随着世界范围内汽车保有量的激增，石油供需矛盾不断加剧，同时汽车的有害排放物给人类及其生存环境造成严重的危害，促使世界各国在制定各种严格的车辆排放法规来规范汽车的生产和使用的同时，开始大力发展代用燃料汽车。

　　天然气作为车用发动机的一种重要的“清洁燃料”日益受到人们的重视,天然气汽车在国内外均获得了较快的发展。

　　一、天然气发动机概述

　　1、天然气发动机的基本组成结构

　　与柴油发动机一样，天然气发动机也是一种构造比较复杂的能量转换机器，有许多机构和系统组成，主要包含有以下机构和系统组成：

　　(1)机体和气缸盖组件

　　(2)曲柄连杆机构

　　(3)配气机构和进排气系统

　　(4)燃气供给系统

　　是由天然气稳压装置、调压阀、燃气滤清器、燃气控制阀与电磁阀、混合器等部件组成。其功用是将燃气进行滤清、净化，并稳定其压力，以一定流量送往燃气进气通道，使其与空气均匀混合，送入气缸内，实现燃烧过程。

　　2、天然气发动机与柴油机的差别

　　(1)燃料供给系统

　　取消了原柴油机燃油喷射系统相关的零部件，增加了燃料电磁阀、电控调压器、混合器、滤清器等燃料供给相关零部件组合。

　　(2)点火系统

　　柴油机是压燃式发动机，而气体发动机由于受燃料特性限制(抗爆振性能)，采用的是与汽油机一样的点燃方式。

　　(3)控制系统

　　ECI EPR系统气体发动机是一种电控发动机，对空燃比、点火提前角和增压压力等实现了精确控制。

　　(4)压缩比

　　根据这种燃料特性，一般天然气发动机压缩比高于LPG发动机，但比柴油机低。压缩比的选取与燃料的抗爆震性能相关，抗爆震性能是用燃料的辛烷值来衡量，辛烷值越高抗爆震性能越好，常用的几种燃料按抗爆震性能由高到低排序依次为：柴油、天然气(甲烷)、丙烷、丁烷(LPG是丙烷和丁烷的混合物)和汽油。

　　(5)空燃比控制

　　气体发动机通过安装在发动机排气管上的氧传感器测量排气中的氧浓度，计算出混合气空燃比。发动机控制系统修正气体燃料供给量，实现全工况闭环控制，精确控制空燃比，使混合气在缸内燃烧最优化。

　　(6)增压控制

　　增压中冷能大大提高发动机的动力性能。ECI EPR系统气体发动机对增压压力进行了控制，保证发动机具有理想的扭矩曲线及良好的瞬态响应性能。

　　3、天然气发动机的优劣势

　　天然气发动机最大的优点是排污染低：CO排入量是汽油机的1/15，HC排放量是汽油机的1/5，SO2排放量是汽油机的1/10，CO2的排放量是汽油机的4/5，另外，天然气发动机不会造成成润滑油稀释，可延长发动机寿命，同是还可降低汽车噪声等。

　　CNG发动机尽管如此，天然气发动机汽车在使用中仍然存在一些问题，其中最为突出的是发动机功率下降、发动机腐蚀与早期磨损的问题。天然气汽车功率下降的原因是由于充气系数下降和发动机压缩比较低;发动机早期磨损的原因是由于天然气中含有微量硫化物引起。

　　随着世界燃油价格一再飙升及国内油价的不断上涨，当前能源紧张、环境问题进一步恶化的情况下，天然气商用车以其降低污染、维护费用低廉、满足城市环保要求，再加上我国目前天然气储量丰富，运用技术成熟、安全等优点，在我国得以迅猛发展起来。

　　天然气发动机冷启动性能好，运行平稳，不用经常注入机油和更换火花塞，维修费用低(约为常规燃料车50%)。由于不含汽油、柴油中存在的胶质，因而燃烧中不会产生积碳，同样由于其硫含量和机械杂质均远低于汽油、柴油，对气缸、活塞、活塞环、气门等零部件的危害较小，噪音也比燃油汽车降低40%。气体燃料不会对机油产生稀释，因此发动机寿命长，汽车大修里程可提高20%以上。比使用油燃料节约50%以上的维修费用。较经济的使用成本是推广天然气商用车的有利条件，综合考虑发动机使用寿命、维修费用、机油费用等因素，使用天然气商用车经济效益非常显著，市场大有可为，前景广阔。

　　二、天然气发动机发展现状

　　根据燃气汽车使用天然气的不同形态，可分为压缩天然气(CNG)和液化天然气(LNG)两种。这两种形态的燃料发动机在国内均已得到应用。

　　天然气发动机经历了三代技术发展，第一代产品是机械式，第二代属于简单闭环控制，第三代采用电控喷射CNG技术。目前，比第三代技术更先进的LNG缸内直喷技术也已得到小批试用。我国已发展到了第三代，即采用高压喷射，通过节气门传感器、气体流量传感器、转速传感器、水温传感器、进气温度传感器、压力传感器和氧传感器等经过中央处理单元来控制点火、空燃比等。

　　各年天燃气车保有量 单位：万辆

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