改装 天然气汽车 使用性能 影响与分析

目录摘要 (2)第一章引言 (3)第二章改装天然气汽车技术的发展历程 (4)2.1改装天然气汽车的发展背景 (4)2.2改装天然气汽车的发展历程 (4)第三章改装天然气对汽车发动机的影响与分析 (6)3.1改装天然气对汽车发动机的影响 (6)3.2改装天然气对汽车发动机影响的分析 (6)第四章改装天然气对汽车使用性能的影响与分析 (8)4.1改装天然气后对汽车动力性造成影响与分析 (8)4.2改装天然气后对汽车经济性的影响与分析 (10)4.3改装天然气后对汽车排放造成的影响与分析 (10)结论 (12)致谢 (13)参考文献 (14)摘要汽车保有量的高速增长带来了环境污染和能源短缺。

为此，世界各国广泛开展汽车替代燃料的研发工作。

汽车改装天然气意义重大，但经过简单改装的汽油/CNG两用燃料发动机的使用性能存在一些问题，包括动力性能大幅下降，排放性能指标达不到预期目标等问题，虽经燃供装置与发动机的优化匹配以及一系列调整，也只能使发动机动力性能得到部分恢复和排放性得到一定程度的改善。

但也对汽车的使用造成一定的影响。

本文通过对汽车改装天然气的一系列的认知，从对环保、能源、发动机的影响着手，各方面的进行分析，为以后改进汽车改装天然气技术打下一定的基础。

关键词：改装天然气汽车使用性能影响与分析第一章引言天然气汽车以其低排放、抑制温室效应和摆脱对石油的依赖这三大特性，正在世界范围内得到普及和推广，成为21世纪汽车工业发展的一个重要方向。

天然气汽车在世界上已有70多年的历史。

20世纪20年代末、30年代初，意大利人为解决车用汽油短缺问题，率先开发了常压囊式天然气汽车和CNG汽车。

到20世纪80年代，由于石油危机加重，改善环境的呼声日渐高涨和压缩机技术的不断进步，天然气汽车获得较快发展。

自20世纪90年代以来，天然气汽车发展的要素进一步成熟，俄罗斯、美国等国分别成立了天然气汽车协会。

在我国，天然气汽车自2002年以来发展迅速，截至2007年底，16个重点推广城市的CNG(压缩天然气)汽车保有量已达26.5万辆，建成加气站555座。

国内外许多专家认为：天然气和其他汽车燃料（如汽油、柴油、LPG/醇类燃料以及二甲醚等）相比，其全寿命周期（包括开采或生产，储存和运输，使用以及燃烧后的排放物）内的污染最低，因此发展天然气汽车，可以有效的缓解石油短缺的紧张局面，合理的利用有效资源，而其可以大大的减少环境污染。

但是每一种物体都有它的双面性，天然气虽然具有特有的环保，但由于它的化学成分决定，在汽车使用过程中，对发动机、和汽车的动力性具有一定的影响。

第二章改装天然气技术的发展历程2.1改装天然气汽车的发展背景我国是一个“贫油富气”的国家，2010年进口石油7000万吨，石油供需矛盾日益加剧。

按现在的开采能力，石油资源可开采二十年左右。

而我国的天然气储量却相当丰富，其消耗量只及开采能力的50%，按现在的开采能力，可开采70~100年左右。

另外，大气污染指数（API）测定表明：我国大气污染十分严重，在一些大城市中尤为突出，其中汽车尾气排放对城市低空大气污染的分担率为70%，是城市低空污染的主要之源。

而天然气不仅是汽车的代用燃料，更是理想的清洁能源。

所以在这个大环境下，改装天然气成为一种主流。

2.2改装天然气汽车的发展历程1999年，我国启动了“空气净化工程清洁汽车行动”，由原国家科委牵头，联合原国家计委、国家环保总局、建设部等13个部委成立了全国清洁汽车行动协调领导小组，随后启动了北京、上海、重庆、四川等12个示范城市和地区，2005年示范城市和地区扩大到19个。

2006年，国家再次启动“节能与新能源汽车”高科技计划，继续强力推进天然气汽车发展的进程。

中国的天然气汽车进入了快速发展期。

截至2007年底，全国已有30个省市自治区的80多个城市推广天然气汽车。

其中16个重点推广城市(地区)共发展天然气汽车26.5万辆，比2006年增长近8万辆；建成天然气加气站555座，比2006年增加75座。

我国天然气汽车和加气站主要集中在气源地附近，如四川、重庆、乌鲁木齐、西安和兰州等，天然气供应方便，气价低(仅为油价的40%～50%)是CNG汽车快速发展的主要驱动力。

CNG汽车技术也基本实现国产化。

国内汽油/CNG双燃料汽车改装已完全实现国产化，但也有部分采用进口配件，改车费用根据配件是否需进口而有所不同。

汽油、柴油/CNG双燃料和CNG单燃料原产车也已实现国产化。

上柴股份、东风汽车、上汽依维柯等开发的天然气电喷发动机(均在柴油机基础上开发)已成功地在内蒙古鄂尔多斯运煤专线、城市客车上应用，在运行车辆超过1000辆。

东风爱丽舍、一汽捷达、奇瑞、夏利等双燃料CNG轿车已在很多城市行驶。

2007年，我国天然气汽车(含底盘)产量达到5.7万辆；国内有58家企业生产天然气汽车，累计有347个天然气汽车车型(包括底盘)进入国家机动车新产品公告；有18家企业生产天然气发动机，共有98款天然气发动机产品在市场中销售，发动机功率范围64kW～250kW；已形成全系列天然气气瓶的设计与生产制造技术，产业化能力超过80万只/年；自主开发的减压器、电控单元ECU、燃气喷嘴等燃气汽车专用装置，已开始批量投放市场。

第三章改装天然气对汽车发动机的影响与分析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，并且对发动机机部零件造成腐蚀。

3.1改装天然气对汽车发动机的影响3.1.1 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。

3.1.2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。

3.1.3天然气作燃料时对发动机的损坏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。

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。

3.2改装天然气对汽车发动机影响的分析3.2.1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。

3.2.2充分发挥天然气高压缩比特性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。

例如对于像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。

3.2.3使用粘度较低的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。

3.2.4检查和保养汽车油改气的水循环冷却系统发动机冷却主要依靠水循环冷却系统。

此系统能否正常工作直接影响发动机寿命，特别是汽车天然气改装后发动机温度高对此系统要求更高，一定要时常检查保养3.2.5对天然气进行脱硫处理是减少腐蚀和磨损的重要手段如前所述，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。

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。

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。

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。

第四章改装天然气对汽车使用性能的影响与分析发展天然气汽车意义重大。

但经过简单改装的汽油﹨CNG两用燃料发动机存在动力性能大幅下降，排放性能指标达不到预期目标等问题。

4.1改装天然气后对汽车动力性造成影响与分析4.1.1改装天然气后对汽车动力性造成的影响1．对于化油器式的发动机，由于在化油器和空气滤清器之间安装了混合器，一方面增加了进气阻力，发动机充气系数下降；另一方面增加了化油器喉口的真空度，改变了原化油器的工作特性，大量实验证明两用燃料发动机在燃用汽油时的动力性有不同程度的下降（最大功率下降2—7%左右），油耗上升（2—5%）。

排放污染物增高，而燃用天然气的动力性大幅下降（较原机最大功率下降17—26%，最大扭矩下降10—18%）。

2．对于电喷式发动机，由于在进气道上安装了混合器，天然气与空气的缸外混合，同样造成燃气时功率、扭矩大幅下降。

3．天然气的混合气热值低降低了发动机的功率和扭矩；密度低的气态，降低了充气效率，影响冲量系数，从而发动机的动力性下降；天然气的着火能量高，着火落后期加长，燃烧过程‘等容度’下降，因而发动机的动力性下降。

4.1.2改装天然气后对汽车动力性造成影响的分析适当增加压缩比、CNG的直喷和进气增压是比较经济且易实施能大幅提高改装发动机功率、扭矩有效方法。

1.增加压缩比适当增加压缩比，可以提高发动机的热效率。

对于点燃时发动机，热效率可以表示为ητ=1-1／∑κ-1，式中ε——压缩比，κ——等敵指数。