第3章

燃料電池與其他能源汽車其他能源動力汽車3.2三氫內燃機汽車二生物燃料汽車一燃氣汽車目錄/Contents一

將可燃氣體作為燃料的汽車稱為燃氣汽車。

常見的燃氣汽車根據使用的燃氣不同，可以分為壓縮天然氣汽車(CNGV)、液化天然氣汽車（LNGV）、液化石油氣汽車(LPGV)。液態天然氣需要在-162°C的溫度下進行儲存，由于存儲液化天然氣成本高，所以，一般都將天然氣以壓縮的形式存儲。

按照燃料種類的不同可以將燃氣汽車分為單燃料燃氣汽車，兩用燃料汽車，雙燃料汽車。燃氣汽車一

燃料理化性質燃氣汽車一

1.壓縮天然氣汽車CNGV

壓縮天然氣是指將天然氣壓縮到20MPa的高壓，經過脫水、脫硫凈化處理后，經多級加壓,最后將其充入至汽車后部、上部或支架的高壓筒形氣瓶儲存。壓縮天然氣使用時的狀態為氣態。

壓縮天然氣的主要成分是甲烷（占比在90％以上）,還包含乙烷、丙烷、丁烷等其它少量物質。壓縮天然氣的特點與液化石油氣類似,熱值高、抗爆性能好、著火溫度高。燃氣汽車一

壓縮天然氣汽車是以壓縮天然氣作汽車燃料的車輛，對目前在用車來說，可以將定型的汽油車改裝，在保留原車燃料供給系統的情況下，額外增加一套專用的壓縮天然氣供給裝置，成為壓縮天然氣汽車，燃料供給的轉換只需要撥動切換開關即可。加充一次天然氣可行駛200公里左右，特別適合公共汽車、市內出租車、往返里程不超過200公里的中巴車等使用。燃氣汽車一

（1）壓縮天然氣汽車相比燃油車的優勢1）壓縮天然氣汽車的維護成本低于其他燃料動力汽車。2）可以延長潤滑油的使用壽命，因為天然氣不像燃油會污染和稀釋機油。3）壓縮天然氣汽車的尾氣排放大大降低，CO降低80%，HC降低60%，NOx降低70%。4）天然氣的價格低于汽油和柴油，燃料費用相比可以節省50%左右，大幅降低用車成本。5）安全性強。天然氣燃點在650℃以上，比汽油燃點427℃高出223℃，不易點燃。6）抗爆性能好。辛烷值高，可達130，比汽油辛烷值高得多。7）改裝成本低，目前，一輛汽車加裝CNG系統僅需1萬元左右。燃氣汽車一

2）壓縮天然氣汽車組成壓縮天然氣汽車主要由高壓電磁閥、高壓減壓器、低壓電磁閥、ERP閥、混合器、電子節氣門、防喘振閥、電控模塊等組成。燃氣汽車一

1）高壓電磁閥的作用是及時切斷或恢復燃料的供給。燃氣汽車一

2）高壓減壓器主要是通過壓力膜片調整節流孔的流通面積，可以將高壓的壓縮天然氣減壓至7~9Mpa的低壓天然氣。燃氣汽車一

3)低壓電磁閥由線圈驅動閥芯，再由ECM控制其開閉，能夠及時切斷或恢復燃料供給。燃氣汽車一

4）電控調壓器部件(EPR閥)內部有一個控制芯片，該芯片可以接受來自ECM的控制指令，借助高速電磁閥來控制天然氣的供氣量，從而控制天然氣的噴射量。燃氣汽車一

5）混合器用來將天然氣和冷卻后的空氣充分混合，可以使燃燒更加充分、柔和，從而有效降低NOx的排放。 6）電子節氣門原理是由發動機ECM通過控制節氣門的開度大小，控制進入缸內的氣體的量，從而控制發動機的轉速和負荷。當駕駛員踩下油門踏板時，踏板將信號傳遞給發動機ECM，ECM再根據發動機運行工況控制節氣門開度。 7）電控模塊ECM是壓縮天然氣發動機核心部件，可以利用各種傳感器信號來實時監控發動機的運行工況，再根據發動機的工況來控制各執行器的工作。燃氣汽車一

8）防喘振閥當發動機突然減速時，利用其上面的通氣軟管將節氣門后的低壓壓力傳遞到防喘振閥的壓力反饋接頭上，接著打開閥的單向膜片，使增壓器前后的壓力達到平衡狀態，從而避免增壓器出現喘振現象起到保護增壓器的作用。燃氣汽車一

（3）壓縮天然氣汽車基本工作原理

壓縮天然氣經過濾清器過濾后，通過高壓電磁閥進入到高壓減壓器，利用高壓減壓器將高壓的壓縮天然氣(大約20bar-30bar)減壓后壓力降至7bar-9bar。由于天然氣在減壓過程中會因壓力的降低導致體積出現膨脹，膨脹后會吸收大量的熱量，為防止高壓減壓器出現結冰現象，可以利用發動機冷卻液在高壓減壓器里對天然氣進行加熱。減壓后的壓縮天然氣進入EPR閥內，EPR根據發動機ECM的指令，來調整壓縮天然氣的供給量。壓縮天然氣與空氣在混合器中混合，再一起進入發動機缸內進行燃燒，其中火花塞的點火時間由發動機ECM決定，借助氧傳感器的閉環控制即時地監控尾氣中的氧含量，發動機ECM再根據氧傳感器的反饋信號及時修正壓縮天然氣供給量。燃氣汽車一

2.液化石油氣汽車LPGV

液化石油氣是一種烴類混合物（含3個或4個碳原子的烴類如丙烷（C3H8）、丙烯（C3H6）、丁烷（C4H10）、丁烯（C4H8）為主）。液化石油氣比空氣重，有較高的辛烷值，具有混合均勻、燃燒充分、不積碳、不稀釋潤滑油等優點，能夠延長發動機使用壽命，而且一次載氣量大、行駛里程長。

以液化石油氣（LPG）為燃料的汽車稱為LPG汽車，目前大多數液化石油氣車為兩用燃料車，發動機可以在兩種燃料之間進行切換，但兩種燃料不允許同時混用，一次只允許一種燃料。燃氣汽車一

（1）液化石油氣汽車系統組成液化石油氣汽車主要由儲氣瓶、汽化器、LPG電磁閥、汽油電磁閥、混合器、燃料轉換開關、控制電路等組成。燃氣汽車一

1）儲氣瓶安裝在行李艙內，其作用是儲存LPG，上面安裝了集成閥，可以用來確保儲氣罐的安全使用。燃氣汽車一

2）汽化器把儲氣瓶的LPG經過減壓汽化后，以一定壓力供給混合器。為加速汽化，采用發動機的循環冷卻水進行加熱。 3）LPG電磁閥和汽油電磁閥LPG供氣管路中安裝了一個LPG電磁閥，汽油管中安裝了一個汽油電磁閥，其作用是在燃料轉換時接通(切斷)液化石油氣或汽油。4）混合器安裝在空濾器和汽化器之間，使液化石油氣在此與空氣進行混合。

5）燃料轉換開關用于實現汽油和LPG兩種燃料之間的選擇、轉換。燃氣汽車二

生物燃料汽車是以生物燃料作為動力源的一種新型汽車。

生物燃料(bio-fuel)指的是由生物本身組成或萃取的燃料，主要用來代替汽油和柴油，是目前可再生能源開發利用的主要方向。

所謂的生物質是指利用大氣、水、土地等通過光合作用而產生的各種有機體，即一切有生命的可以生長的有機物質。它包括植物、動物和微生物，不同于石油、煤炭、核能等傳統燃料，這些新興的燃料是可再生燃料。

當前汽車運用比較多的生物燃料為醇類燃料和生物柴油。生物燃料汽車二

1.醇類燃料

醇類燃料是指甲醇（CH3OH）和乙醇（C2H5OH），都屬于含氧燃料，以甲醇為燃料的汽車稱為甲醇汽車，以乙醇為燃料的汽車稱為乙醇汽車。生物燃料汽車二

（1）醇類燃料的來源甲醇是由一氧化碳和氫氣合成，是一種無色透明的液體，易揮發且易燃。甲醇主要由天然氣、重油、石腦油、液化石油氣、煤炭、油頁巖、木材和垃圾等物質進行提煉獲取。乙醇又稱酒精，生產方法主要有發酵法、乙烯水合法等，生產原料主要有三類：1）含糖農作物，如甘蔗、甜菜等。2）淀粉農作物，如玉米、小麥、紅薯等。3）纖維素原料，如木材、木屑等。生物燃料汽車二

（2）醇類燃料燃燒方式醇類燃料在汽車發動機上的燃燒方式可分為三類：摻燒、純燒和改質。 1）摻燒指的是醇類燃料以不同體積比例與汽油或者柴油摻雜著一起在發動機內部進行燃燒做功。 2）純燒是指單純燃燒甲醇或者乙醇燃料。 3)改質指的是對醇類燃料進行改質。生物燃料汽車二

（3）醇類燃料汽車燃料供給系統結構醇類燃料汽車燃料供給系統主要由油箱、燃油泵總成(燃油泵、粗細濾清器等)、油管、噴油器等組成如圖所示，與傳統汽車電控燃料供給系統基本相同。生物燃料汽車二

（4）醇類燃料的特點1）醇類燃料具有節能、安全、原料來源廣泛、抗爆性好的特點，缺點是冷車起動較為困難、動力性能相較汽油機略微有所下降、發動機容易產生磨損。2）醇類燃料在汽車上常見的燃燒方式中主要采用摻燒作為在汽車上的主要應用方式。3）醇類燃料發動機結構原理與傳統汽油機類似，但是零部件質量要求更高。4）醇類燃料有混合燃料容易發生分層的問題、腐蝕問題、溶脹問題等。5）醇類燃料首次使用前要對車輛內部進行清洗。6）醇類燃料對橡膠有影響，應當注意對橡膠件的選擇生物燃料汽車二

2.生物柴油車

生物柴油是指從可回收的資源比如植物油（大豆油、花生油、玉米油等）、動物油（豬油、牛油、羊油）和已經使用過的廢棄油和脂肪中提煉而成的一種液態產品，將其稱之為生物柴油，用來當作汽車的替代燃料。如圖所示。生物柴油車就是以生物柴油作為動力源的一種新型新能源柴油車。生物燃料汽車二

生物柴油相較傳統柴油具有以下幾種特點：（1）點火性能好：生物柴油十六烷值比柴油要高。（2）燃燒更充分：生物柴油中含氧量高于石化柴油，燃燒比石化柴油更充分。（3）適用性廣：生物柴油可以作為海洋運輸、地質礦業設備、等非道路用替代燃料。（4）保護動力設備：生物柴油黏度較高，容易在氣缸內壁形成一層油膜，從而降低機件磨損。（5）通用性好：無需改動柴油機，可直接添加使用。（6）安全可靠：生物柴油的閃點較石化柴油高且氣候適應性強，生物柴油由于不含石蠟，低溫流動性佳。（7）具有優良的環保特性：生物柴油中硫含量低，使得SO2和硫化物的排放低。生物燃料汽車三

（1）氫內燃機汽車工作原理：

氫內燃機汽車指的是通過內燃機燃燒氫氣（分解甲烷或電解水取得）從而產生動力的汽車。氫氣燃燒過后生成物是水，因此可以實現零排放。氫內燃機汽車與氫燃料電池汽車不同，氫燃料電池汽車是利用氫氣的化學能轉化為電能輸出給電機驅動汽車，而氫內燃機汽車直接是將氫氣充入發動機內部進行燃燒驅動汽車行駛，直接將氫氣的化學能轉化為機械能。氫內燃機汽車三

（2）氫內燃機汽車基本組成主要包括氫氣供應系統、燃燒室、氣缸、活塞、曲軸、連桿、氣門和點火系統等部分。氫內燃機汽車三

1）氫氣供應系統主要由儲氣罐、輸送管道和噴射器等組成。儲氣罐一般采用高壓儲氫技術，將氫氣壓縮，以便在燃燒時可以釋放更多的能量。輸送管道主要作用是將氫氣從儲氣罐送到噴射器處，再由噴射器來將氫氣噴射到燃燒室內，最后與空氣混合后參與燃燒過程。