃2005年前18%的小汽車、40%的公共汽車實(shí)現(xiàn)天然氣化等等。[6]
燃?xì)馄?/span>中國
中國開始發(fā)展燃?xì)馄嚨臉?biāo)志是1988年在四川南充建立了座加氣站。中國已建成加氣站730多座，改造汽車近30萬輛。[8] 中國從1995年開始，已作為政府行為來推動(dòng)，推動(dòng)力度逐年加大、這使從事多年天然氣和LPG汽車開發(fā)和制造的企業(yè)受到很大的鼓舞。許多有識(shí)之士也都紛紛投入應(yīng)用和推廣的行列，各大城市都在部署和采取行動(dòng)，這從各報(bào)紙的報(bào)道中已可以看到四、以氣代油，現(xiàn)實(shí)可行。[6]
在中國天然氣汽車的發(fā)展中，政府各部門協(xié)同配合，切實(shí)保證政策的連續(xù)性和一致性。為緩解日益嚴(yán)重的環(huán)境污染和快速發(fā)展的汽車工業(yè)之間的矛盾，1999年12月7日，、原國家環(huán)保總局牽頭，會(huì)同國家有關(guān)部委聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于實(shí)施“空氣化工程清潔汽車行動(dòng)”的若干意見》，決定在占汽車保有量10%，占總行使里程40%－50%的公共汽車和出租車行業(yè)中推廣天然氣等清潔汽車，并確定了北京、上海、天津、重慶等19個(gè)清潔汽車重點(diǎn)推廣應(yīng)用城市。[1]
中國推廣應(yīng)用的是可分別燃用壓縮天然氣或汽油壓縮天然氣—汽油兩用燃料汽車，簡稱CNG汽車，今后還將大力推廣應(yīng)用單燃料天然氣汽車，這相比傳統(tǒng)的油來講更加環(huán)保更加節(jié)能減排同時(shí)更加經(jīng)濟(jì)。[1] 中國有近3000輛CNG汽車，已建有加氣站31座。LPG汽車在中國的發(fā)展是在進(jìn)入九十年代之后。由于它比CNG易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，因此它的發(fā)展勢頭更好，已超過CNG汽車的發(fā)展。按中國的趨勢看，LPG汽車在短期內(nèi)就將有巨大的發(fā)展，2000年一些大城市的出租車隊(duì)以及公交車上占一定的比例，到2010年為止得到大力推廣，預(yù)計(jì)中國LPG汽車總數(shù)達(dá)數(shù)十萬輛。CNG汽車的普及將會(huì)滯后于LPG汽車，但在一些資源優(yōu)勢明顯的城市和地區(qū)將逐漸發(fā)展起來。截止到2010年，中國CNG和LPG汽車將占汽車保有量的2%~3%，其中80%為在城市里運(yùn)行的轎車和乘用車。[6]
從“清潔汽車行動(dòng)”到“十一五”國家863計(jì)劃節(jié)能與新能源汽車重大項(xiàng)目，國家科技計(jì)劃相繼投入近2.5億的專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持以天然氣汽車為代表的代用燃料汽車技術(shù)攻關(guān)以及示范考核工作，帶動(dòng)相關(guān)科研投入，加快科技資源聚集，實(shí)現(xiàn)了天然氣汽車關(guān)鍵技術(shù)的重大突破，以自主創(chuàng)新為基礎(chǔ)的科技支撐為中國天然氣汽車的可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)勁的動(dòng)力。[1]
一是組織實(shí)施了“單燃料CNG轎車開發(fā)”、“重型LNG商用車產(chǎn)品開發(fā)”、“重型載貨汽車專用CNG發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品開發(fā)”、“缸內(nèi)直噴LNG發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品開發(fā)”、“達(dá)到國4標(biāo)準(zhǔn)的二甲醚發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品開發(fā)”等一批產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的代用燃料汽車動(dòng)力總成和整車自主創(chuàng)新項(xiàng)目。設(shè)計(jì)開發(fā)流程日益規(guī)范、關(guān)鍵技術(shù)取得突破。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)由原來的簡單燃料替換向正向開發(fā)技術(shù)轉(zhuǎn)換，并掌握了增壓中冷、稀薄燃燒等一批關(guān)鍵技術(shù)，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平得到全面提升。[1] 二是組織實(shí)施了“LNG/LCNG汽車加注站專用設(shè)備的研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”、“移動(dòng)式LNG撬裝加氣站研究開發(fā)”、“CNG儲(chǔ)氣井檢測技術(shù)與系統(tǒng)的研發(fā)”、“代用燃料汽車專用裝置關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”等一批產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的代用燃料汽車配套關(guān)鍵附件及加注基礎(chǔ)設(shè)施自主創(chuàng)新項(xiàng)目，掌握了各類天然氣和液化石油氣氣瓶、發(fā)動(dòng)機(jī)ECU、噴嘴、高精度減壓器等關(guān)鍵零部件和大排量天然氣母站用壓縮機(jī)等主要設(shè)備的開發(fā)與生產(chǎn)制造技術(shù)，產(chǎn)品性能接近水平。[1] 三是組織實(shí)施了“燃?xì)馄噭?dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)與整車開發(fā)”、“生物柴油組分及汽車匹配技術(shù)研發(fā)”、“車用生物柴油測試評(píng)價(jià)技術(shù)研究與開發(fā)”、“氫氣天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)”、“甲醇靈活燃料汽車開發(fā)”等一批能力建設(shè)科技項(xiàng)目，形成了一批以汽車整車和發(fā)動(dòng)機(jī)骨干企業(yè)為核心、研究院所和大學(xué)積極配合的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，形成了較強(qiáng)的產(chǎn)品開發(fā)能力，并已經(jīng)開始承擔(dān)國外委托的技術(shù)產(chǎn)品開發(fā)任務(wù)。[1]
燃?xì)馄?/span>主要特點(diǎn)
燃?xì)馄囍饕幸夯烊粴馄嚕ê喎QLPG汽車或LPGV）和壓縮天然氣汽車（簡稱CNG汽車或CNGV）。顧名思義，LPG汽車是以液化石油氣為燃料，CNG汽車是以壓縮天然氣為燃料。
1.燃?xì)馄囀乔鍧嵢剂掀嚒Ｈ細(xì)馄嚨呐欧盼廴敬蟠蟮陀谝杂蜑槿剂系钠嚕a(chǎn)生的一氧化碳、臭氧和能生成煙霧的可反應(yīng)烴等有害物質(zhì)少，點(diǎn)燃天然氣需要更高的溫度和濃度。燃?xì)馄嚨腃O排放量比汽油車減少90%以上，碳?xì)浠衔锱欧艤p少70%以上，氮氧化合物排放減少35%以上，CO2少20～30%，噪音降低40%，尾氣中不含硫化物和鉛和苯。而且天然氣是無毒、不致癌、無腐蝕性的氣體，所以天然氣比汽油更安全。[7] 大大減輕了對(duì)環(huán)境的污染，故當(dāng)之不愧地被稱為“潔凈能量”，燃?xì)馄嚨耐茝V應(yīng)用被稱為“綠色革命”。[6] 是較為實(shí)用的低排放汽車。[7-9] 許多國家已將發(fā)展天然氣汽車作為一種減輕大氣污染的重要手段。[1]
2.抗爆震性好，辛烷值達(dá)103－110，遠(yuǎn)高于汽油，有利于增大燃?xì)鈮嚎s比，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能。[6]
3. 燃料以氣態(tài)進(jìn)入氣缸，燃燒較充分，熱效率高，積炭少，這使發(fā)動(dòng)機(jī)的大修期延長30—40%，使?jié)櫥透鼡Q周期延長50%，降低了維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)行成本。[6]
4. 采取了多項(xiàng)有效的的技術(shù)措施和設(shè)施，使燃?xì)庠诿荛]的系統(tǒng)中運(yùn)行，比汽油安全、如LPG汽車從投入使用未見爆炸記錄。[6]
5. 天然氣資源豐富，價(jià)格便宜，具體經(jīng)濟(jì)指標(biāo)須視當(dāng)?shù)靥烊粴饣騆PG供應(yīng)價(jià)與汽油價(jià)格之差而定，以LPG為例。大體上說，可使汽車用戶省10—15%的燃料費(fèi)，而對(duì)于LPG充氣站的投資者來說，約1年能收回全部投資，推廣LPG汽車是一項(xiàng)可以得到回報(bào)的投資行為，并不象附加尾氣凈化器或增加電噴反饋控制功能那樣是單純的消費(fèi)支出、增加購置成本而無回收機(jī)會(huì)。[6] 對(duì)于燃?xì)夤?yīng)商而言，汽車應(yīng)用燃?xì)獾扔谛麻_拓了一個(gè)規(guī)模龐大的銷售面。供一輛公共汽車的LPG量相當(dāng)于供50—70戶居民用氣量，而且前者經(jīng)營成本低、。[6]
燃?xì)馄?/span>組成結(jié)構(gòu)
壓縮天然氣（CNG）汽車系統(tǒng)通常包括：天然氣氣瓶、減壓調(diào)壓器、各類閥門和管件、混合器（或者天然氣噴射裝置）、各類電控裝置等。天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)還包括鍛造鋁合金、高壓縮活塞、鎳鎢硬化合金排氣門座和甲烷催化轉(zhuǎn)化器。[1-2] [7] CNG汽車采用定型汽車改裝，在保留原車供油系統(tǒng)的情況下增加一套“車用壓縮天燃?xì)廪D(zhuǎn)換裝置”。改裝部分由以下三個(gè)系統(tǒng)組。[10]
（1）天燃?xì)庀到y(tǒng)。主要由充氣閥，高壓截止閥，天燃?xì)怃撈浚邏汗芫€，高壓接頭，壓力表，壓力傳感器及氣量顯示器等組成。[10]
（2）燃?xì)夤┙o系統(tǒng)。主要由燃?xì)飧邏弘姶砰y，三級(jí)組合式的減壓閥，混合器等組成。[10]
（3）油氣燃料轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。主要由三位油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)，點(diǎn)火時(shí)間轉(zhuǎn)換器，汽油電磁閥組成。[10]
CNG氣瓶是壓縮天然氣汽車的主要設(shè)備之一。氣瓶的設(shè)置和生產(chǎn)都由嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)控制。CNG車用氣瓶可以分為四類：類氣瓶是全金屬氣瓶，材料是鋼或鋁；第二類氣瓶采用金屬內(nèi)襯，外面用纖維環(huán)狀纏繞；第三類氣瓶采用薄金屬內(nèi)襯，外面用纖維纏繞；第四類氣瓶是由非金屬材料制成，例如玻璃纖維和碳纖維。[1] [7]
燃?xì)怃撈康钠靠谔幇惭b有易熔塞和爆破片兩種保安全裝置，當(dāng)氣瓶溫度超過100攝氏度，或壓力超過26MPa時(shí)，保安裝置會(huì)自動(dòng)破裂卸壓，減壓閥上設(shè)有安全閥；氣瓶及高壓管線安裝時(shí)，均有防震膠墊，卡箍牢固。因此，該系統(tǒng)在使用中是可靠的。[10]
汽車以CNG做燃料時(shí)天燃?xì)饨?jīng)三級(jí)減壓后，通過混合器與空氣混合進(jìn)入氣缸，壓縮天燃?xì)庥深~定進(jìn)氣氣壓減為負(fù)壓，其真空度為49-69KPa。減壓閥于混合器配合可滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下混合氣體的濃度要求。[10]
減壓閥總成設(shè)有怠速閥，用以供給發(fā)動(dòng)機(jī)怠速用氣；壓縮機(jī)減壓過程中要膨脹做功對(duì)外吸熱，因此在減壓閥上還設(shè)有利用發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)水的加溫裝置；為提高該車的操作性能，駕駛室設(shè)置有油氣燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)，用來同意控制油氣電磁閥及點(diǎn)火時(shí)間轉(zhuǎn)換器，點(diǎn)火時(shí)間轉(zhuǎn)換器由電路系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換兩種燃料的不同點(diǎn)火提前角；儀表板上氣量顯示器的5只紅綠燈顯示氣瓶的儲(chǔ)氣量；燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)上還設(shè)有供發(fā)動(dòng)機(jī)的供氣按鈕。因此，功能齊全，操作非常方便。當(dāng)燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)置于天燃?xì)馕恢脮r(shí)，電磁閥打開，汽油閥關(guān)斷。儲(chǔ)氣瓶中天燃?xì)饬鹘?jīng)總氣閥，濾清器，電磁閥進(jìn)入減壓器，經(jīng)多級(jí)減壓至負(fù)壓，再通過動(dòng)力閥進(jìn)入混合器，并與空濾器中來的空氣混合點(diǎn)燃推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。[10]
混合器可在減壓器的調(diào)節(jié)下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下產(chǎn)生的不同真空度，自動(dòng)調(diào)節(jié)供氣量和空氣與天燃?xì)饩鶆蚧旌希瑵M足發(fā)動(dòng)機(jī)的供燃要求。[10]
動(dòng)力閥可改變天燃?xì)獾蛪汗芗敖孛娣e，調(diào)節(jié)混合氣閥關(guān)斷，原車供油系統(tǒng)恢復(fù)狀態(tài)正常供油，發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。控制系統(tǒng)主要由燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)組成，通過控制汽油電磁閥和燃?xì)怆姶砰y的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)供油供氣選擇。[10]
盡管一般認(rèn)為由于天然氣積碳少，機(jī)油更換的次數(shù)可以少一些，甚至例行的維護(hù)也可以少作一些，但汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和改裝系統(tǒng)的定期維護(hù)可以保障天然氣汽車與汽油車和柴油車相比具有更好的性能。[10]
燃?xì)馄?/span>技術(shù)分類
不同種類的天然氣汽車各有特點(diǎn)在推廣中因地制宜，各顯神通。其中LPG汽車的特點(diǎn)是技術(shù)上，安全可靠性好、能量密度大（一次充氣的行程與汽油接并）， LPG的供應(yīng)方便。[6] 壓縮天然氣（CNG）、液化石油氣（LPG）是兩種極有前途的汽車代用燃料。
按照燃料狀態(tài)可分為：
壓縮天然氣（CNG）汽車 壓縮天然氣是指壓縮到20.7—24.8 MPa的天然氣，儲(chǔ)存在車載高壓氣瓶中。壓縮天然氣（CNG）是一種無色透明、無味、高熱量、比空氣輕的氣體，主要成分是甲烷， 由于組分簡單，易于燃燒，加上燃料含碳少，抗爆性好，不稀釋潤滑油，能夠延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命。[1] [7]
液化天然氣（LNG）汽車 液化天然氣是指常壓下、溫度為-162度的液體天然氣，儲(chǔ)存于車載絕熱氣瓶中。液化天然氣（LNG）燃點(diǎn)高、安全性能強(qiáng)，適于長途運(yùn)輸和儲(chǔ)存。[1] [7]
液化石油氣（LPG）汽車 液化石油氣是一種在常溫常壓下為氣態(tài)的烴類混合物，比空氣重，有較高的辛烷值，具有混合均勻、燃燒充分、不積碳、不稀釋潤滑油等優(yōu)點(diǎn)，能夠延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，而且一次載氣量大、行駛里程長。[1]
按照燃料燃燒方式可分為：
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專用燃料天然氣汽車：又叫純CNG或LPG汽車，單獨(dú)燃燒CNG或LPG；發(fā)動(dòng)機(jī)只使用天然氣作為燃料。[6-8] 兩用燃料天然氣汽車：既可以使用天然氣也可以使用汽油作為燃料。汽油與LPG或CNG之間互相轉(zhuǎn)換，互不影響；使用代用燃料與傳統(tǒng)燃料的混合物（例如柴油和天然氣）的汽車。汽車有兩套獨(dú)立的燃料系統(tǒng)，兩種燃料能同時(shí)注入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。[6-8]
雙燃料天然氣汽車：柴油與CNG或LPG可以摻混燃燒，也可單獨(dú)燃用柴油。可以同時(shí)使用液體燃料和天然氣。具有兩套獨(dú)立的燃料系統(tǒng)，允許汽車或者使用代用燃料，或者使用普通燃料，在同一時(shí)刻只能使用其中一種。[6-8]
按照燃料使用方式可分為：
代用燃料汽車：一輛改裝后使用某種代用燃料的汽車或由原車生產(chǎn)商（OEM）生產(chǎn)的使用某種代用燃料的汽車。對(duì)于大多數(shù)定義，這一術(shù)語不包括那些使用混合或新配方汽油或柴油燃料的汽車。[7]
清潔燃料汽車：任何能滿足由美國批準(zhǔn)的按汽車重量分類規(guī)定的一種特殊低排放標(biāo)準(zhǔn)的轎車、輕型卡車、和重型卡車（總重量低于26000 lsb/1180 kg），使用代用燃料、新配方汽油或清潔柴油驅(qū)動(dòng)的汽車均被列為清潔燃料汽車。[7]
燃?xì)馄?/span>安全性能
天然氣汽車與汽油相比，壓縮天然氣本身就是比較安全的燃料，在安全性能方面主要有以下特征。
燃點(diǎn)高：天然氣燃點(diǎn)在650度以上，比汽油燃點(diǎn)427度高出223度，所以與汽油相比不易點(diǎn)燃。[1]
密度低：與空氣的相對(duì)密度為0．48，泄漏氣體很快在空氣中散發(fā)，很難形成遇火燃燒的濃度。辛烷值高：可達(dá)130，比97號(hào)汽車辛烷值高得多，抗爆性能好。[1]
爆炸極限窄：僅5～15%，在自然環(huán)境下，形成這一條件十分困難。釋放過程是一個(gè)吸熱過程。當(dāng)壓縮天然氣從容器或管路中泄出時(shí)，泄孔周圍會(huì)迅速形成一個(gè)低溫區(qū)，使天然氣燃燒困難。[1]
其次，壓縮天然氣汽車所用的配件比汽油車要求更高。
國家頒布有嚴(yán)格的天然氣汽車技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。從加氣站設(shè)計(jì)、儲(chǔ)氣瓶生產(chǎn)、改車部件制造到安裝調(diào)試等，每個(gè)環(huán)節(jié)都形成了嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。[1]
設(shè)計(jì)上考慮了嚴(yán)密的安全保障措施。對(duì)高壓系統(tǒng)使用的零部件，安全系數(shù)均選用1．5～4以上，在減壓調(diào)節(jié)器、儲(chǔ)氣瓶上安裝有安全閥，控制系統(tǒng)中，安裝有緊急斷氣裝置。[1]
儲(chǔ)氣瓶出廠前要進(jìn)行特殊檢驗(yàn)。氣瓶經(jīng)常規(guī)檢驗(yàn)后，還需充氣作火燒、爆炸、墜落、槍擊等試驗(yàn)，合格后，方能出廠使用。[1]
此外，天然氣汽車有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。可降低汽車營運(yùn)成本。天然氣的價(jià)格比汽油和柴油低得多，燃料費(fèi)用一般節(jié)省50%左右，使?fàn)I運(yùn)成本大幅降低。由于油氣差價(jià)的存在，改車費(fèi)用可在一年之內(nèi)收回。
可節(jié)省維修費(fèi)用。發(fā)動(dòng)機(jī)使用天然氣做燃料，運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、不積炭，能延長發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命，不需經(jīng)常更換機(jī)油和火花塞，可節(jié)約50%以上的維修費(fèi)用。[1]
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范欠缺也是燃?xì)馄嚸媾R的難題。車用液化石油氣加氣站和車用壓縮天然氣加氣站的設(shè)計(jì)規(guī)范、車用氣體燃料LPG、CNG等國家標(biāo)準(zhǔn)尚未完成；在加氣站建設(shè)和燃料質(zhì)量的保證上還存在較多的問題；此外，中國在用的19萬多輛燃?xì)馄嚨膶Ｓ醚b置來自十多個(gè)國家，有幾十種品牌，所用儲(chǔ)氣瓶組合閥絕大多數(shù)為進(jìn)口件。由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，檢驗(yàn)環(huán)節(jié)薄弱，不同程度上存在著安全隱患。[11]
燃?xì)馄?/span>發(fā)展前景
汽車尾氣的排放污染已成為中國大中城市的重要污染源而日益受到人們的關(guān)注。減少尾氣排放污染也已成為治理城市大氣污染的主要手段之一。1994年由等部門新組建的國家清潔汽車協(xié)調(diào)小組及辦公室。正式啟動(dòng)了“空氣凈化工程一清潔汽車行動(dòng)”，力爭在3—5年內(nèi)使主要城市的空氣質(zhì)量有明顯改善。“空氣凈化工程”首先將在占汽車總運(yùn)行里程約40%—50%的公共汽車和出租汽車行業(yè)內(nèi)大力推廣清潔燃料如液化石油氣(LPG)等代用燃料汽車。[6]
助燃問題
燃?xì)馄?sup data-ctrmap='3,' data-sup="3">[3]
燃?xì)馊匀皇鞘澜缙嚧萌剂系闹髁鳎谥袊萌剂掀囍姓嫉?0%左右。[12-13] 美國的目標(biāo)是，到2010年，公共汽車領(lǐng)域有7%的汽車使用天然氣，50%的出租車和班車改為專用天然氣的汽車；到2010年，德國天然氣汽車數(shù)量將達(dá)到10萬至40萬輛，加氣站將由180座增加到至少300座。業(yè)內(nèi)專家指出，替代燃料的作用是減輕并最終消除由于石油供應(yīng)緊張帶來的各種壓力以及對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的負(fù)面影響。中國仍將主要用壓縮天然氣、液化氣、乙醇汽油作汽車的替代燃料。汽車代用燃料能否擴(kuò)大應(yīng)用，取決于中國替代燃料的資源、分布、可利用情況，替代燃料生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)的成熟程度以及減少對(duì)環(huán)境污染等；替代燃料的生產(chǎn)規(guī)模、投資、生產(chǎn)成本、價(jià)格決定著其與石油燃料的競爭力；汽車生產(chǎn)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)改進(jìn)必須與燃料相適應(yīng)。[8] [12-13] 政策扶持
燃?xì)馄?sup data-ctrmap='3,' data-sup="3">[3]
一是要限制燃?xì)鈨r(jià)格，使油、氣價(jià)格之間保持合理的差價(jià)，可保證燃?xì)馄囘m度發(fā)展；二是鑒于加氣站投資大，回收期長，政府適當(dāng)給予一定補(bǔ)貼，在加氣站售出的氣價(jià)和汽車用戶因用氣節(jié)省的燃料費(fèi)用之間，調(diào)節(jié)好利益分配；三是對(duì)加氣站的所得稅，應(yīng)參照產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)政策，采取免二減三的稅收政策；四是將加氣站用電按照特殊工業(yè)用電對(duì)待，電價(jià)從優(yōu)；另外，對(duì)加氣站用地，能按重大項(xiàng)目和環(huán)保產(chǎn)業(yè)對(duì)待，特事特辦，不要互相推諉、扯皮，積極采用建站標(biāo)準(zhǔn)，科學(xué)確定消防安全距離，節(jié)省土地資源。[8] 中國燃?xì)馄嚤Ｓ辛窟_(dá)到19萬輛，但在技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等方面仍然存在許多問題—— 鑒于2004版《汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》的技術(shù)政策更加強(qiáng)調(diào)節(jié)能和環(huán)保，再加上2004年國內(nèi)外石油價(jià)格的不斷攀升，燃?xì)馄囋俅纬蔀橹袊嚇I(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。[3] [14]
中國骨干汽車企業(yè)已陸續(xù)開發(fā)出單一燃料或雙燃料燃?xì)馄嚭痛笮凸卉囉冒l(fā)動(dòng)機(jī)，并均已具備批量生產(chǎn)能力。國產(chǎn)高性能天然氣加氣站成套設(shè)備不僅部分替代進(jìn)口，且有批量出口；清潔汽車關(guān)鍵零部件的技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化能力明顯提高。另外，燃?xì)馄噷Ｓ貌考⑷加推囄矚獯呋D(zhuǎn)化器、油品質(zhì)量及其添加劑等4個(gè)檢測基地也已相繼建立。[3] [14]
發(fā)展燃?xì)馄嚾悦媾R諸多難題。一是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范欠缺。車用液化石油氣加氣站和車用壓縮天然氣加氣站的設(shè)計(jì)規(guī)范、車用氣體燃料(LPG、CNG)等國家標(biāo)準(zhǔn)尚未完成；加氣站建設(shè)和燃料質(zhì)量的保證上還存在較多的問題。[3] [14-15]
二是關(guān)鍵零部件的技術(shù)水平還有差距，環(huán)保效果不夠顯著。中國尚屬*的技術(shù)，在國外可能已行將被淘汰，如在中國還未開始采用的廢氣再循環(huán)，國際上早已開發(fā)出來已很成熟，且將有新的技術(shù)替代。[3] [14-15]
三是燃?xì)馄嚰託庹镜然A(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，關(guān)鍵設(shè)備與產(chǎn)業(yè)化有待突破。燃?xì)馄嚰託庹就顿Y規(guī)模較大，主要原因之一是進(jìn)口關(guān)鍵設(shè)備如高性能天然氣壓縮機(jī)、脫硫及深度脫水裝置等，價(jià)格昂貴，而國產(chǎn)設(shè)備的性能和可靠性，有待進(jìn)一步提高，急需組織力量對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)。同時(shí)，要加強(qiáng)國家的統(tǒng)一規(guī)劃，制定配套政策，保證燃?xì)馄嚰託庹镜慕ㄔO(shè)速度能夠適應(yīng)燃?xì)馄嚢l(fā)展的需求。[14-15]
因此，專家建議中國燃?xì)馄嚱窈蟮陌l(fā)展重點(diǎn)，應(yīng)放在全新的采用*技術(shù)的單一燃料燃?xì)馄嚿希绕鋺?yīng)注意提高燃?xì)馄囬_發(fā)的科技含量，如采用電噴燃?xì)忾]環(huán)控制、實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒、附加三元催化器等，爭取達(dá)到歐洲Ⅲ號(hào)、歐洲Ⅳ號(hào)排放法規(guī)要求。[3] [14-15]
此外，中國還應(yīng)加快制定燃?xì)馄囬_發(fā)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范技術(shù)要求；研制燃?xì)馄嚫难b裝置，在保證質(zhì)量的前提下，提高國產(chǎn)化率，降低改裝成本；加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與加氣站設(shè)備的改進(jìn)；繼續(xù)開展示范城市活動(dòng)，完善考核指標(biāo)和評(píng)價(jià)方法。[3] [14] [16]
截至2003年底，北京、上海、天津、重慶等16個(gè)城市被確定為清潔汽車行動(dòng)的試點(diǎn)示范區(qū)。這16個(gè)重點(diǎn)推廣城市的燃?xì)馄嚤Ｓ辛窟_(dá)到19萬輛，已建成加氣站560多座。天然氣汽車已經(jīng)占到燃?xì)馄嚳偭康?0%以上。其中有近6萬輛燃?xì)馄囃度氤鞘泄缓统鲎廛囆袠I(yè)運(yùn)營。雖然這些燃?xì)馄囍徽汲鞘衅嚤Ｓ辛康?0%，但由于集中在城市區(qū)域往復(fù)行駛，總運(yùn)行里程卻占40%到50%。[3] [14-15] 燃油稅實(shí)施后，燃?xì)馄囉型诙愂丈系玫捷^大優(yōu)惠。[3] [14-15]
然而，燃?xì)馄嚨呐欧艃?yōu)勢僅相對(duì)于化油器式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車而言，要使燃?xì)馄囘_(dá)到歐Ⅲ、歐Ⅳ等更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，還必須大規(guī)模應(yīng)用電控、缸內(nèi)直噴、多點(diǎn)噴射、稀薄燃燒、增壓、催化轉(zhuǎn)化等技術(shù)。因此，讓燃?xì)馄嚦蔀檎嬲那鍧嵠囘€有很長的路要走。[14-15]
汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)人員認(rèn)為由于氣體燃料體積能量密度低，僅為汽油的0.11%，行駛里程較短，因而加氣站和供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)就必須走在前面。而這正成為制約燃?xì)馄嚢l(fā)展的最主要因素。 [12-13] 燃?xì)馄嚰託庹镜然A(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，關(guān)鍵設(shè)備與產(chǎn)業(yè)化有待突破。燃?xì)馄嚰託庹就顿Y規(guī)模較大，主要原因之一是進(jìn)口關(guān)鍵設(shè)備如高性能天然氣壓縮機(jī)、脫硫及深度脫水裝置等價(jià)格昂貴，而國產(chǎn)設(shè)備的性能和可靠性又有待進(jìn)一步提高，急需組織力量對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)[11] 。
發(fā)展燃?xì)馄囀黔h(huán)保產(chǎn)業(yè)的一部分。國家推行清潔汽車行動(dòng)，側(cè)重于燃?xì)馄嚢l(fā)展的方針、原則和步驟。清潔燃料汽車專家認(rèn)為政策對(duì)發(fā)展燃?xì)馄囍陵P(guān)重要。法令法規(guī)性政策是燃?xì)馄嚢l(fā)展的前提，低價(jià)位的氣價(jià)政策是促進(jìn)燃?xì)馄嚢l(fā)展的關(guān)鍵，優(yōu)惠的財(cái)政政策是發(fā)展燃?xì)馄嚨谋ＷC。中國發(fā)展燃?xì)馄嚨木唧w政策尚不明朗。基本上還未涉及法規(guī)性政策、氣價(jià)政策和財(cái)政政策。[11]
參考資料
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