天然气汽车存在的问题与解决方法

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 天然气汽车存在的问题与解决方法 摘 要： 本文介绍了机动车使 用的主要燃料和尾气排污对环境的影响 及危害，天然气汽车的优缺点及面临问 题所采取的措施。 中国论文网 /2/view-12906143.htm 关键词：机动车尾气 天然气汽 车 发动机功率 燃料性质 腐蚀与早 期磨损及其原因 随着世界能源危机和环保问题日 益突出，汽车工业面临着严峻的挑战。 一方面，石油资源短缺，汽车是油耗大 户，且目前内燃机的热效率较低，燃料 燃烧产生的热能大约只有 3540%用于 实际汽车行驶(天然气发动机热效率达 50%)，节节攀升的汽车保有量加剧了这 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 一矛盾；另一方面，汽车的大量使用加 剧了环境污染，城市大气中 CO 的 82%、 NOX 的 48%、HC 的 58%和微粒 的 8%来自汽车尾气，此外，汽车排放 的大量 CO2 加剧了温室效应。 天然气汽车又被称为”蓝色动力” 汽车，主要以压缩天然气(CNG)、液化 天然气(LNG) 、吸附天然气 (ANG)为燃 料，常见的是压缩天然气汽车(CNGV)。 液化石油气汽车(LPGV)是以液化石油气 (LPG)为燃料。CNG 和 LPG 是理想的 点燃式发动机燃料，燃气成分单一、纯 度高，与空气混合均匀，燃烧完全， CO 和微粒的排放量较低，燃烧温度低 因而 NOX 排放较少，稀燃特性优越， 低温起动及低温运转性能好。其缺点是 储运性能比液体燃料差、发动机的容积 效率较低、着火延迟期较长,其中最为突 出的是发动机功率下降,发动机腐蚀与早 期磨损的问题。 一、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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 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。功率下降的主要表 现是: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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 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。 二、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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 (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。 三、提高天然气汽车功率的方法 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。 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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 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.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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 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。 四.减少腐蚀和磨损的措施 1.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。 2.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。 3.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 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 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。 五、结论 1.天然气汽车功率下降的原因是 由于充气系数下降和发动机压缩比较低； 2.发动机早期磨损的原因是由于 天然气中含有微量硫化物引起的； 3.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