然而有一種説法稱,天然氣車並不環保,這是什麼原因呢?今天的卡車小百科,我們就來分析分析。
天然氣主要成分烷烴,其中甲烷佔絕大多數,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷等。
在天然氣卡車中,分為了CNG(壓縮天然氣)和LNG(液化天然氣)兩種,從字面意思上能夠理解,CNG、LNG本質上都是天然氣,只是形態不同而已。
卡車天然氣的儲存形式
● CNG——常温高壓存儲
CNG是壓縮天然氣(CompressedNatural Gas),是將天然氣直接壓縮,以20.7~24.8MPa的壓力儲存在壓力容器中。
● LNG——液態超低温儲存
LNG是液化天然氣(LiquefiedNatural Gas),天然氣經壓縮、冷卻至其沸點(-161℃)温度後變成液態,然後常壓低温儲存的方式存放在-161.5℃、0.1MPa左右的低温容器內。
相較於CNG,LNG是低温低壓儲存,LNG體積約為同量氣態天然氣體積的1/625,質量僅為同體積水的45%左右。但LNG對容器的要求較高,需要防腐隔熱的專用容器存放。
為什麼説天然氣發動機也存在污染?
説到這,我們需要普及下天然氣發動機的工作方式。
發動機工作時,燃料與空氣以一定比例混合,才能形成可以燃燒的混合氣。而每克燃料完全燃燒所需的最少的空氣克數,叫做理論空燃比。
天然氣的理論空燃比為17.2,即完全燃燒1克天然氣需要17.2克空氣。
在理論空燃比的情況下,天然氣燃燒後的產物以二氧化碳和水為主,而目前主流的國四國五天然氣發動機為了提升效率和排放,採用的是稀薄燃燒。
所謂稀薄燃燒,就是更大的空燃比。也就是説,混合氣體空燃比大於17.2,汽缸內有更多空氣參與燃燒。
● 省油不説,還減排?
這樣一來,直接好處就是熱效率提高。同時隨着空燃比的增加,燃燒更加充分,尾氣中的一氧化碳和碳氫化合物的量減少。
然而這樣並非十全十美,稀薄燃燒由於有過量的空氣參與燃燒,在高温和富氧的條件下,會產生較多的氮氧化物,若排放措施不夠完善,就會使氮氧化物排放超標。
目前,國四、國五天然氣卡車多采用稀薄燃燒+DOC(部分國五車在DOC基礎上,加入了EGR)的技術路線,作為三元催化的簡化版,DOC只能處理碳氫化合物和一氧化碳,無法對氮氧化物進行處理。
因此,如果天然氣發動機內部的排放措施不夠完善,僅靠一個DOC是無法滿足排放要求的。
加上EGR以後,情況就好多了。
EGR主要作用就是降低缸內燃燒温度,從而減少氮氧化物。經過EGR進入發動機二次燃燒後排放出的尾氣氮氧化物含量,會比單次燃燒排出的尾氣降低約30%-50%。
而到了國六時代,氮氧化物排放進一步嚴格。為了排放達標,國六天然氣發動機將技術路線改為當量燃燒+EGR+三元催化。
當量燃燒,就是參與燃燒的空氣與天然氣的比例接近理論空燃比,也就是17.2左右。
沒有了過量的空氣參與燃燒,再加上EGR和三元催化,氮氧化物自然就容易控制下來。
● 編後語
技術發展到今天,無論是稀薄燃燒+DOC還是當量燃燒+EGR+三元催化,我們都可以通過適當的方法使其排放達標。天然氣車不環保,看來是個偽命題。