新能源汽车讲解

新能源汽车

新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的的各种能源形式。新能源汽车是相对于传统汽车提出来的，传统的汽车是以汽油、柴油为燃料，而新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具有新动力系统的汽车。目前在工程上可实现的新能源汽车技术包括：混合动力、天然气车、纯电动车和燃料电池。同时新能源汽车被认为是现阶段减少空气污染和减缓能源短缺的有效方式。

下面介绍其他新能源汽车：主要讲述天然气汽车，液化石油气汽车，醇类燃料汽车。

天然气汽车是以天然气为燃料的一种气体燃料汽车，天然气的主要成分是甲烷。进入21世纪以来，天然气被认为是最为实现和技术上比较成熟的车用汽油、柴油的代用燃料，天然气汽车已在世界和我国各省市得到了推广应用。

一．天然气汽车种类

按照所使用天然气燃料状态的不同，天然气汽车可以分为：

(1)压缩天然气（Compressed Natural Gas,简称CNG）汽车

CNG是指将输气管内相对低压的天然气通过压缩系统压缩到

3000-3600psig （20.7—24.8 MPa）的压力的天然气。经压缩后的天然

气通过加气机，按重量以千克为单位）或当量汽油升（GLE，以与汽

油所含能量相等为基础）计量，加注到汽车的车载高压气瓶中作为汽车

运行的燃料。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，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。

(2)液化天然气（Liquefied Natural Gas ,简称LNG）汽车

LNG，是天然气经过预处理，脱除重烃、硫化物、二氧化碳和水等杂质后，深冷到-162℃，形成液态的天然气（LNG）。以液化天然气（LNG）作汽车燃料的车辆，称为LNG汽车，对在用车来讲，将定型汽油车改装，在保留原车供油系统的情况下，增加一套专用液化天然气装置，便形成LNG汽车。也有直接从工厂出来的单一的LNG汽车。

1立方米体积液化天然气（LNG）可以转化为625立方米标准状态（气态）下的天然气；1吨液化天然气可以转化为1350立方米标准状态（气态）下的天然气。

二．天然气汽车的特点

（1）天然气汽车具有保护环境，经济，安全的特点

总所周知，以汽油、柴油为燃料的汽车尾气中含有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物，以及铅、硫化物、苯并(a)花等有害物质。这些有害物质在阳光照射下，经过光化学反应会产生对人体非常有害的光化学烟雾。目前汽车尾气造成的大气污染，已经对我们的生活造成了严重危害。上海市1995年6月份出现了较大范围的光化学烟雾;广州市空气污染程度超过了国家规定的1.6倍，并已出现光化学烟雾污染的先兆。根据环保部门统计，城市在非采暖期，机动车辆尾气排放的一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物分别占大气污染物各自比例的61%、55%、87%。汽车排出尾气是大气污染的最大污染源。以北京1994年80万辆汽车计，每天向空气中排放2200吨一氧化碳、110吨氮氧化物、300吨碳氢化合物。因此，目前城市对汽车尾气的问

题已引起普遍重视。我国是发展中国家，目前汽车工业迅速发展，北京市1994年有机动车辆80万辆，目前每年以净增10万辆的速度发展;西安市1995年仅出租汽车就有10000交汽车1000辆，估计计“9.5”期间，出租汽车15000辆、公交汽车3000辆。全国各地迅速发展的汽车，已使得对油品的需求急剧增长，从国外进口部分油品已成为现实。因此，采用代用燃料已是大势所趋。世界各国专家认为，在汽车替代燃料方面，压缩天然气(CNG)和液化石油气(LPG)燃料被认为是目前最适宜的。天然气汽车比汽油、柴油为燃料的汽车安全、经济、操作费用低，具有很多优点。天然气汽车较汽油为燃料的汽车清洁，对环境造成的危害小。据西安交通公路大学199年10月实验，用西安产奥托牌轿车燃用液化石油气(LPG)后，怠速排放物符合GB14761.5一93标准;较燃用汽油怠速工况下一氧化碳下降96%，碳氢化合物下降35%。天然气是一种高燃点的轻量气体，在正常的温度和压力下，其危险性比汽油小得多。天然气的辛烷值约在130左右，超级汽油的辛烷值仅在96左右。所以采用天然气为燃料不需要添加剂或象铅等抗爆剂。

（2）天然气汽车具有延长寿命

装载发动机活塞顶部、燃烧室壁以及汽缸壁表面温度为200～300℃，火焰传播速度大约为20～30m／s，能保持此温度原因之一是这些壁面形成一种气体附面层，它阻止向这些壁面过多地传热，由于汽油辛烷值低，经常产生爆震，爆震燃烧局部温度很高，可达4000℃以上，燃烧产物将分解出CO，H2，O2，NO及游离碳，已不能燃烧而排气冒烟，排气温度过高形成热损失，在产生爆震时由于振动使这些附面受到破坏，导热高，温度过高，冷却水温度提高，发动机过热，使运动部件润滑情况变坏，加快零件磨损。在正常燃

烧及轻度爆震时，磨耗率为3．6mg／h，严重爆震时为98mg／h，约为正常燃烧时磨耗率27倍，对发动机各部件有严重磨损。而压缩天然气辛烷值大于120，高于汽油，即使高档汽油其辛烷值也只有97。压缩天然气进入空气混合器之前，与空气混合均匀分配到各缸，混合物统一，燃烧充分，可以提高热效率，使燃烧速度加快，燃烧热能得到充分利用。压缩天然气汽车运行平稳，发动机无爆震现象，零部件磨损小，检修期长，润滑油耗量少。这样就延长了发动机的使用寿命。

（3）天然气对汽车发动机的改造

(1)单燃料专用发动机该种发动机以天然气为单一燃料，是在充分发挥天然气特性的基础上对发动机自身结构进行了针对性改造，使得其整体性能得以大大提高。

(2)双燃料发动机改造技术该类型发动机是在原有发动机基础上增设了天然气燃料供应系统，发动机本身结构参数未作改动，仍按汽、柴油等液体燃料设计。由于发动机结构参数的制约，致使天然气发动机的动力性能有所下降，下降幅度为10％～20％，其原因主要在于单位时间内输入发动机的燃料热量较汽柴油少，通过适当增大发动机压缩比，可使其动力性能得以提高，但尾气排放物也有所增加，因此双燃料发动机的燃烧工况优化调整十分重要。有经验表明，如调整合理得当，其动力性能下降幅度可控制在5％左右，该幅度对于在城市内行驶的车辆来说是可以接受的，但作为双燃料汽车如何调整发动机使其达到对两种燃料都能适应的最佳工况，尚需进一步研究。

天然气汽车主要有以下特点

1.排放性能：天然气汽车的环保效应已经得到了大家的认可。

2、经济性：天然气不会稀释润滑油，燃烧后没有积碳，可减少发动机磨损，延长润滑油更换周期，维护保养费用低，延长发动机寿命，这一点笔者深有体会,出租车烧油可能30万公里左右需要大修一次，而天然气汽车有些100万公里了还没大修过；

燃料费用：我们按1立方米天然气相当1.13升汽油计算，可减少燃料费用50%以上。使用CNG作为汽车燃料，可大大降低燃料费用。笔者所在的城市天然气价格可以说是全国最低，有些车辆可较少费用达90%以上。

3、动力性：目前的CNG气车基本是在汽油车上增加CNG系统而成的两用燃料车，发动机的压缩比、点火系统、进气系统等均没有变动，使用CNG 时的性能没有得到充分发挥；郑州天然气改装的理论空燃比为10：1，在进入发动机时，天然气将占有约10%的体积空间，导致吸入发动机的空气量减少约10% ，进气效率下降，从而引起动力性的下降；天然气性质稳定，燃烧速度慢，点燃需要更多的能量；与使用汽油相比，使用CNG时的动力性约下降10-15%。

4、安全性：系统的每一个部件的设计、生产、检验充分考虑了安全性：储气瓶必须有指定的专业厂家生产；储气瓶的承压能力是CNG工作压力的数倍；每一支储气瓶出厂之前必须进行检验；储气瓶发上设有安全阀、手动截止阀，保证安全使用和便于维护；减压器上设有安全阀，保证在系统出现故障时的安全性；天然气性质稳定，密度小，自燃温度温度高，安全性好于汽油燃料。国内外的使用经验表明，因CNG系统发生的安全事故要远低于汽油车、柴油车。

5、续驶里程：压缩储存天然气，储存燃料的能量密度低，相同体积的

储存容器，续驶里程仅相当于汽油的1/4，且储存容器的重量大，导致整车自重增加。对于小型车，在设计时考虑到自重增加的限制，以及车上有限的空间，不允许安装过多的天然气储气瓶，使用天然气的续驶里程较少。天然气汽车一般一罐气可行驶200公里左右。

CNG汽车的结构与原理

压缩天然气、汽油两用燃料汽车（简称CNG汽车），是采用定型的汽油汽车改装，在保留原车供油系统的基础上，增加一套"车用压缩天然气装置"，可燃用压缩天然气，也可燃用汽油，油气两种燃料转换非常方便。"车用压缩天然气装置"由以下三个系统组成。

1．天然气储气系统：主要由充气阀、高压截止阀、天然气贮气瓶、高压管线、高压接头、压力传感器及气量显示器等组成。

2．天然气供给系统：主要由天然气滤清器、减压调节器、动力调节阀、混合器等组成。

3．油气燃料转换系统：主要由油气燃料转换开头、天然气电磁阀、汽油电磁阀等组成。一、车用压缩天然气装置工作原理目前，我国在用的CNG 汽车，有机械控制式和机电控制式两大类，"NCNG型车用压缩天然气装置"属于后者，为国内外使用最多，并较为先进的一种装置。现重点介绍该装置的结构原理，同时也介绍相关的其它类型装置。

NCNG型车用压缩天然气装置工作原理分天然气气路、汽油油路和控制电路三大部分。

充气站将压缩天然气，通过充气阀充入贮气瓶至20MP。当使用天然气作燃料时，手动截止阀打开，安装在驾驶室内的油气燃料转换电开关，汽油电

磁阀关闭，贮气瓶内的20MPa高压天然气通过高压管路进入减压调节器减压。该减压调节器装置为三级组合式结构，可将不高于20MPa的压缩天然气逐级减压至负压，再通过低压管路、动力阀进入混合器，并与经空气滤清器进入的空气混合，经化油器通道进入发动机气缸燃烧。混合器是一个根据文丘里管原理设计的部件，可将发动机进气道的真空度传递到减压调节器内，直接调节天然气的供给量。减压调节器与混凝合器相匹配，根据发动机的各种不同工况产生不同的真空度，自动调节减压调节器的供气量，并使天然气与空气均匀混合，满足发动机不同工况的使用要求。动力阀是一个调节天然气管道截面积的装置，可调节混合气的空燃比，使空燃比达到最佳状态。

油路中安装一个汽油电磁阀，其余部件均保留不变。当使用汽油作燃料时，司机将油气燃料转换开头扳到"油"的位置，此时天然气电磁阀关闭，汽油电磁阀打开，汽油通过汽油电磁阀进入化油器、并吸入气缸燃烧。燃料转换开关有三个位置，当拨到中位时，油、气电磁阀均关闭，该功能是专门用来由汽油转换到天然气时，烧完化油器油室里残存汽油而设置的，以免发生油气混烧现象。有的CNG汽车用晶体管电动油泵代替汽油电磁阀，其性能基本相同。机械控制式系统与本系统相比，其区别在于未安装电磁阀及油气燃料转换开关，燃料转换时要操作手动截止阀，操作性能和安全性能均较差。

目前，国外正在研制由微机控制的团环气路供给系统，其工作原理是，在发动机进排气管中安装温度、排放物成份、压力、流量等传感器，微机接受各传感器信号后，及时校正供气系统的流量、压力及供气和点火时间，从而达到最佳的动力性、经济性及最低的排放污染物。但该系统改装成本高、技术复杂，目前我国尚未推广。除此之外，由于汽油和天然气燃点不同，汽

油的燃点为427℃，天然气为650℃，天然气燃烧时火焰传播速度比汽油慢，因此天然气应比汽油点火时间提前，一般为12-17℃。目前我们正在研制一种点火线圈内，由燃料转换开关控制，能分别自动转换两种燃料的点火提前角。以上新技术是今后CNG汽车的发展方向。

二、主要部件的结构和工作原理

1．充气阀

充气装置有插销式和卡口式两种，我国标准已统一为孔径Ф12的插销式充气阀，该阀设置手动截止阀与之串联，充气后将截止阀关闭。插销孔内的防尘塞有排气螺塞，截止阀一旦漏气，防尘塞可起到密封作用，如要拔出防尘塞，则可先打开排气螺塞泄压。

2．贮气瓶

天然气贮气瓶有钢质瓶、铝合金轻质瓶和由内胆加碳素纤维或玻璃丝增强纤维缠绕的复合材料瓶。我国目前主要使用钢质气瓶，该瓶生产成本较低，安全耐用，但容重比大，重量大。复合材料瓶最大的优点是容重比小、重量轻，但生产成本高，价格贵，该瓶是今后CNG汽车贮气瓶的发展方向。

（1）天然气钢瓶目前，钢瓶由两种生产工艺制造，一种为无缝钢管两端收口，尾部一般为凸状，另一种是由钢坯直接冲压而成，尾部一般为凹状。标准规定，天然气钢瓶必须由经省级主管部门和国家劳动部锅炉压力容器安全监察局批准的钢瓶设计单位和制造单位设计和制造，质量符合GB5099标准。材料一般选用30CRMO高强度优质钢。车用钢瓶额定工作压力为20MPa，产品出厂时，每件均进行1.5倍额定工作压力的水压试验，气密性试验及内外表面缺陷检验，每批产品均进行材料的拉力，冲击韧性，硬度试验，金相

组织检查，水压爆破等试验，合格后才能出厂。钢瓶在鉴定时，已进行过充气状态下的火烧、撞击、枪击、爆炸等特种试验，因此，天然气钢瓶是安全可靠的。

（2）瓶口装置

瓶口装置由进气口、出气口、手动截止阀和安全装置四部份组成。进气口为ZW27.8锥螺纹、锥度3：25，牙/吋（螺距1.814mm）。出气口为G5/8″（左）外螺纹连接，60°锥面密封。特别注意的是，天然气为可燃气体，因此标准规定连接螺纹为左旋（即反扣）。手动截止阀的作用是在必要时关闭气瓶与高压管线间的通道。安全装置有膜片式和膜片与易熔合金复合式两种。当遇到意外时，高温将易熔合金熔化，高压将膜片爆破，气瓶内的高压天然气泄放，以保护气瓶。易熔合金熔化温度为100±5℃，膜片爆破压力为1.2-1.6倍额定充气压力。

3．高压管线及高压接头高压管线采用不锈钢无缝钢管或其它车用高压天然气专用管线。我国目前采用的是φ6或φ8的1CR18NI9TI不锈钢无缝钢管。高压接头采用卡套式管件，它由接头体、卡套和压紧螺母三部份组成。

4．减压调节器减压调节器是CNG汽车核心和关键部件，它的性能好坏，直接影响整车的性能。该装置按结构分为组合式和分体式两种，NCNG型减压调节器为三级组合结构，装置完善，功能齐全。该部件设置有以下机构：（1）一级减压阀；（2）二级减压阀；（3）三级调节阀；4高压电磁阀5怠速电磁阀；（6）天然气滤清器；（7）安全阀；（8）加温装置；（9）动力阀；（10）压力传感器。20MP a高压天然气经一级减压后压力为0.35-0.4MPa，二级减压后压力为0.15-0.19MPa，三级调节后压力减为负压。下面将分别介

绍各机构的结构和工作原理。

（1）一级减压阀

一级减压阀为常开式减压阀，主要由阀座、阀芯、通杆、膜片、弹簧、减压室等部份组成。该阀在未通入高压气体时，在压力弹簧的作用下，使膜片向下运动，带动杠杆转动，使阀芯与阀口保持一定间隙，阀口处于常开状态。当通入高压气体时，减压室的压力逐步增高，达到额定输出压力时，气体作用在膜片下方的压力克服弹簧的弹力，使膜片向上动作，从而带动杠杆转动，使阀品关闭。当减压室的气体向三级阀输出后，压力降到额定输出压力以下，在压力弹簧的作用下又使阀口打开，如此反复，使减压阀在保证流量的基础上，出口压力稳定在一个数值内。该阀压力弹簧设计为不可调节式，如要调节出口压力和流量，可调节杠杆上的调节螺钉或更换压力弹簧。一般阀口间隙保持在0.5-1mm左右。测试压力时，可将安全阀拆下，装上压力表接头和压力表即可。根据车型，压力可调到0.3-0.4MPa。

（2）二级减压阀

二级减压阀的原理与一级减压阀相同，也属于常开式减压阀，其不同点在于压力弹簧为扭簧，可调节式，根据不同的车型，出口压力调节到0.15-0.19MPa。另了个不同点是，杠杆为不可调节式，阀芯可微调其调节目的是调节阀口的吃合线，保持良好的密封性能。测试压力时，可将二级出口管堵头拆出，装上压力表接头和压力表即可。

（3）三级调节阀

三级调节阀为常闭式阀，当阀室内真空度为零时，在压力弹簧的作用下，阀口处于关闭状态。当阀室处于负压时，由于膜片上方与大气相通，膜片两边

出现压力差，膜片向阀里运动，带动杠杆克服弹簧压力，使阀口打开供气。当减压室负压减小时，在压力弹簧作用下，阀口又处于关闭状态。如此反复，就使减压阀出口压力稳定在一个数值内。该阀的压力弹簧可通过手柄调节，天然气的流量完全由发动机真空度调节，因而能满足发动机各种工况的供气量。

（4）高压电磁阀

在一级减压阀之前，设置有高压电磁阀，以控制供、断天然气。由于高压电磁阀的控制最高压力为20MPa，并要保证最大流量40m3/h，如直接关闭，则需要很大的电功率，所以该阀设计为先导式二位二通常闭式电磁阀，电功率为16W，工作电压为CD12V。该阀由电磁线圈、阀芯套筒、回位弹簧、电磁阀芯、连接销、先导阀及阀座等几部份组成，这种阀与常规的电磁阀不同之处在于增加一个先导阀。先导阀套装在电磁阀芯上，通过销子连接为一体，先导阀套装在电磁阀芯上，通过销子连接为一体，先导阀销孔比销子直径大，因而两者间存在相对运动，先导阀中心有一个小孔，能使电磁阀的高压室与代压室相通，先导阀下端装有O型密封圈，电磁阀芯下端有密封胶垫。在电磁线圈未通电时，电磁铁芯在回位弹簧的作用下，将先导阀的小孔密封，继而推动先导阀将O型密封圈坐落在阀座上，通道全部关闭。当电磁阀通电时，由于电磁铁的磁力较小，不能直接把主通道打开，只能先打开先导阀的小孔，这时高压腔的高压气通过小孔流到低压腔，使高低压腔差减小，然后电磁铁芯通过连接销，将先导阀一起提起，打开主通道。该阀性能的好坏，直接影响整个装置的运行，而电磁铁和先导阀又直接影响该阀的性能，因此应特别注意该阀的装配质量。

（5）怠速电磁阀

由于三级阀是常闭式，在发动机不运转时，三级阀关闭，发动机起动和怠速运转时，真空度较小，无法打开三级阀，因而设置了一套供发动机超支和怠速供气的怠速电磁阀。该阀为常闭式二位二通电磁阀，功率14W，工作电压DC12V，由电磁线圈、电磁阀套筒、电磁阀芯、调节手柄总成和怠速气管等组成。怠速电磁阀由二级减坟阀直接供气，输出的天然气由怠速管流入减压阀低压出气管。当电磁阀未通电时，在回位弹簧的作用下，电磁铁芯将阀座孔关闭。当电磁线圈通电时，阀芯产生磁力，克服回位弹簧弹力，使阀座孔打开通气。起动、怠速的供气量，可由调节手柄改变阀芯的运动行程而调节，其方法为先将调整螺栓旋到底，然后倒退1-1.5圈即可。（6）动力阀动力阀又称动力调节阀，安装在减压调节器总成的低压通气管上，结构如图六所示。调节螺钉的深浅可调节通气道的横截面积。由于空气通道的截面积不变，改变天然气通道截面积，则可调节混合器中燃气与空气的比例，简称空燃比。从理论上分析，空燃比达10：1最理想。具体调节方法是：调整螺钉深浅，在发动机废气测试仪上，测出最大扭矩时，排气中CO含量为1-1.5%即可。（7）安全阀

为了保证减压调节的安全，在一级减压阀的减压室安装有弹簧式安全阀。按标准规定当压力大于额定输出压力1.3倍，即0.52MPa时，安全阀将自动排气泄压。

（8）加温装置

由于一级减压阀减压比高达50：1，流量最大达到40m3/h，因此气体膨胀吸热严重，如果不设置加温装置，减压阀将大量结霜，直至结冰，降低机械性

能，减少部件的使用寿命，同时也可能产生管道冰堵。减压阀上的加温装置为一水道，发动机冷却系统的循环水，通过软管引入减压调节器进行加温，结构简单，性能可靠。安装时注意，应使循环水进出口的压力差尽量大。5．混合器

为与减压调节器相匹配，混合器设计为文丘里管结构。根据发动机化油器和空气滤清器型号的不同，混合器可选用盘式、筒式等多种样式，但不管那种样式，混合器均安装在空滤器与化油器之间，其工作原理基本相同。该混合器由壳体和芯子两部份组成，芯子喉径最小处均匀分布一圈小孔，壳体上有天然气进气道，其结构如图七。这种混合器一方面要使喉管处产生真空度来调节减压调节器的天然气流量，另一方面又要将天然气与空气均匀混合。该混合器结构虽然简单，但其设计参数直接影响发动机的性能，混合器喉径过大，真空度小，不灵敏；过小，吸入空气量少，影响空燃比，发动机功率下降。通气小孔总截面积应与天然气进气道截面积相匹配。按标准规定，混合器安装后，各连接处不得有窜漏现象，使用汽油燃料时，安装混合器后影响过大，就得重新改变混合器参数。值得注意的是，安装混合器芯子时，圆弧端应朝向空气滤清器，圆锥端应朝向化油器，不可装反。

6．汽油电磁阀和晶体管电动燃油泵

汽油电磁阀是一个二位二通常闭式电磁阀，安装在汽油滤清器和汽油泵之间，由燃料转换开关控制，当使用天然气时电磁阀将油路切断，使用汽油时将油路打开。该阀工作电压为DC12V，功率为12W。汽油电磁阀上还有一个手动开关，旋转手动开关能使汽油电磁阀处于常开状态，不受燃料转换开关控制，主要在长期使用汽油时使用。晶体管电动燃油泵可代替汽油电磁阀，

安装在汽油滤清器和化油器之间，它由燃料转换开关控制，不仅可以控制油路的通断，还可以代替机械汽油泵。

7．燃料转换开关

燃料转换开关控制汽油和天然气的通断。它有三个位置，一个是"油"位，接通汽油电磁阀或晶体管电动燃油泵电路，切断天然气电磁阀电路；一个是"中间"位，油、气电路均不接通；还有一个"气"位，接通天然气电磁阀电路，切断汽油电磁阀电路。燃料转换开关上有五根导线，红色线接12V电源，黑色线搭铁，绿色线接汽油电磁阀或晶体管电动燃油泵，兰色线接减压调节器上的高压电磁阀和怠速电磁阀，棕色线是一个控制信号线。棕色线缠绕在点火线圈高压线上，当燃料开关处于"气"位，发动机运转，棕色线能接收脉冲信号，保证兰色线长期通电，打开气路；如果发动机不运转，高压线上就没有脉冲信号，兰色线仅通电三秒左右就自动断电，这样就使发动机熄火后，自动关闭天然气高压系统，既安全又节约燃料。燃料转换开头上还有一个点动按钮，用于气转油过渡时临时供气使用。

8．气量显示器

气量显示器用来定性指示气瓶剩余气量的多少，有4只绿灯和1只红灯，全部绿灯亮表示已充满气、熄一个绿灯表示已用约1/4气量，若只有红灯亮，表示气快用完，应加气了。气量显示器上有四根导线，红色线接12V电源，搭接在燃料转换开关的兰色线上，黑色线搭铁，绿色线、兰色线接在减压调节器的传感器上。气量显示器的显示灯可通过调整传感器上的滑移电位器进行调节。

三、主要技术性能

由汽油车改装的CNG汽车，其主要技术性能根据改装部件的不同略有差别，

但大体趋于一致。按有关标准和样车测试，当使用天然气作燃料时，车辆主

要技术性能如下：

1.性能发动机功率不低于原车的85%

2.发动机最大扭矩不低于原车的90%

3.汽车最高车速不低于原车的90%

4.经济性能1立方米天然气可代替汽油1升以上

5.汽车怠速污染物排放

二.天然气和液化石油气（以LPG）代替汽油作汽车动力燃料，在当今已是必

然的趋势。

天然气和LPG汽车有如下优点：

1．尾气排放中不含铅和苯，硫含量极微、与油相比，HC减少60－70％，CO 减少80～90％，NOx减少30—40％，CO2少20～30％，噪音降低40％，大大减轻了对环境的污染，故当之不愧地被称为“洁净能量”，天然气和L PG汽车的推广应用被称为“绿色革命”。

2．抗爆震性好，辛烷值达103一11O，远高于汽油，有利于增大燃气压缩比提高发动机的动力性能。

3．燃料以气态进人气缸，燃烧较充分，热效率高，积炭少，这使发动机的大修期延长30—40％，使润滑油更换周期延长50％，降低了维护费用和运行成本。4．采取了多项有效的的技术措施和设施，使燃气在完全密闭的系统中运行，比汽油安全、如LPG汽车从投入使用至今未见爆炸记录。

5．比使用汽油便宜，具体经济指标须视当地天然气或LPG供应价与汽油价格之

差而定，以LPG为例。大体上说，可使汽车用户省10—15％的燃料费，而对于LPG充气站的投资者来说，大约1年半能收回全部投资，推广LPG汽车是一项可以得到回报的投资行为，并不象附加尾气净化器或增加电喷反馈控制功能那样是单纯的消费支出、增加购置成本而无回收机会。此外，对于燃气供应商而言，汽车应用燃气等于新开拓了一个规模庞大的销售面。供一辆公共汽车的LPG量相当于供50—70户居民用气量，而且前者经营成本低、利润高。通常用LPG、压缩天然气（CNG）和液化天然气（LNG）的汽车统称天然气汽车。它们之间各有特点在推广中因地制宜，各显神通。其中LPG汽车的特点是技术上最成熟，安全可靠性好、能量密度大（一次充气的行程与汽油接并），LPG的供应方便。

燃料供给系主要部件

包括液化石油气气瓶、气瓶组合阀门、蒸发（汽化）调压器、混合器及控制系统。

①液化石油气气瓶及气瓶组合阀门。LPG气瓶组件由电焊接钢瓶、组合阀门、充液气阀防护盒、支架等组成。液化石油气在常温工作压力1．6兆帕时即可液化装瓶。可用普通钢板或薄壁钢管制成，直径也可大一些。液化石油气储气瓶的阀门与压缩天然气供给系统基本相似，但一般截面较小。

②蒸发（汽化）调压器。多数LPG蒸发调压器具有预热、蒸发和调压功能。用发动机冷却水加热LPG，蒸发气化并经减压后（接近大气压）供给发动机。在较低的环境温度下，也应保证液化石油气能汽化。为增大热交换器的热交换量，一般采用迷宫式或管式结构，材料为热传导性能好的铝或铜。

③混合器。主要组件由混合器、功率阀、调节阀组成。根据汽车发动机各种工况，提供合适空气/液化石油气混合比和合适的混合气量。大致有3种结构，即盘式混合器、管式混合器、化油器混合器。根据车型不同选用不同的混合器。

分类：

LPG单燃料发动机汽车：发动机的燃料供给系统专为燃用LPG燃料设计，其结构保证燃料能有效利用。两用燃料（汽油和LPG）汽车：当前大多数LPG车为两用燃料车，且已全面到达商品化阶段。没有两套燃料供给系统，利用选择开关实现发动机从一种燃料到另一种燃料的转换，但两种燃料不允许同时混用。主要有以下几种：

②化油器式汽油车改装的两用燃料发动机。两用燃料指汽油和LPG。

②电控燃油喷射系统的车辆改装为开环两用燃料的LPG汽车.

③电控燃油喷射系统的车辆改装为闭环两用燃料的LPG汽车。液化石油气-柴油双燃料发动机汽车液化石油气-柴油双燃料发动机以通常的方式喷入少量柴油作为点燃液化石油气与空气混合气的引燃燃料，而把液化石油气作为主要燃料。优点：

经济效益较高。天然气在发动机中容易和空气均匀混合，燃烧比较完全、干净、不容易产生积碳，抗爆性能好，不会稀释润滑油，因而使发动机汽缸内的零件磨损大大减少，能延长发动机的寿命和润滑油的使用期限。

社会效益好。与石油燃料相比，气体燃料在制备过程中能量损失较小，有害排放污染物少，对环境保护是更有利的。安全性高。天然气本身稍有泄漏，很快就会扩散到大气中，气体燃料系统的各个部件，特别是密封部分，都经过严格的检查。因此，天然气作为汽车燃料是比较安全的。

缺点：

由于气体燃料的能量密度低，天然气汽车携带的燃料量较少，行驶里程较汽油车短。而目前用的天然气发动机大多是由汽油机改装的，因而汽油汽车在改用

天然气后功率往往会下降10%～20%左右。由于目前的天然气汽车是在原来的汽、柴油车的基础上改装的，原来汽、柴油机的燃料系统大多保留。因此，要在原汽车增加天然气燃料系统，特别是气瓶使原来的汽车后备箱的有效使用空间减少，本身的自重也增加了。天然气是气态燃料，不容易储存和携带。为此，需要加压或液化以便装瓶，还需要建造比汽、柴油加油站投资都大的加气站，在加气站比较缺乏的地区，加气是比较困难的。

三.醇类燃料汽车

醇类燃料汽车利用醇类燃料做能源驱动的汽车。醇类燃料是指甲醇（CH3OH）和乙醇（C2H5OH），都属于含氧燃料，以甲醇为燃料的汽车称为甲醇汽车，以乙醇为燃料的汽车称为乙醇汽车。

醇类燃料可以与汽油或柴油按一定比例配制而成混合燃料，亦可以直接采用醇类燃料作为发动机的燃料。与汽油相比，醇类燃料具有较高的输出效率，能耗梁折合油耗量较低，由于燃烧充分，有害气体排放较少，属于清洁能源。甲醇主要从煤和石油中提炼，若形成规模生产，成本不高于汽油；乙醇一般利用谷物和野生植物生产，成本较低。目前西方一些国家看是使用醇类燃料与汽油掺混使用，掺混比例在5%～15%以下时可不更改发动机结构，已经正式投放市场。更大比例掺混燃料处于研究试验阶段。作为醇类燃料的推广，主要困难是甲醇产量较低，成本稍高；甲醇有毒，公众不易接受；冷启动困难，具有较强腐蚀性等。随着技术的进步，醇类燃料将有很大的发展使用空间。。目前醇类汽车多使用乙醇与汽油或柴油以任意比例掺和的灵活燃料驱动，既不需要改造发动机，又起到良好的节能、降污效果，但这种掺和燃料要获得与汽油或柴油相当的功率，必须加大燃油喷射量，当掺醇率大于１５％—２０％时，应改变发动机的压缩比和点火提前

角。乙醇燃料理论空燃比低，对发动机进气系统要求不高，有较高的抗爆性，挥发性好，混合气分布均匀，热效率较高，汽车尾气污染可减少３０％以上。

四.我国新能源汽车的发展概况

我国天然气资源丰富，分布广泛，海南、北京、上海、重庆等省市被列为国家燃气汽车重点示范城市，各地均在燃油汽车基础上研制开发改装了压缩天然气汽车和液化石油气汽车，主要用于出租车、公交客车、大型车辆和工程设施等。山西是产煤大省，甲醇汽车项目已进行多年，目前已达到商业运行阶段，所用甲醇汽车采用灵活燃料系统，既可用甲醇，也可用汽油，将乙醇当作有氧燃料使用，现在在河北和黑龙江等地推广。我国从事燃料电池研究的单位有２０余家，质子交换膜燃料电池技术已取得较大进展，但与国外还有不小差距，例如，国外将功率５０—８０ｋＷ的ＰＥＭ燃料电池用于轿车，而我国最大的ＰＥＭ燃料电池单堆功率为５ｋＷ，离轿车使用相距甚远。但是我国的镍氢电池和锂电池技术水平以及金属燃料电池技术已经达到世界先进水平。如比亚迪在２００５年上海车展展出的Ｅ１电动车已经具备了很好的整车动力性能。目前国内对压缩空气动力汽车的研究报道最多的是浙江大学，他们已经开发出压缩空气动力摩托车研究平台，探索出不少有益的结论，正在进一步深入研究，此外重庆大学和同济大学也做过一些探索性研究。应当说国内的发展才刚刚起步。

五.各种新能源汽车的发展前景

在各种汽车代用燃料中，ＬＰＧ和ＣＮＧ最方便投入使用，而且目前已经具有好的配套基础设施。在中国这样的农业大国特别是一些农业大省，乙醇资源丰富，乙醇汽车有良好的应用前景。二甲醚等合成燃料具有很好的排放特性，也将具有很好的应用前景，特别是作为代用柴油应用于混合动力汽车。混合动力汽车毫无

疑问是下一代汽车动力系统的主要形式。蓄电池电动汽车的使用性能不如混合动力汽车和燃料电池汽车，且成本高。氢燃料发动机的能量利用率不如氢氧燃料电池。因而蓄电池电动汽车和氢发动机汽车的发展前景不是十分乐观。当然随着太阳能电池技术的发展和突破，也许纯电动汽车能迎来一个不错的发展局面。压缩空气动力汽车虽然实现了零污染，但其整车性能与传统汽车相差太远，只能在较小的范围内应用于特定场合。燃料电池是目前技术条件下能量利用率最高的车用能源。燃料电池的比能量可达２００—３５０Ｗｈ／ｋｇ，为锂离子电池的２—３倍；能量转换效率高达６０％～８０％，是汽油机或柴油机的１．５～２倍，能实现超低污染甚至零污染，而且燃料电池使用的氢能源是可再生的。目前以甲醇燃料电池技术最为成熟。国外各大石油公司和汽车均在致力于燃料电池汽车

的研发以抢占在未来汽车发展中的滩头。基于综合因素考虑，目前最容易投入使用的代用燃料是ＣＮＧ和ＬＰＧ。电、甲醇和乙醇的综合评价指数都低于汽油。可以预计ＬＰＧ和ＣＮＧ以及乙醇的市场份额将会不断增加。二甲醚和合成柴油在十年后其市场份额会快速稳定增长。混合动力汽车会进一步发展，迅速增加市场份额。而燃料电池汽车会在２０年之后开始实现产业化逐渐增加市场份额。传统汽油机汽车的市场份额会在２０年之后开始出现明显的下降，但柴油车会在重型车辆领域继续保持一定的市场份额。