天然氣儲存方式
天然氣有壓縮天然氣(Compressed Natural Gas,CNG)和液化天然氣(Liquefied Natural Gas,LNG)兩種。
目前,國內(nèi)天然氣汽車的開發(fā)中采用的主要是壓縮天然氣,CNG汽車在實際應(yīng)用中遇到了如車輛行駛里程短、動力性、經(jīng)濟(jì)性不夠理想、安全性能較差等問題,從而限制了其應(yīng)用范圍。
1.LNG特點(diǎn)
(1)LNG通過深冷前的凈化處理幾乎除掉了天然氣中的全部雜質(zhì),深冷凈化處理過程中又分離出不同液化點(diǎn)的重?zé)N類成分和其他氣體成分,因此LNG的純度很高,甲烷含量為97.5%~99.5% ,而CNG中的甲烷含量只有81.3%~97.5%。LNG燃料成分的單一性和一致性有利于發(fā)動機(jī)壓縮比等設(shè)計參數(shù)的確定,避免了乙烷、丙烷等成分的爆燃對發(fā)動機(jī)及其部件造成的不良影響。
(2)LNG的能量密度是CNG的3.5倍,這表明LNG儲存效率更高,可以使車輛獲得較長的行駛里程,或者說在相同行駛里程的情況下可以使車輛的總質(zhì)量更小,從而比使用CNG有更好的燃料經(jīng)濟(jì)性。同時儲存效率高也使LNG更利于運(yùn)輸,擴(kuò)大了LNG使用的地域范圍。
(3)LNG的儲氣瓶為具有絕熱夾層的壓力氣瓶,儲存溫度為-162℃,儲存壓力稍高于1.0MPa,而CNG通常以20~25MPa的高壓儲存在高壓氣瓶中,因此使用LNG更安全。
(4)使用LNG可以充分利用其低溫特性降低混合氣的溫度,從而降低燃燒溫度,提高發(fā)動機(jī)的熱效率,同時降低NOx的排放。
(5)使用LNG易于使發(fā)動機(jī)對負(fù)荷變化獲得更好的響應(yīng)性。
2.資源和加氣站
我國天然氣儲量豐富,總資源量約為54萬億m3,西氣東輸工程已覆蓋120個城市,推廣使用天然氣汽車有著良好的資源條件。CNG汽車發(fā)動機(jī)歷經(jīng)了幾代產(chǎn)品的演變和發(fā)展之后,呈現(xiàn)出如下發(fā)展趨勢:燃料供給系統(tǒng)從機(jī)械式混合器發(fā)展到電子控制噴射系統(tǒng);電噴系統(tǒng)由單點(diǎn)開環(huán)控制發(fā)展到閉環(huán)多點(diǎn)噴射控制系統(tǒng);噴射方式從缸外預(yù)混合到復(fù)合供氣、缸內(nèi)直接噴射;燃料的使用從兩用燃料、雙燃料到單一燃料。CNG缸內(nèi)直接噴射技術(shù)綜合了柴油機(jī)和汽油機(jī)的優(yōu)勢,從根本上解決了預(yù)混合方式中,天然氣燃料擠占進(jìn)氣空氣體積,造成充氣效率下降的問題,實現(xiàn)了CNG非均質(zhì)混合氣擴(kuò)散燃燒,燃燒效率高,能有效提高天然氣發(fā)動機(jī)的動力性。LNG作為后起之秀,具有無與倫比的優(yōu)勢,發(fā)展前景很好。隨著LNG低溫液化技術(shù)的不斷成熟,LNG的制取、氣瓶、傳輸管路等的價格將不斷下降,屆時LNG將成為天然氣汽車發(fā)動機(jī)的主要發(fā)展方向。
LNG是一種比CNG更具有開發(fā)潛力的車用燃料。LNG燃料開發(fā)和應(yīng)用的難點(diǎn)之一在于天然氣常溫下難以液化,因此LNG的制取比CNG要復(fù)雜,而且LNG在常壓下只有保持在-162℃以下才能呈現(xiàn)為液態(tài),故LNG的氣瓶和傳輸管路需要具有良好的絕熱性能,其設(shè)計制造相當(dāng)復(fù)雜,成本較高。
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