CNG双燃料汽车（以压缩天然气为动力源的汽车）-趣爱秀

燃料

汽车主要燃料有：汽油、柴油、天然气、乙醇汽油、甲醇汽油。而就目前在城市中跑的双燃料汽车来看，主要是以汽油与天然气为主备燃料汽车。

柴油

1、省油：同样的油耗，柴油车可比汽油车多跑约30%的里程。如以一辆车每年行驶2万公里来计算，使用柴油车每年可节省4000-5000元。

2、排放少：目前中国是仅次于美国的第二大二氧化碳排放国家。因为柴油机的省油特点，柴油车比汽油车的二氧化碳排放量少20-30%。

3、动力性好：柴油机比汽油机的扭矩更大，因此除卡车外，柴油机尤其适合SUV等多功能、越野性车。

4、工作性能高：现代柴油机由于采用先进技术，其震动和噪音远较传统的低，现在很多高级轿车如奔驰、宝马也开始采用柴油机。

5、耐用：柴油机被公认为非常耐用，使用寿命远远超过汽油机。

天然气

汽车用天然气的主要成分是甲烷，其余为乙烷、丙烷、丁烷及少量其他物质，其特点与液化石油气类似，热值高、抗爆性能好、着火温度高。另外，还有混合气发火界限高，适于稀燃的性能。由于压缩天然气(CNG)在汽车上与空气混合时同为气态，与汽油、柴油相比，混合气更均匀，燃烧也更完全。因此，天然气汽车比使用普通燃料(如汽油或柴油)汽车的一氧化碳排放量要低得多。但是，压缩天然气汽车的甲烷排放量增加。甲烷是一种温室气体，它对大气的加热潜力比二氧化碳高30倍之多。

乙醇汽油

1、提高燃油品质：车用乙醇汽油中的乙醇，既是一种能源，又是一种性能优良的汽油品质改良剂。首先，乙醇做为“绿色”增氧剂，可完全替代汽油中含氧添加剂MTBE的使用。因MTBE对地下水资源危害严重，一些发达国家已立法禁止使用。乙醇按10%的比例混配入汽油中，可使氧含量达到3.5%，助燃效果好，使汽油中不能燃烧的部分充分燃烧，提高了汽油的燃烧效率。另外由于乙醇中的辛烷值（RON）指数可达111个单位，乙醇按10%的比例混配入汽油中，可使辛烷值提高2—3单位，提高了油品的抗爆性能。

2、降低尾气有害排放：汽车有害尾气的排放，特别是在人口密度较大、车流量较大的区域和城市，已成为一种严重的环境污染源。车用乙醇汽油由于燃烧充分，可使汽车有害尾气排放总量降低33%以上。根据中国汽车研究中心于二00一年所做的车用乙醇汽油8万公里行车试验检测数据表明：尾气排放中CO排放明显降低，最大降低率已达55%，算术平均降低率30.8%，HC化合物算术平均降低率为13.4%。

3、燃烧充分、减少积炭：车用乙醇汽油由于燃烧彻底，解决了普通汽油燃烧不完全所形成的炭粒积聚现象，能有效地预防和消除发动机燃烧室、气门、火花塞、排气管、消声器等部位积炭的产生，避免了因积炭形成而引起的故障，延长了发动机的使用寿命。

4、燃油系统自洁：车用乙醇汽油中加入的乙醇是一种性能优良的有机溶剂。具有良好的清洁作用，能有效地消除汽车油箱及油路系统统中燃油杂质的沉淀和凝固（特别是胶质胶化现象），具有良好的油路疏通作用。

应用

CNG两用燃料汽车主要应用于出租车行业、个人私家车，CNG双燃料汽车的主要品牌有：爱丽舍、普桑、捷达、富康、比亚迪、力帆520、羚羊、天宇。这种车以节能减少城市污染为主要用途。也是当下这个资源紧缺时代汽车产业发展的必然方向。

优点

1．减少污染：使用清洁汽油的汽车，尾气排放中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOx）将大大减少，对每个人都有好处。

2．清洁汽车部件：使用清洁汽油的汽车能够保持发动机燃油系统清洁，如化油器或喷嘴，进排气阀、火花塞、燃烧室、活塞等，燃油系统不会产生积碳，减少机械磨损，延长汽车使用寿命。3．省油：燃油系统清洁，油品的雾化程度提高，混合气完全燃烧，功率达到最大化。

4．改善行驶性能：发动机容易启动，转速平稳，加速性能好。

5．乘车感舒适。

优势

1、经济性

与汽油相比，燃料成本可节约30%以上，与LPG相比，燃料成本节约25%，CNG双燃料出租车多出的和汽油出租车改车费用在3个月左右就可以回收，2年可以节约出一辆车的价格；与汽油价格相比，天然气的价格更稳定。天然气系统维护成本较低。

可延长发动机寿命。天然气容易扩散，以气态进入发动机，在发动机中容易和空气均匀混合，燃烧比较完全、干净；可以提高热循环效率，加快燃烧速度，充分利用燃烧热能；同时CNG辛烷值高，抗暴性能好，使用时不需要添加抗暴剂，不会稀释润滑油，因而使发动机气缸内的零件磨损大大减少，使发动机的寿命和润滑油的使用期限大幅度增长。所有这些都会降低汽车的保养和运行费用，从而提高汽车使用的经济性。

2、环保性

天然气是一种洁净的能源，其主要成分是甲烷，燃烧后主要生成物为二氧化碳和水。与汽油汽车相比，其尾气排放中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%，微粒排放下降约40%，铅化物可降低100%。

3、安全性

天然气的燃点为640℃-680℃，比汽油的燃点340℃-350℃高了近一倍，所以不易燃烧；

只要聚集浓度达不到5%-15%，它也不会燃烧；天然气和正常空气相比，其比重为0.68：1，故不易聚集，泄漏后易于飘逸；

应用于汽车后，天然气在密闭的缸体和管道中运行，只要密封阀门和垫片质量良好，一般不会出现泄漏问题；

CNG燃料车使用的是压力为20Mpa的储气瓶，参照《气瓶安全监察规程》、GBl3004《钢制无缝气瓶定期检验与评定》、GBl7258《汽车用压缩天然气钢瓶》等国家现行标准。

两用燃料汽车也可以由单燃料改装成为CNG双用，天然气、柴油最大的特点是省油，但是一般汽车都是汽油的，你无法改成柴油的，所以最简单的方法是改成天然气。

两用燃料汽车的使用注意事项：

随着国家车辆排放标准的日趋严格，CNG双燃料车汽车数量的迅速增加。CNG双燃料汽车使用、维护中的问题也暴露增多，现将其使用注意事项介绍如下：

CNG含有非挥发性物质，很容易损坏膜片和密封件，所以每月要将排污口打开一次，清除掉CNG沉积物。

每天至少用汽油工作20min，以保持汽油机的良好工作状态，否则，气门座的寿命会由于长期得不到润滑而降低。

用汽油起动发动机时，只要将转换开关置于“汽油”位置即可，但用CNG起动时应首先将化油器中的汽油燃尽。为此，必须先将转换开关放在中间位置（即既不供气也不供油位置），待化油器中的汽油燃尽后再将它换到“CNG”位置。

如果准备长期不用CNG，则必须将管道和蒸发器中的LPG燃尽或排尽，并且，还要将蒸发器排液孔打开，放出污液，再对蒸发器作必要的清洗；否则，CNG中不易挥发的物质会沉积在密封件和膜片上，腐蚀密封件和膜片。

汽车每行驶2000km应清洗一次混合器，检查和调整一次发动机的排放，还应在拆下管道过滤器后用压缩空气吹去管道过滤器中的污物，防止气道堵塞。

CNG装置的调整方法是：在发动机工作后先将LPG调节阀开度由大逐渐关小，直至发动机运转正常；然后调整蒸发器上的怠速调整螺栓，使发动机怠速时CO和HC的排放量分别为〈1%和〈300×10-6或使混合气在发动机转速为1200r/min-1600r/min时的空燃比为12.5-12.8。

必须注意车用CNG的质量，无论是进口CNG还是国产CNG，其丁二烯和硫的含量都应分别小于0.5%和0.015%（重量百分比）。

在汽车行驶中如果发现CNG泄漏，应立即关闭CNG开关，并关闭贮液罐上出液阀的手动开关，然后检查各紧固件和管路接头的松、漏情况，并及时检修。在故障未排除的情况下，汽车应用汽油行驶。

改装技术

成熟的改装技术：CNG汽车采用定型汽油车改装，在保留原车供油系统的情况下，增加一套“CNG型车用压缩天然气装置”。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、天然气供给系统。主要由天然气高压电磁阀、三级组合式减压阀、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、汽油电磁阀等组成。

1.发动机功率下降及其原因

天然气汽车使用中的一个主要问题是发动机的功率比使用汽油时有明显下降。据资料报道，汽车在使用天然气作燃料时，功率一般要下降15%左右，个别时候下降更多。功率下降的结果，一方面导致汽车重载、爬坡或加速时动力不足，另一方面导致燃料消耗相对增加，并增加污染物排放量。

天然气汽车的功率下降主要原因在于燃料本身的特性和发动机的构造。

在燃料性质方面，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。

在发动机构造方面，决定发动机功率的主要因素是发动机的压缩比，压缩比越大，热效率越高，有效功率就越大。同时，压缩比越大，发动机爆震的倾向也越大。因此，发动机压缩比还必须与燃料的抗爆性相适应。汽油的抗爆性决定了汽油机的压缩比不可能太大，但天然气的抗爆性很好，完全可以用于压缩比较大的发动机，从而提高其功率。天然气汽车的应用还处在起步阶段，

天然气的供应远不象汽油那样普及，在这种情况下，专门设计的天然气发动机汽车很难推广。目前投入运行的天然气汽车大多是两用燃料汽车，既可以用天然气，也可以用汽油。这种两用燃料汽车为了兼顾使用汽油的需要，压缩比提高较小或者没有提高。因此天然气高抗爆性的特性并未得到充分发挥，导致发动机功率下降。

2 .腐蚀与早期磨损及其原因

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。

3.提高天然气汽车功率的措施

3.1提高充气系数

充气系数下降是导致天然气汽车功率下降的重要原因，从理论上讲，提高充气系数是提高功率的一种途径。但充气系数下降是由天然气本身的性质所决定的，从燃料方面显然无法解决这一问题，唯一的解决办法是采取进气增压措施。但进气增压无疑会加大发动机的体积和质量，在实施中存在一定难度。

3.2适当提高发动机压缩比

天然气的辛烷值很高，抗爆性非常好，如果直接在汽油机上使用天然气，就不能充分利用天然气的这种优点，提高发动机功率。如果将发动机气缸盖减薄一部分，提高发动机的压缩比，就可以提高发动机的功率，在一定程度上弥补部分功率损失。这种方法是人们通常采用的一种方法。但是，考虑到目前大部分天然气汽车都是两用燃料汽车，发动机压缩比不可能提高太多，否则一旦换用汽油作燃料，有可能产生爆震。因此压缩比的提高有一定限度，应根据实际情况确定。例如，原来使用70号汽油的汽车，改成两用燃料汽车时，可将压缩比提高到使用90号汽油的压缩比；原来使用90 号汽油的发动机改成两用燃料汽车时，可将压缩比提高到使用93号或95号汽油的压缩比。

对于象城市公共汽车那样在固定线上行驶，天然气供应有保障的汽车，应当提倡使用压缩比与天然气抗爆性相适应的单一燃料天然气汽车，充分发挥天然气高压缩比的特点，以提高汽车发动机功率。

3.3使用专用天然气汽车发动机润滑油

天然气是气体燃料，使用中不会出现发动机润滑油稀释现象，因此可以使用粘度较低的润滑油，这样可以减少粘度造成的功率损失，提高发动机的效率。同时，天然气汽车专用发动机润滑油可以有效防止气门、活塞环等燃烧室部件的腐蚀与磨损，防止气缸压力下降引起的功率损失。

在CA610 2天然气发动机台架上，对使用天然气发动机润滑油和使用ESC30汽油机润滑油进行了对比试验，外特性和负荷特性曲线如图1、图2所示。试验中所用燃料均为天然气，燃料消耗量以天然气在标准状况下体积计算。从图1 中可以看出，与使用ESC30汽油机润滑油相比，使用天然气发动机润滑油可以增大发动机的功率和扭矩，降低燃料消耗率10%左右。

4.减少腐蚀和磨损的措施

4.1天然气脱硫

如前所述，天然气汽车发生腐蚀和早期磨损的根本原因是由于天然气中含有微量硫化氢。因此，对天然气进行脱硫处理是减少腐蚀和磨损的重要手段。但对天然气进行脱硫处理，也很难将硫化氢完全除去，因此，天然气对发动机的腐蚀是很难完全避免的。

4.2采用耐腐蚀材料

采用抗硫化物腐蚀的金属材料制造发动机也是防止腐蚀的一个重要措施。但这种方法仅适用于新发动机的制造，对于现有发动机是无能为力的。

4.3使用专门的天然气汽车发动机润滑油

使用天然气汽车发动机润滑油代替目前使用的汽油机润滑油是防止天然气汽车发动机腐蚀的有效措施，这种方法不但简便，而且不增加成本。

天然气汽车发动机润滑油与汽油机润滑油相比具有较高的碱值，有很强的酸中和能力。5万km行车试验表明，该润滑油能有效防止硫化氢的腐蚀，减少发动机磨损，延长发动机大修期1/2以上。

2011年7月出租车使用汽油和天然气的数据对比：

名称项目	汽油93#	天然气
百公里燃料消耗量	9.4L	8.5立方
燃料单价	7.45元/升	4.6元/立方
每公里消耗的燃料费（元）	0.7元/公里	0.39元/公里

每天行驶的公里数	使用汽油93#费用（元）	使用天然气的费用（元）	每天节省费用（元）	3个月节约的成本（元）	6个月节约的成本（元）	1年节约的成本（元）	2年节约的成本（元）	3年节约的成本（元）
50公里	35	19.5	15.5	1395	2790	5580	11160	16740
100公里	70	39	31	2790	5580	11160	22320	33480
200公里	140	78	62	5580	11160	22320	44640	66960
300公里	210	117	93	8370	16740	33480	66960	100440
400公里	280	156	124	11160	22320	44640	89280	133920