天然气汽车与燃油汽车的比较分析

天然气由于能耗低 、 污染小而被作为 一种清洁能源受到广大消费者的欢迎， 从而 被广泛运用于各个领域。 天然气也是国际公 认的最理想的车用替代能源 。 目前 ， 世界上 天然气汽车非常普遍， 特别是天然气资源丰 富的国家如巴西、 新西兰、 意大利、 阿根廷等 以及重视环保的美国 、 日本等国 。 随着我国 汽车保有量的不断增加， 燃油供给矛盾和汽 车尾气带来的城市环境污染日益突出， 发展 清洁能源汽车已成为刻不容缓的选择。 1988 年， 四川石油管理局从新西兰引进了充气装 置和天然气汽车的改装件 ， 并在南充建立 了 CNG 加气站 ， 使其成为全国第一个使用 CNGV 的城市 。 推广使用天然气汽车 ， 可改 善能源消费结构 ， 缓解石油能源不足 ， 减少 环境污染， 并可获得良好的经济效益和社会 效益， 对未来中国的燃油结构和汽车工业的 发展将会产生重大的影响。 在这里将着重对 天然气汽车与燃油汽车进行比较分析。 天然气的性质与汽油有较大的差异 ， 将导致汽车及其发动机的某些性能发生变 化。 目前普遍采用的将汽油车或柴油车改成 CNG 汽车的改装方式 ， 由于燃料供给方式 的变化和匹配的部合理性， 也将使汽车的性 能产生差异 。 从燃料本身的特点来说 ， 天然 气不像汽油那样容易被点燃， 因为天然气的 燃点比汽油的燃点高出 200 ℃以上 （ 天然气 的燃点一般在650℃以上， 而汽油为427℃） 。 天然气也不像汽油那样容易着火爆炸 ， 因 为天然气在空气中燃烧时的体积界限是 5% ～15%， 而汽油是1% ～7%。 也就是大气 中有 1 % 的汽油浓度就很容易发生 。 天然气 要积累到5%才到达它的燃烧下限。 并且， 天 然气的密度比空气的密度轻 （天然气的密度 只是空气的55%） 稍有泄漏， 很容易向大气 ， 中扩散， 不至于达到低燃烧界限。
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天然气汽车与燃油汽车的比较分析
高吉 西华大学交通与汽车工程学院
本文通过对天然气汽车与燃油汽车的性能、 优缺点、 排放污染等方面作了较系统的分析， 以大量的数据和 摘 要： 理论作为基础， 凸显了天然气汽车的优势。 性能优越 经济高效 减少有害排放 关键词：
HC、 39％NOx、 无粉尘排放， 因此， 使用天然 气作为汽车燃料能够明显减轻对环境的污 染。 2 . 安全性强 。天然气燃料汽车与汽油 燃料汽车相比有较高的安全性， 因为压缩天 然气是相对安全的燃料。 天然气在空气中的爆炸极限下限 （1） 为5%， 汽油在空气中爆炸下限为1.0%， 天然 气燃点为 645 ℃ ， 汽油的燃点为 427 ℃ ， 在常 温下相比天然气不易点燃。 天然气的常规密 度为0.80 kg/m与汽油蒸汽密度的5.09 kg/m 相差明显 ， 压缩天然气一旦发生泄漏 ， 泄漏 的气体很快会在空气中散发， 液体变为气体 的过程中带走大量的热从而形成低温区， 给 天然气燃烧带来很大困难。 因此天然气是一 种相当安全的汽车燃料。 天然气汽车的钢瓶系高压容器钢 （2） 瓶安装有防爆设施 ， 电磁阀 、 高低压调压器 供气系统安全可靠， 等设备， 严密度标准高， 不会因汽车碰撞或翻覆造成失火或爆炸， 而 汽油汽车的油箱系非压力常规容器， 一旦着 火极易发生爆炸。 随 3 . 有利于解决能源的紧缺的问题 。 着国民经济的高速发展， 汽车数量也急速增 长， 对燃料的资源需求大量增加 。 使用天然 气作为汽车燃料 ， 改变了汽车燃料只有汽 油、 柴油的格局 ， 缓解了汽油供应紧张的矛 盾。 由于汽油的相对成本较高 ， 使用天然 气作为燃料汽车将能节省近40％燃料费用， 有较高的经济效益。 燃料费用低： 天然气的燃料消耗量 （1） 和燃料消耗率都比汽油低。 由于燃料具有不 同的低热值 ， 对于两种不同的燃料来说 ， 燃 料消耗绝对数量的高低 ， 并不能说明其经 济性能的好坏。 但由天然气和汽油的性质可 知， 一方天然气热值等于1.14升93号汽油热 值， 在正常情况下， 其消耗量也比汽油低。 热 效率是衡量发动机燃料经济性的指标。 使用 天然气作燃料于汽油作燃料相比， 大大降低 了燃料的费用。 保养费用低： 使用天然气作燃料燃 （2） 干净、 不容易产生积碳， 因而对 烧比较完全、
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2013-6的零件磨损小， 大大延长了发 动机的使用寿命 。 这样 ， 就降低了汽车的保 养费用。
二、天然气燃料汽车与汽油燃 料汽车的排放比较
汽油车的燃料主要成分是碳氢化合 物， 在完全燃烧的情况下 ， 理论上的燃烧产 物应该是 CO 2 、 水， 以及空气中未使用的氮 气和剩余的氧气 。 实际上 ， 燃料中含有少量 杂质 ， 而燃料在汽缸中又很难做到完全燃 烧， 因此增加了排气中的其他成分 ， 特别是 有害气体。 主要包括： CO、 HC、 NOx、 颗粒物 质和抗爆剂中的铅、 燃料中所含的硫生成的 二氧化硫、 苯等有害成分以及会导致温室效 应的二氧化碳等。 像汽油和甲醇一样 ， 天然气汽车的排 放效果受车辆性能、 燃料效率和其他因素影 响很大 。 天然气由于组分简单 ， 易于完全燃 烧， 含碳量少 ， 抗爆性好 ， 不含抗爆剂 ， 所以 一氧化碳 、 微粒等物质大大减少 。 虽然本身 也是碳氢化合物 ， 但由于其主要成分是甲 烷， 不产生光化烟雾 ， 因此也有效地减少了 有害的HC排放。 事实上， 除氮氧化物排放较 高外， 天然气汽车的其他排放指标是所有替 换燃料中最低的。 天然气汽车不会排放硫化 物， 在发动机运行一段时间后， 它的润滑油、 燃烧室和火花塞将会保持十分清洁的状态。 尾气排放物中的碳化氢主要成分是没有燃 烧的甲烷 ， 因此 ， 天然气汽车产生的臭氧非 常少， 却也加重了温室效应。 天然气燃料汽车与燃油汽 综上所述 ， 车相比提高了经济性 ， 提高了安全性 ， 降低 了尾气排放对环境的影响。 在石油危机的不 断加剧 ， 环境问题日益突出的当下 ， 天然气 燃料将以因其独特的优势而得到广泛应用 和飞速发展。
一、以天然气作汽车燃料与汽 油相比具有的优点：
1.污染小。 天然气是一种被人们公认的 清洁能源 ， 由于它燃烧比较完全 ． 与汽油相 比， 对空气的污染明显降低。 资料显示： 使用 天然气作为汽车燃料与汽油作燃料相比可 90％S02、 90％CO72％ 以减少排放24％C02、
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消费导刊· 2013年4月刊