普及燃气汽车存在的问题及解决措施

【摘要】 在石油价格不断攀升、排放法规越来越严格的今天,发展清洁能源汽车已经引起我国相关行业的高度关注,特别是2009年哥本哈根大会以后,国际上对发展中国家的碳排放的要求更加苛刻,因此我国在诸多行业都采取了相应的减排措施,发展普及燃气汽车就是重要的途径之一。

【关键词】 燃气汽车 存在问题 解决措施

目前,我国的燃气动力汽车的种类主要有天然气-汽油、液化石油气-汽油两种混合动力汽车,发展燃气汽车正在开始向规范化、规模化发展,无论是立足现在还是放眼未来,发展环保节能的然气汽车项目市场前景一片光明。但是目前在全国普及燃气汽车还存着一些实际的问题。

1、发展天然气汽车面临的问题

1.1没有足够的天然气加气站。目前各地加气站汽车排长队加气的现象非常普遍,有的城市加一次气需要等一、两个小时。从个体上看,在汽车的燃料经济性方面,用天然气的汽车在燃料支出上明显的要比汽油车更加经济实惠。这是目前要求“油改气”的主要因素。从城市乃至国家的整体来看,发展天然气汽车,需要对传统的燃油汽车进行改造,需要建立汽车加气站,这是一个非常细致、复杂的过程。首先要有支持燃气的汽车,然后是有布置合理的加气站点,要有完善的加油站设备,能够把天然气压缩到250个大气压。同时,必须保证有高质量、价格具有竞争力的天然气。完成这些需要巨大的投资。

同时,研发天然气汽车技术也需要大量的投入,现在的天然气汽车,从过去的常压天然气汽车发展到压缩天然气汽车和液化天然气汽车。以中等城市为例,如果计划建设一座大型的天然气压缩站(母站)需要投入2000万元以上。此外还要建设2座子站(混合加气、加油站),同时还要建设天然气汽车改装厂。

1.2改烧天然气后会导致发动机功率下降。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15%左右。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。

1.3会发生发动机腐蚀与早期磨损的问题。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。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(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。

2、解决的措施

2.1加气站点问题。需要政府扶持,出台相关的优惠政策,鼓励民营企业投资建设经营天然气加气站,并出台相关的政策法规,鼓励汽车用户使用天然气,比如在减免税款、增加补贴等等,国外有很多的国家对天然气汽车有优惠政策。

2.2提高天然气发动机的功率。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。

2.3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。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。

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。

2.4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。

有资料报道,在CA6102天然气发动机台架上,对使用天然气发动机润滑油和使用普通汽油机润滑油进行了外特性和负荷特性对比试验,结果是使用天然气发动机润滑油可以增大发动机的功率和扭矩,降低燃料消耗率10%左右。

2.5减少腐蚀和磨损的措施。一是天然气脱硫。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。二是采用耐腐蚀材料,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。三是使用专门的天然气汽车发动机润滑油,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,有很强的酸中和能力。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。

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