提高天然氣汽車的動力性與經濟性

馬磊、田杰安

（鄭州宇通客車股份有限公司 450061)

提高天然氣汽車的動力性與經濟性

馬磊、田杰安

（鄭州宇通客車股份有限公司 450061)

天然氣作為一種優質、清潔的能源，其被廣泛運用到各個行業，特別是在汽車工業方面。然而最近幾年來，汽車燃料在采用了天然氣以后，不論是CNG或者LNG都會面臨著動力性能不足，整車燃料經濟下降。究其根本，主要原因在于天然氣的自身能量密度較小，燃料的熱值低。所以，天然氣發動機經濟性動力性的計算與評估是非常有必要的，而且需要有相應的措施來提高整車的經濟性、動力性。

天然氣；汽車；動力性；經濟性；措施

為制定出天然氣汽車動力性能方案，就對控制系統和其他部件進行分析，主要是從汽油加濃量等多方面展開深入研究。在保持天然氣排放性和燃料經濟性的基礎下，將天然氣發動機的功率提高到94%左右。以下主要是對提高天然氣汽車的動力性和經濟性進行的分析和闡述[1]。

1 天然氣具有的特性

1.1 可燃性強

天然氣的可燃成分大約可達到97%以上，光甲烷就可達96%，天然氣的熱值隨著成分的不同，熱值也不同，大致在35.88～39.82 MJ/m3，常溫、常壓下天然氣的密度一般為0.75～0.8 kg/m3，如表1所示。

表1 天然氣成分與熱值對照表

1.2 抗爆震能力強

該特征可最大限度提高發動機的壓縮比，并為其提供參考依據。

1.3 燃燒范圍廣

汽油的燃燒濃度范圍大概為1.3%～6%，而天然氣的燃燒濃度范圍大約為5%～16%，如此一來，就有利于混合氣體的燃燒。

1.4 發動機的潤滑油不會被稀釋

天然氣大多不會稀釋發動機的潤滑油，而且還可延長發動機維修保養里程的1.5倍，潤滑油的換油時間也能延長49%。

1.5 易于和空氣混合

天然氣不需要霧化就可以和空氣混合在一起全部燃燒，而且天然氣的排放污染物相比汽油的污染物要少的多。據調查顯示，天然氣汽車的排放量要比汽油車的排放量少。

2 天然氣動力性與經濟性下降的原因

由于天然氣與空氣形成的可燃混合氣的熱值，要比汽油與空氣混合氣的熱值低，充氣效率也比較低。相比之前，下降10%左右，最重要的是，天然氣的燃燒速度要比汽油慢。

3 提高天然氣汽車動力性和經濟性的措施

3.1 研發節能混合器

以往所用的三通式天然氣空氣混合器，盡管結構比較單一，但因為天然氣供給斷面始終固定不變，同時又缺少調整裝置，故無法進行科學合理的調配，更不能發揮天然氣著火界線寬的優勢。新設計的混合器的工作原理和化油器相似，都裝有加濃器與調整裝置。唯一差距就在于，它起不到節能的效果，必須要損失一部分的動力性才能起到節能的作用，但因為原天然氣發動機的動力性已有所下降，所以必須要在確保提高動力性的基礎下，在來考慮其經濟性[2]。

在實驗真空式、機械式以及兩者都兼有的加濃裝置后，應用范圍最廣泛的還是真空式。這是主供氣道和加濃氣道都是用加濃閥啟閉真空度來確定的，且都是在計算的前提下，反復進行實驗得出。除此之外，為減少進氣阻力，還將混合器中的天然氣供給方式改變成側面噴管，并徑直向喉管的四周引入。

3.2 選用低粘度的發動機潤滑油

之所以要選取低粘度油，就是為發揮天然氣稀釋潤滑油這一作用。在減少了摩擦功損失的同時，還增強了輸出功率或是降低燃料消耗效果等。選用的抗硫潤滑油是專門研制的，所具有的運動粘度為5.7×10 m2/s。研究表明，運用該種潤滑油可以提高大約5%的功率，且燃油消耗率下降3.5%。

3.3 提高汽車發動機的壓縮比

依照內燃機工作原理，可將汽油機當作定容加熱循環，且燃料的經濟性可用熱效率來評價，具體表示如下。

對照相關資料，天然氣與空氣值分別為1.317與1.4，其中可依照。

計算出壓縮比工況的熱效率，如表2所示。但如果只是為提高天然氣的抗震性，那就必須要綜合考慮其他零部件對機械負荷與熱負荷等帶來的影響，也就是發動機輸出的扭矩，應盡可能讓其不超過原汽油機所對應的數值。等到確定好數值以后，還應考慮到點火提前角、氣門正時、油門特性和發動機壓縮比的標定與匹配。

表2 壓縮比工況熱效率對照表

4 結束語

綜上所述，通過提高壓縮比，匹配加濃型混合器和選取低粘度潤滑油等措施可以提高天然氣汽車的動力性和經濟性。若將汽油和天然氣進行混合，也可以提高天然氣的動力性。動力性被改進以后，天然氣發動機就會增加在大負荷與滿負荷的工作時間，這樣天然氣發動機的經濟性和動力性也能有所改善，同時還保證了天然氣發動機在整車上排放性能。

[1]李永昌.提高天然氣汽車的動力性和經濟性[J].汽車技術,2010(3):34-38.

[2]劉生全,馬志義,張春化,邊耀璋.提高天然氣汽車動力性能的研究[J].中國公路學報,2003(01):119-122.

U461.2文獻標示碼A

馬磊（1986—），男，碩士，研究方向為整車節能技術研究。