天然气汽车（以天然气为燃料提供动力的汽车）

产品分类

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（CNG）汽车。压缩天然气是指压缩到20.7—24.8 MPa的天然气，储存在车载高压气瓶中。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，^[1]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，能够延长发动机使用寿命。加工成本相对较低，极难液化，CNG汽车最大的缺点是高压钢瓶过重，体积大且储气量小，占去了汽车较多的有效重量，限制了汽车携带燃料的体积，导致汽车连续行驶里程短，另外因钢瓶的存储压力高，也具有一定的危险性；

液化天然气（LNG）汽车。天然气在常压下冷却至-162℃后液化形成LNG，其燃点为650℃，爆炸极限为5%~15%，安全性较高。LNG汽车可以明显的压缩天然气体积，一次充气，可以行驶500km甚至1000km以上，非常适合长途运输使用。与CNG汽车相比，LNG汽车在安全、环保、整车轻量化、整车续驶里程方面都具有优势。

液化石油气（LPG）是一种在常温常压下为气态的烃类混合物，比空气重，有较高的辛烷值，具有混合均匀、燃烧充分、不积碳、不稀释润滑油等优点，能够延长发动机使用寿命，而且一次载气量大、行驶里程长。

世界上使用较多的是压缩天然气汽车。

按照燃料使用状况的不同，天然气汽车可分为：

专用燃料天然气汽车。发动机只使用天然气作为燃料。

两用燃料天然气汽车。既可以使用天然气也可以使用汽油作为燃料。

双燃料天然气汽车。可以同时使用液体燃料和天然气。

压缩天然气汽车

压缩天然气（CNG）汽车燃料系统通常包括：天然气气瓶、减压调压器、各类阀门和管件、混合器（或者天然气喷射装置）、各类电控装置等。

CNG气瓶是压缩天然气汽车的主要设备之一。气瓶的设置和生产都由严格的标准控制。CNG车用气瓶可以分为四类：第一类气瓶是全金属气瓶，材料是钢或铝；第二类气瓶采用金属内衬，外面用纤维环状缠绕；第三类气瓶采用薄金属内衬，外面用纤维完全缠绕；第四类气瓶完全是由非金属材料制成，例如玻璃纤维和碳纤维。

尽管一般认为由于天然气积碳少，机油更换的次数可以少一些，甚至例行的维护也可以少作一些，但我们认为汽车、发动机和改装系统的定期维护可以保障天然气汽车与汽油车和柴油车相比具有更好的性能。

天然气汽车主要部件：减压器，混合器或喷规；开环防真器1套或燃气电脑一只；转换开关总成 1套；动力调节阀 或天然气过滤器1只；高压钢管φ6×1：0.8KG；导气管1只；排气管1米；稳固件包1包；低压管φ19：1米；低压管φ16 0.3米；卡箍φ16-27 4只；卡箍φ22-φ32 1只；卡箍φ34 1只；充气阀1只。气瓶及气瓶支架一组。

产品特点

郑州市2012年开始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。

1、燃烧稳定，不会产生爆震，并且冷热起动方便。

2、压缩天然气储运，减压，燃烧都在严格的密封状态下进行，不易发生泄露。另外其储气瓶经过各种特殊的破坏性试验，安全可靠。

3、压缩天然气燃烧安全，积碳少，减少气阻和爆震，有利于延长发动机各部件的使用寿命，减少维修保养次数，大幅度降低维修保养成本。

4、可减少发动机的机油消耗量。

5、使用压缩天然气与汽油相比，可大幅度降低，一氧化碳，二氧化硫，二氧化碳等的排放。并且没有苯，铅等致癌和有毒物质危害人体健康。

产品设计

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）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）燃气供给系统。主要由燃气高压电磁阀，三级组合式的减压阀，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，汽油电磁阀组成。

燃气钢瓶的瓶口处安装有易熔塞和爆破片两种保安全装臵，当气瓶温度超过100摄氏度，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，卡箍牢固。因此，该系统在使用中是最安全可靠的。

汽车以CNG做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气压减为负压，其真空度为49—69KPa。减压阀于混合器配合可满足发动机不同工况下混合气体的浓度要求。

减压阀总成设有怠速阀，用以供给发动机怠速用气；压缩机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的供气按钮。因此，功能齐全，操作非常方便。当燃料转换开关臵于天然气位臵时，电磁阀找开，汽油阀关断。储气瓶中天然气流经总气阀，滤清器，电磁阀进入减压器，经多级减压至负压，再通过动力阀进入混合器，并与空滤器中来的空气混合点燃推动发动机曲轴转动。

混合器可在减压器的调节下，根据发动机不同工况下产生的不同真空度，自动调节供气量和空气与天然气均匀混合，满足发动机的供燃要求。动力阀可改变天然气低压管及截面积，调节混合气阀关断，原车供油系统恢复状态正常供油，发动机正常运转。控制系统主要由燃料转换开关组成，通过控制汽油电磁阀和燃气电磁阀的开关，实现供油供气选择。

天然气汽车的工作原理与汽油汽车的原理一致。简言之，天然气在四冲程发动机的气缸中与空气混合，通过火花塞点火，推动活塞上下移动。尽管天然气与汽油相比，可燃性和点火温度存在一些差别（参见下表），但天然气汽车采用的是与汽油车基本一致的运行方式。

大多是使用压缩天然气来供气运行的。天然气被压缩为20-25MPa，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，占据了大量的后备箱空间，但是已开发出新一代轻量级气瓶。这些全复合的气瓶又称为集成存储系统 (ISS)，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，这些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，最大限度的节省存储空间。

天然气汽车的发动原理是，当天然气汽车发动机启动后，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。传感器和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。

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”，为更换轮胎提供基本保障。

评价

⑴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油为燃料的汽车，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.

⑵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.

⑶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.

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.

⑷cng汽车的动力性略有降低。燃用天然气时，动力性略下降5~15%.

⑸改装一次性投资较大，改装一辆cng汽车大约需4000-6000元，随着日后技术的不断进步，费用会继续降低。