摘要：本文指出自然氣是地球上含量極為豐富而干凈的能源，LNG（液化自然氣）在低溫儲存技術解決之后，LNG 汽車的開發具備了必要的技術條件。我國的“西氣東輸”等自然氣項目為我國LNG 汽車的發展創造了有利環境。汽車行業應開發單燃料自然氣發動機，同時作好與LNG 生產部分的協調。

關鍵詞：自然氣 液化自然氣（LNG） 自然氣汽車

石油資源的世界性短缺，汽車排放對大氣所造成的污染比重上升，人類不得不尋找新的清潔能源。氣瓶汽化器緩沖罐自然氣(主要成分為CH4)是優質清潔燃料和重要化工原料，是地球上三大能源（石油、自然氣和煤炭）之一。目前已探明地球上可開采的自然氣儲量多于石油，特別是近幾年科學家從深海中發現了“可燃冰”這種能源。據初步估計，地球上“可燃冰”所含的能量相當于石油、自然氣和煤炭總和的三倍。美國和日本在開采“可燃冰”技術上投進大量精力，他們提出到2010 年實現對“可燃冰”的大規模開采。“可燃冰”實在是一種“固態”型式的自然氣。1 體積“可燃冰”可分解成164 體積的自然氣和0.8 體積的水。人類大可不必為石油資源的枯竭而擔憂。

自然氣燃燒所產生的溫室效應是煤炭的48%，石油的54%。燃燒后基本無煙塵，其它有毒排放物也是最少的。自然氣汽車與汽油汽車的排放對比在CO2 上下降21%，CO 減少24%~32%，HC+N0X 下降了40.9%；與柴油汽車對比煙度接近零，燃燒噪聲也下降很多。近幾年世界各國都加大了自然氣在能源消耗中的比重。表1 為1998 年我國與世界的一次性能源消費結構對比表。

表1 我國與世界一次性能源消費結構對比 （%）

表中說明我國能源利用盡大部分是污染嚴重的煤炭。為了改變這種不公道的能源消費比例，“十五”期間國家花巨資實施了“西氣東輸”工程，向沿海人口密集、經濟發達的地區提供自然氣；并且在廣東、福建開始建造接收國外LNG（液化自然氣）的接收站；將東海自然氣引上岸工程等等具有重大戰略意義的可持續發展項目。這些都給發展自然氣汽車創造了極為有利的條件。

自然氣汽車有CNG（壓縮自然氣）汽車和LNG（液化自然氣）汽車兩種。目前世界上至少有100 多萬輛自然氣汽車在使用，其中大多數是CNG 汽車。國際上除美國外，從1992 年才開始大力發展CNG 汽車，而LNG 汽車由于LNG 的儲存技術原因這幾年才得以發展。這方面技術美國的研究處于領先地位。我國在1999 年4 月確定，京、津、滬等十二個城市為清潔汽車試點示范城市。截止2001 年8 月這十二個城市的燃氣汽車（除自然氣汽車外還包括LPG汽車—液化石油氣汽車）達到近11萬輛，其中CNG汽車只占2.5萬輛。而LNG 汽車剛剛開始開發，但勢頭看好。北京市乘著2008 年申奧成功的東風，大力發展清潔汽車，2002 年已經開發成功首輛LNG 公共汽車，2003 年將首批開通五十輛LNG 公交汽車，并建造一座LNG 供氣站。

CNG 汽車固然發展較早，但由于CNG 成分不穩定而造成發動機功率和排放物的變化，以及儲氣罐體積過大，需高壓（20MPa）儲存等原因，在汽車使用范圍上受到限制。LNG 在液化過程中對自然氣進行了提純，所以燃料組分變化小，是氣體燃料組分最穩定的燃料。同時，同等重量的LNG 的體積大大小于CNG，有利運輸攜帶。重要的是，由于真空隔熱罐儲存技術的完善，LNG 的低溫儲存困難得以解決，所以LNG汽車近幾年得到明顯發展。

表2 是CNG 汽車和LNG 汽車的比較

從表中看出，CNG 的組分除主要是CH4（甲烷）外，還有其他幾種氣體。不同氣田生產的自然氣其甲烷的含量不一樣，一般在70%～95%之間，因此不同渠道的自然氣在同一發動機上的功率輸出和排放物會有很大差別。LNG由于液化過程經過純化處理，氣體組分穩定，甚至也可以象汽油、柴油一樣建立不同質量標準牌號的LNG，這樣發動機的燃燒就會穩定。因此對排氣污染的控制就輕易的多。LNG 的儲存壓力屬于低壓范圍（0.05~0.5MPa）很安全。LNG 的密度是CNG 的2﹒97 倍，因此運輸LNG 是很方便的。常壓下1m3 自然氣的熱值略高于1L 汽油,而一體積LNG 相當于600 體積的自然氣，這就是說一輛小汽車的油箱如若裝60L 汽油，理論上需要100L 的LNG 才能產生同樣的能量。在車輛上儲存CNG 燃料箱的空間有限，目前CNG 汽車一次性充氣的續駛里程只達到200～300km，而LNG 汽車的續駛里程可達800km。這樣的續駛里程是用戶可接受的。

燃氣汽車的燃料本錢比燃油汽車低很多。據資料先容，在德國市場上自然氣的價格比現在車用超級汽油（相當于我國的95 號汽油）便宜近50%，比車用柴油便宜近35%；據廣東省有關部分預計，廣東省從澳大利亞引進的LNG 在2005 年供氣時1m3 居民用氣價格大約為1.64 元，產業用氣為1.40 元，而目前93號汽油的價格在3.00 元以上。顯然，由于石油越來越成為極重要的戰略物資，石油及其產品價格只會處于上漲趨勢中。

總之，開發LNG 汽車從燃料后續來源的持久，使用后的清潔，使用中的低本錢都比燃油汽車優越，是值得我們花精力給予關注的。LNG 汽車的開發有一些題目應給予留意。

1) LNG 需要在低溫下（–163℃）儲存，氣化后進進發動機燃燒（發動機與CNG 發動機一樣）。當汽車在運行時，氣化了的自然氣可以正常給予消耗，不會出現泄漏。但在停車較長時，管路和閥門的漏氣將使汽車上的低壓氣體容器內的氣壓上升而造成危險，因此不得不在氣體容器上設置安全閥排氣，造成對大氣的污染。國際上先進技術已能保證真空隔熱儲氣罐和相關附件的氣體泄漏量控制在安全范圍內，LNG的日蒸發量小于1%才能保證容器的安全，還不污染大氣。我國在這方面技術還須進一步進步。

2) 我國目前自然氣發動機的研究主要以汽、柴油機為原機進行改造，改造后的機子效果不盡理想。由于1kg 自然氣（CH4）較1kg 汽油在理論上完全燃燒所需空氣量多2.3kg，所以將燃油發動機改造為自然氣后，充氣不足造成燃燒不完全，功率下降，有害排放物增加。研究表明采用中冷增壓技術可以使改造后的自然氣發動機各項指標恢復或略好于原發動機水平。但必竟自然氣（CH4）與汽油（C7H15）和柴油（C15H28）燃燒反應有別，研發單燃料自然氣發動機使其各個系統的設計趨于完善，如采用電噴控制燃燒、增加充氣量、使用EGR 等，并配備專用的催化轉化器，自然氣發動機的排放可以做到與電動汽車媲美。

3) LNG 的加注方式和LNG 加氣站的設備技術也需完善。LNG 加注的方便性、可靠性和安全性必須給予充分考慮。LNG 的加注時間太長，加注方式過于復雜都將影響LNG 汽車的推廣。

4) LNG 在氣化時產生大量的冷能（860～883kJ/kg）。在發動機設計或汽車設計時可以給予考慮，持別是一些專用汽車如保溫車、醫療救護車等上面給予利用。

5) 我國在LNG 的生產方面發展比較晚，但這幾年石油自然氣部分正在給予規劃。www.lng.com.cn網站上先容了我國在液化自然氣技術裝備上的進展，目前LNG 低溫儲液罐的技術和產品已有企業在生產，中小型加工LNG 工廠設備正在試制中，國產大型LNG 運輸船計劃在三年后下水。能源部分為了實現國家對能源戰略的調整，這些年做了大量工作，汽車產業也應適應這樣的轉移。自然氣汽車的開發應提到日程上來。除了開發自然氣汽車本身零部件外，LNG 在液化過程的提純達到什么樣質量標準，汽車行業應該積極配合，避免再出現燃油汽車在開始控制排放時有很多題目是由于燃油質量與發動機不相適應所造成的麻煩。