氣體燃料汽車的特點(diǎn)

1、氣體燃料汽車的特點(diǎn) 一、各種氣體燃料在汽車上的應(yīng)用分析目前所說(shuō)的氣體燃料按化學(xué)成分主要有h2、ch4c4h10、和co。按來(lái)源形式分氫氣、天然氣、液化石油氣、煤氣和沼氣等。汽車用燃料應(yīng)具備以下主要條件：燃料的資源要極大豐富；燃料的經(jīng)濟(jì)性要好；燃料的攜帶要方便；燃料燃燒后排氣污染要??；燃料的安全性。表3-3是作者對(duì)上述氣體燃料進(jìn)行的對(duì)比分析結(jié)果。其具體分析如下：(1) 資源從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)看，天然氣、液化石油氣、煤氣都是可耗盡能源，氫氣是由水制取并能實(shí)現(xiàn)能源形式的及時(shí)轉(zhuǎn)化，因此可以說(shuō)是取之不盡，用之不絕的；沼氣則是由各種有機(jī)物中制取出來(lái)的，只要人類生存下去，其來(lái)源就不會(huì)斷絕。(2) 經(jīng)濟(jì)性這里的經(jīng)濟(jì)性

2、包含兩層含義，一是燃料本身的價(jià)格或生產(chǎn)成本，二是將其應(yīng)用于汽車時(shí)所需設(shè)備的附加成本。從生產(chǎn)成本上看，天然氣最經(jīng)濟(jì)，液化石油氣次之，沼氣的制取需要大型設(shè)備，如果只從沼氣生產(chǎn)角度看，其造價(jià)太高，但從城市和工業(yè)廢物綜合治理上看，這些投資才有價(jià)值。氫氣需利用電能制取，它實(shí)際上成為一種能量載體，它在燃燒時(shí)所釋放的能量要由更多的電能轉(zhuǎn)化而來(lái)。因此，氫氣只是未來(lái)其它能源形式消耗殆盡時(shí)的主要燃料。從燃料的應(yīng)用性看，由于液化石油氣在低壓常溫下就可液化，其運(yùn)輸、存儲(chǔ)、攜帶方便，因而經(jīng)濟(jì)性最好。其它氣體由于液化極困難，因此這方面的附加成本較高。(3) 攜帶性由于汽車是移動(dòng)式工作的，其燃料是否方便攜帶是很重要的。除液

3、化石油氣可以液態(tài)攜帶較為方便外，天然氣、沼氣、煤氣、氫氣都很難液化，如以壓縮氣態(tài)存儲(chǔ)，根據(jù)它們的標(biāo)態(tài)體積熱值可知在同樣壓力，同樣容積下所能帶的能量數(shù)額。(4) 排污從汽車尾氣排放來(lái)看，氫氣燃燒后生成水，是最清潔的燃料。天然氣等由于是氣態(tài)進(jìn)入汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)，混合好，因此燃燒較完全。(5) 安全性燃燒的安全性有幾方面考慮，一是本身有無(wú)毒性，二是是否易形成可燃混合氣，三是可燃混合氣界限大小。煤氣主要成分co，是有毒氣體，同時(shí)與液化石油氣一樣密度比空氣大、易沉積，不易逸走，因此一旦泄漏會(huì)在小范圍內(nèi)迅速形成可燃混合氣，因而其安全性較差。天然氣，沼氣、氫氣均為無(wú)毒氣體，密度較空氣輕，只要不是封閉空間，泄漏

4、的氣體一出即散，很難形成可燃混合氣。從可燃混合氣界限來(lái)看，氫氣較大，因此天然氣(甲烷)是最安全的氣體燃料。從上述分析可以看出，氫氣從資源和排氣污染上看，是最理想的，但由于其制取造價(jià)較高，儲(chǔ)、運(yùn)、帶上技術(shù)水平要求高，因此在目前尚無(wú)法廣泛應(yīng)用于汽車，但在不遠(yuǎn)的將來(lái)，氫氣會(huì)愈來(lái)愈發(fā)揮其重要作用。煤氣主要由煤炭和木柴制取，從目前資源來(lái)看，煤氣僅城市居民使用尚有不足，因而無(wú)法做為保有量巨大的汽車燃料。沼氣從成分上看與天然氣相近，尤其是在進(jìn)行“洗氣”之后，兩者幾乎相同。但不同的是，沼氣的生產(chǎn)成本高，經(jīng)濟(jì)性差。近年來(lái)，隨著城市化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市垃圾、污水的處理成為共同的難題，目前國(guó)外最先進(jìn)的垃圾處理技術(shù)

5、就是采用厭氧降解方法，綜合利用，變廢為寶，這樣制取沼氣的費(fèi)用才可能讓人接受。天然氣的資源、經(jīng)濟(jì)性、排污、安全性等諸方面占有極大優(yōu)勢(shì)，因此目前是汽車的首選新燃料。液化石油氣盡管在資源上不如天然氣豐富，安全性差，但由于它易于攜帶，與傳統(tǒng)的液體燃料汽車更相近，因而得到了率先發(fā)展。到目前為止，氣體燃料應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)汽車上，主要是天然氣和液化石油氣，因此本書以后章、節(jié)主要介紹這兩種燃料在汽車上的應(yīng)用情況。 二、天然氣、液化石油氣汽車的優(yōu)缺點(diǎn)(1) 可以替代十分短缺的汽、柴油，充分利用天然氣資源隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，汽車保有量急劇增長(zhǎng)，1995年底我國(guó)擁有11oo萬(wàn)臺(tái)汽車，年遞增率12%，到2000年

6、將達(dá)到1500萬(wàn)輛；同時(shí)，我國(guó)的石油產(chǎn)量增長(zhǎng)極少，產(chǎn)儲(chǔ)量難有大的突破，1995年生產(chǎn)了1億7千萬(wàn)噸，凈進(jìn)口3千萬(wàn)噸。在此同時(shí)，我國(guó)天然氣的產(chǎn)、儲(chǔ)量發(fā)展較快(詳見第二章)，因此，大力發(fā)展天然氣、液化石油氣汽車是一條可行，也是必然之路。(2) 減少對(duì)大氣的污染汽車排出的廢氣是當(dāng)今對(duì)大氣環(huán)境，尤其是大城市里的空氣污染的一種移動(dòng)式污染源，在西方國(guó)塞占城市空氣污染源總量的60%70%，隨著汽車數(shù)量的增加，這種污染危害已受到整個(gè)世界的重視。先進(jìn)國(guó)家均對(duì)汽車廢氣排放指標(biāo)作了規(guī)定，汽車尾氣中的co、hc、nox及粉塵中含鉛物質(zhì)能夠阻礙人體內(nèi)氧氣和血紅蛋白的結(jié)合，能致癌，對(duì)眼睛、咽喉有刺激，在空氣中形成酸霧。6

7、685號(hào)含鉛汽油內(nèi)四乙基鉛含量達(dá)千分之一左右。若有機(jī)動(dòng)車9萬(wàn)輛的城市，年耗汽油25萬(wàn)噸左右，即有250kg四乙基鉛被汽車排放到大氣中漂浮，將嚴(yán)重危害人民的身體健康。天然氣和液化石油氣在常溫下為氣態(tài)，以氣態(tài)進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)、燃料與空氣同相，混合均勻，燃燒比較完全，可大幅度降低co和hc的排放量，徹底改善微粒排放污染。天然氣和液化石油氣經(jīng)凈化處理后，其有害物質(zhì)和含量比液體燃料也要小得多，如s的含量可降到310-6(質(zhì)量比)以下，遠(yuǎn)低于汽、柴油的0.1%0.2%。由于天然氣和液化石油氣火焰溫度低，也會(huì)使nox排放量減少。此外以甲烷為主要成分的天然氣是碳?xì)湓颖茸钚〉臒N類化合物，以產(chǎn)生相同熱量計(jì)算，甲烷產(chǎn)生

8、的co2也可比汽、柴油降低15%以上，這對(duì)減小造成地球變暖的“溫室效應(yīng)”也是大有好處的。(3) 燃料經(jīng)濟(jì)性好目前在全球范圍內(nèi)的油氣差價(jià)是發(fā)展天然氣汽車的效益基礎(chǔ)，以我國(guó)目前油氣價(jià)格計(jì)算，1kg汽油價(jià)格為2.8元以上，若天然氣價(jià)格為0.70元/m3，算上壓縮成本0.4元/m3，其經(jīng)濟(jì)效益是可觀的。(4) 使用壓縮天然氣比汽油安全汽油具有良好的揮發(fā)性，隨著氣溫升高揮發(fā)性加強(qiáng)。汽車燃料系統(tǒng)從構(gòu)造上看并沒有十分嚴(yán)密的封閉措施，尤其是在汽車加注汽油時(shí)，油箱附近空氣中易形成可燃性混合氣，加之汽油燃點(diǎn)在430以內(nèi)，著火界限為1.3%7.6%，遇微小火花極易著火，汽車經(jīng)碰撞、翻覆或漏油后發(fā)生火災(zāi)是常見的事故。

9、而壓縮天然氣(cng)在車輛上儲(chǔ)存在經(jīng)專門設(shè)計(jì)加工、高強(qiáng)度的氣瓶?jī)?nèi)，傳輸和加注均是在嚴(yán)格封閉的管道內(nèi)進(jìn)行，氣瓶不易破壞，管路不會(huì)泄露，既使有泄漏現(xiàn)象發(fā)生，由于天然氣比空氣輕，在空氣中遇微風(fēng)而被驅(qū)散，加上天然氣燃點(diǎn)高(537以上)，著火界限為5%15%，不易形成可燃性混合氣，所以汽車用天然氣不易產(chǎn)生火災(zāi)事故，比用汽油更安全。(5) 使用性能好以天然氣和液化石油氣為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)，冷起動(dòng)性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不含汽、柴油中存在的膠質(zhì)，因而在燃燒中不會(huì)產(chǎn)生如汽、柴油燃料中膠質(zhì)產(chǎn)生的積炭，同樣由于其s含量和機(jī)械雜質(zhì)均遠(yuǎn)低于汽、柴油，對(duì)氣缸、活塞、活塞環(huán)、氣門等零部件的危害較小。氣體燃料不會(huì)對(duì)機(jī)油產(chǎn)生稀釋，因

10、此發(fā)動(dòng)機(jī)壽命長(zhǎng)，汽車大修里程可提高20%以上。不用經(jīng)常注入機(jī)油和更換火花塞，比使用常規(guī)燃料節(jié)約50%以上的維修費(fèi)用。(6) 天然氣有較好的抗爆性天然氣辛烷值高，約為130，液化石油氣的辛烷值也在100左右，高級(jí)汽油的辛烷值在96左右，所以天然氣和液化石油氣不需要添加劑或加鉛抗爆劑等。當(dāng)天然氣應(yīng)用于汽油機(jī)，可適當(dāng)增大發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比和點(diǎn)火提前角，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能。(7) 天然氣的攜帶性差液化石油氣在較低壓力下(690kpa)就可以完全液化，因此它幾乎和汽柴油同樣便于車輛攜帶。但是天然氣卻極難液化，常溫下無(wú)論如何加壓也不會(huì)液化，只有采用先進(jìn)的膨脹制冷過程將其冷卻n-162才能液化，而這要求有較高的技術(shù)，無(wú)論是液化設(shè)備還是車上儲(chǔ)罐，造價(jià)都會(huì)較高。目前廣泛采用的壓縮天然氣均采用高壓(2025mpa)存儲(chǔ)在高壓氣瓶?jī)?nèi)，這些氣瓶導(dǎo)致汽車自鶯加大，空間減小，同時(shí)限制了汽車的續(xù)駛里程。(8) 由于氣體燃料本身是氣態(tài)，當(dāng)采用缸外預(yù)混合方式時(shí)，就會(huì)占據(jù)部分進(jìn)入氣缸的空氣量，充