西南石油学院
刘廷元
1 发展概况
天然气汽车最早出现于本世纪30年代。第一次世界大战期间，意大利为解决战时汽车油料短缺问题，首先开发了用常压胶囊装载天然气和压缩天然气的汽车。
40年代以后，从油气田处理工厂分离出来的石油气和石油炼油厂生产出来的石油气，经过液化后被用来作为汽车燃料，使液化石油气汽车在美国、欧洲和日本等许多国家、地区得到发展。然而，天然气和液化石油气汽车发展最快的还是在本世纪后期。
进入90年代以后，人们根据目前已探明的世界石油总储量估计，全世界的石油资源仅能供人类充分使用40年左右，燃用非石油产品的汽车时代将不可避免的会到来。
由于人类过度的使用石油产品作
为汽车燃料，地球20%的大气污染和城市70%的大气污染是汽车排气造成的。科技人员不得不研究开发低污染的“绿汽车”，采用天然气、液化石油气、变性酒精(非食用酒精)、甲醇、氢气、煤气、太阳能蓄电池和非醇类生物燃料等作为汽车燃料。
通过科技人员的努力，许多国家都已成功地研究开发出以天然气和液化石油气为燃料的新型汽车。
目前，全世界已有30多个国家拥有天然气和液化石气汽车。据统计,
1994年全世界的汽车保有量大约7亿
辆，其中轿车4.4亿辆。在4.4亿辆轿车中，使用代用燃料最多的是醇类，约占世界轿车的1%(其中90%以上集
中在巴西)；液化石油气轿车次之，占0.9%(360万辆)；压缩天然气轿车相对更少些，只占0.2%(90万辆)。其它代用燃料轿车则很少，总共也不到0.2%。
全世界用作汽车燃料的液化石油消耗量目前已超过1000万t ，其中亚洲和欧洲大约各占1 3。2 天然气和液化石油气汽
车发展的关键技术
储气系统和汽化系统及其元件的改装，是天然气和液化石油气汽车工业的关键技术。
天然气和液化石油气汽车的储气系统都安装在汽车尾部，主要由充气阀、高压截气阀、天然气储气瓶、高压管道、高压接头、压力传感器及气量显示灯等组成，具有储存、加注和计量等功能。
由于天然气的主要成分是甲烷，其临界温度低，因此用作汽车燃料的天然气低压储存技术是国外90年代汽车工业加速开发的一种关键技术。
目前，国外许多汽车和科研机构在围绕新型活性炭吸附剂、贮存容器结构形式等方面进行了许多研究和试验，已取得了一些实用成果。
液化石油气的主要成份与天然气不同，主要是丙烷和丁烷或其与丙烯和丁烯相混合的烃类混合物，其临界温度在大气温度下稍加压力便可液化，因此非常便于贮存。所以，液化石油气汽车的关键技术主要是汽车汽化系统。目前，这项技术已经开发出第三代产品。
国外第一代液化石油气汽车的汽化系统安装在汽车引擎盖下，它通常由电动机械开关、蒸发—减压器组成的改装元件系统、使液化石油气和空气混合的混合器以及与一个标准的化油器相连组成。
第二代液化石油气汽车的汽化系统增加了一个微电脑控制器，通常可以随时读出燃气组成、发动机转速、歧管压力和废气中的氧化物含量及其它参数等。
第三代液化石油气汽车的汽化系统最为先进。一种是将液化石油气的电子控制系统与汽油的电子控制系统结合在一起，多点喷射直接将气体燃料喷入发动机的入口歧管；另一种是将点火塞和燃气喷嘴组合成一个装
置，由电子控制系统控制，将燃料供给
点火喷嘴并点火燃烧。
国外天然气和液化石油气汽车关键技术的研究开发，使各类燃料汽车的改装费用降至2500～5000美元。尽管这笔费用不算低，但对于燃用天然气和液化石油气的汽车而言，在100%的代用燃料运转条件下，发动机、更清洁，其维修保养费可以降低50%。由于天然气的价格较低，国外天然气及液化石油气汽车的燃料费也要比燃用石油产品的汽车低30%～40%。因此，天然气和液化石油气汽车的改装费用，一般仅在半年左右就可以收回，此项投资改装的经济效益和环境保护效益十分明显。
3 天然气汽车的配套技术
设施的发展
1994年，世界能源生产结构中，石
油占37.47%，煤炭占25.30%，天然气占22.91%，核能占6.76%，水力和其它占7.56%。显然，天然气能源在世界能源结构中占22.91%的比例与天然气轿车占世界0.2%的比例极不相称。出现这种差距的重要原因是，用作汽车代用燃料的液化天然气的生产与计量等配套技术设施还很不成熟。虽然天然气汽车的发展已有60多年的历史，但与燃用石油产品的汽车(甚至液化石油气汽车)相比，还很不成熟。尤其是影响天然气汽车市场发展的液化技术、计量技术和加气技术等配套技术设施急待进一步提高。
天然气液化后，体积可以缩小为原体积的1 600，但由于它必须在162℃条件下制取，因而生产工艺较为复杂，生产成本也大大高于压缩天然气和液化石油气，这在很大程度上影响了它作为汽车燃料的使用。
要想获得大量优质的汽车液化天然气燃料，研究开发大型液化天然气生产线是唯一有效的途径。60年代，一条液化天然气生产线年生产量为50～
100万t；到了90年代，已达到200～260万t 。美国Kellogg 公司的专家认
为，今后的液化天然气生产线年产量将达到400万t ，生产成本也将进一步下降。
毫无疑问，随着液化天然气产量的增加，液化天然气汽车的发展将超过压缩天然气汽车。目前，全世界的液
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化天然气运输与贸易量已达到6000多万t ，占世界天然气贸易量的
24%，为液化天然气汽车的发展创造
了条件(注：我国目前尚无液化天然气生产线)。
影响天然气汽车发展的另一个重
要因素是天然气的计量技术设施。天然气中的轻烃类组份不能象汽油那样被精练，因而天然气的含量和成分很不稳定，这不但使天然气汽车容易受到损害，而且也影响天然气的准确计量和用户的信任，这已成为制约天然气汽车发展的一个重要因素。对此，国外科技人员已研制成功了一种气相谱系统，在美国被称作英热单位
(BTU )分析仪。
最近，国外科技人员正在致力于研究一种更精确的天然气计量装置，它不但能计量压缩天然气的压力范围和高流量率等，而且能在室温条件下操作，并可对危险性环境进行电子分级预警。
4 天然气和液化石油汽车
发展的策略支持
据国际天然气联合会的调查，全世界已有美国、意大利、加拿大和马来西亚等30多个国家正在实施以天然气和液化石油气代替石油产品的发展策略(见下表)。
项目国别燃料税优惠更换补助基础设施投资法律法规研究与开发美国33-33加拿大333-3意大利33-33俄罗斯3---3荷 兰3-333澳大利亚3--33新西兰33333阿根廷33333日 本3-333马来西亚33-33中 国
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注:3表示政府参与
美国是世界轿车保有量最多的国家，约占全球的1 3，城市汽车污染严重。为此，美国政府1990年颁布的《清
洁空气法》中对石油燃料汽车的使用进行了限制。同时，由于美国目前50%的石油靠进口(2010年将达到70%)，在1992年的《能源政策法》中已把天然气和液化石油气作为唯一能迅速改变交通燃料短缺和保证能源安全的替代燃料。规定了在2004年前，私人汽
车改装为天然气和液化石油气汽车都可以享受税收和贷款方面的优惠政策。
现在，美国已有40多个州根据联邦政府的政策法规，制定或实施了强制与鼓励使用天然气与液化石油气汽车的措施。例如，加利福尼亚州要求政府部门配备的新车必须有1 4以上具备使用天然气等清洁燃料的功能,1997年以后，每年将要制造和销售30万辆这类汽车。
意大利政府为了鼓励使用清洁、经济的天然气燃料，规定进口天然气不征收关税，增值税控制在4%之内，天然气的价格只相当于汽油价格的1
4、柴油价格的1 2。同时，对天然气和
液化石油气汽车的消费税和道路附加费实行优惠，为每个加气站提供25%的基础设施投资补助费。交通部门规定，城市汽车在每天的重污染时间，天然气和液化石油气汽车可以畅通无阻，而使用石油产品的汽车则只能根据汽车牌照上的单数或双数确定是否允许通行。
加拿大政府为了鼓励使用天然气作为汽车燃料，制定了部分省份免税和天然气价格优惠及车辆改装补贴(为每辆车提供500加元的改装补助费)等政策。政府规定，压缩天然气与汽油的比价为23.6∶76.4，即1m 3压缩天然气的价格只相当于1L 汽油价格的1 3。使用压缩天然气作为汽车燃料的经济效益是汽油燃料的3倍。
马来西亚政府为减少汽车废气污染，鼓励使用天然气汽车，规定从1997年1月1日起，减少所有天然气汽车的道路税。其中，完全以天然气为动力的汽车可减税50%，那些既使用石油产品又使用天然气为动力的双燃料汽车可减税25%。所有以天然气为燃料的汽车运输公司，以及安装有加气设备的加油站和汽车车主，都可以获得政府补贴或免税。
国外天然气和液化石油气汽车发展的实践表明，天然气和液化石油气汽车发展的关键是要有一系列技术经济政策的支持。概括起来，国外天然气和液化石油气汽车发展的政策主要有以下几个方面。
a . 以清洁空气法律、法规的方式，限制汽车尾气排放，鼓励使用天然
气和液化石油气等燃料汽车。
b . 支持天然气和液化石油气汽
车的关键制造技术及其配套技术设施的研究开发，对汽车改装实行优惠政
策。
c . 政府鼓励使用天然气和液化石油气作为汽车燃料，使其市场价格与石油产品相比具有竞争性。
d . 减少或免除车主的货物税和道路附加费，使之能够与燃用石油产品汽车展开竞争。
e . 对加气站实行补贴或免税，使石油公司和燃气销售公司愿意投资于销售网。
国外天然气汽车政策运用最成功的是俄罗斯、意大利和阿根廷。他们运用上述政策的支持，使本国的天然气汽车拥有量居世界前列，分别拥有天然气汽车38万辆、24万辆和21万辆。
液化石油气汽车政策运用最成功的是荷兰、意大利和美国。它们运用上述政策的扶持，已使本国的液化石油气汽车拥有量居世界前列，分别拥有液化石油气轿车70万辆、100万辆和
160万辆。
这些国家的发展实践表明，技术发展和政府政策支持是天然气和液化石油气汽车发展的两个基本条件。如果汽车制造技术不能满足汽车改装要求，或地方政府不支持代用燃料的使用，天然气和液化石油气汽车市场的建立及其发展则是不可能的。
5 未来展望
当前，世界各国都在竞相研究开发天然气和液化石气汽车，其技术已日趋成熟，具备了与石油燃料汽车进行竞争的条件。
1996年夏季奥运会期间，美国几大汽车公司特意展示了自己研制的新型天然气汽车，向世界各国进行广泛宣传，希望代用燃料汽车能够早日进入千家万户。
根据美国天然气汽车联盟和其它一些机构的研究与估计，未来十几年的天然气和液化石油气汽车的数量会迅速增长。预计到2010年，全世界的天然气和液化石油气汽车将超过5000万辆，约占全世界汽车拥有量的
5◊～7%。其中，天然气汽车将超过2200万辆，液化石油气汽车将超过2800万辆。
美国的天然气汽车将由1994年的4万辆，猛增到2010年的200多万
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辆(为1994年的50倍)，液化石油气汽车也将超过400万辆。
马来西亚、日本、韩国和中国等亚
洲国家与地区的天然气和液化石油气
汽车，预计也将会有较大的发展。
(责任编辑 吕利国)
汽车呼唤电路改进设计
河南省济源市 牛本宽
汽车改装甲醇 据国家权威部门统计资料表明，我国汽车故障40◊左右发生在电路部分。由于汽车电路设计欠佳，电路短路引起的火灾事故时有发生；因电路短路造成汽车途中抛锚的现象也屡见不鲜。
汽车供电靠蓄电池和发电机。然而，从汽车问世至今，这两种电器无不在矛盾中使用。例如，在蓄电池供电电路中，一旦发生短路故障，有总保险装置的(如解放CA141车)，尽管能保护线路，但却导致全车断电；就会使发动机突然熄火，灯光全部熄灭，信号立即中断。试想，夜间高速行驶的汽车若是发生此故障，后果该是怎么样的呢?!没有总保险装置的(如北京BJ212车)造成的后果会更惨!此时，发电机再好也不能对全车再供电。
再如，在发电机供电电路(或发电机本身)出现短路故障时，蓄电池供电电路再好也不能再供电，只能眼看着发电机或供电线被烧毁而束手无策。
再则，从汽车电源电路中设置的总保险来看，有的厂家用的是保险片，有的厂家用的是易熔线。这样做，不规范，欠合理。比如，发电机到蓄电池间设置的易熔线(300A)只能起到发电机电枢线搭铁或发电机本身短路，而且在5秒钟内短路电流超过300A时，才能使易熔线熔断；可是，一旦发电机过载，
假设只超过60A，易熔线却不会熔断，致使发电机长时间过热，过早损坏，导致蓄电池过量充电，缩短蓄电池使用寿命。例如：某市运输公司1017、1046、3711号车时有此种现象发生。查其原因：由于蓄电池在车下没充足电，而又急于用车，想靠车上发电机充电来满足需要，结果适得其反，蓄电池不但没充足电，却使发电机长期过载而过早损坏。
我国的汽车工业正在迅猛发展，汽车电路问题亟待解决。河南省济源市环球运输集团公司采用了国内最新电路技术，拆除了原车中的总保险装置，换上必要的控制装置，使汽车电路具有以下四项功能:
a. 在全车电路中，不管什么地方出现短路(过载)故障，都不会烧毁线路，损坏电器设备。从根本上杜绝电气火灾事故的发生。
b. 在发电机短路、过载或供电线搭铁时，全车电器设备由蓄电池自动供电，可暂不做修理，让用户到达目的地或到修车的地方。
c. 在发电机及供电线正常，蓄电池供电电路短路时，发电机对蓄电池仍充电，而且确保发动机不熄火，仪表、信号电路正常工作，雾灯及必要的照明灯自动接通。这样不管白天、黑夜即使是雾天也不耽误车辆行驶。
d. 若发电机充量过大(过载)，能自动抑制充电电流，防止蓄电池过量充电；自动稳定发电机电压，确保全车安全供电。
采用新的电路技术改造了日本五十铃、一汽解放、二汽东风、南汽跃进、北汽吉普等汽车电路，没有一辆车因电路短路烧毁线路，损坏电器或途中抛锚的；没有一辆车因电路电压问题，烧坏用电器的。
汽车排气管位置与排气污染
汽车是一种能量很大的移动污染源，其排出的有害物质主要是一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO x)和碳氢化合物(HC)。正是这些有害的废气在污染着空气，污染着环境，影响着动、植物的生长，对人类健康造成了极大的危害。
随着汽车工业的发展和人们对社会生活环境要求的提高，限制汽车排放污染的呼声也越来越强烈，所采取的措施也越来越完善，这其中不仅包括在发动机和车辆上采用新技术，也包括对道路和交通方面提出的新要求。我国是一个实行右侧通行的国家，且大部分人以自行车代步或步行，而目前在我国道路上行驶的汽车，排气管安装在车辆右侧的占70◊左右。显
然，对于以自行车代步或在人行道上
步行的人们，汽车排气管安装在右侧
对其造成的直接危害要远远大于排气
管安装在左侧的车辆。
据统计，目前排气管安装在右侧
的国产汽车有：金杯、星光、江铃、北京
吉普、北京小型客车、北京轻型载货汽
车、南京依维柯、天津夏利、三峰小型
客车、广州标致、沈飞SFQ2022JC、大
桥DQ2022、万山小型客车、仪征小型
客车、龙江客车、哈尔滨客车以及一些
老型号的载货汽车。对于进口车，东欧
国家(包括前苏联)生产的汽车排气管
几乎全部安装在右侧，如吉姆、吉斯、
伏尔加、华沙、胜利、波罗乃兹、拉达和
莫斯科人等；从日本丰田、日产、本田、
三菱、马自达、铃木、大发、五十铃等公
司进口的车辆，排气管右侧安装的也
占绝大多数。
汽车排气管安装位置对道路两侧
行人的直接危害，国外汽车生产厂家
及销售部门早就认识到了，并且也根
据不同国家的交通法规确定了不同的
排气管安装位置。例如法国雷诺汽车
公司生产的雷诺18型汽车有多种型
号，其中R1340和R1341适合中国使
用。对这个问题，我国的有关职能部
门、生产厂家和国人都应该重视起来,
对进口车和国内生产车都应限制其排
气管安装位置，对目前在用的排气管
右侧安装的汽车也要采取切实可行的
改进措施，力争最大限度地降低排气
管右置对我国人民的直接危害，促进
我国汽车工业的发展。 (责任编辑
洪 雨)—
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