前言
　　在世界范圍內(nèi)保有量不斷增長，汽車排放污染物造成的生態(tài)危害日益加劇，以及由于石油資源的短缺，促使人們開始努力去尋找開發(fā)清潔的替代燃料汽車。目前已經(jīng)出現(xiàn)的清潔汽車有太陽能汽車．電動(dòng)汽車，氫燃料汽車，醇燃料汽車，以及燃?xì)馄嚨?。清潔汽車多處于試?yàn)開發(fā)階段，而燃?xì)馄囎鳛榍鍧嵠囍行囊粏T，其技術(shù)已趨成熟，應(yīng)用也較廣泛，我國針對(duì)不同地區(qū)的不同情況制定了相應(yīng)的政策推廣，燃?xì)馄嚻浔Ｓ辛坎粩嘣鲩L：因而，現(xiàn)階段我國清潔汽車安全問題主要是指燃?xì)馄嚢踩珕栴}。
　　由于我國貧油富氣，LPG仍需進(jìn)口，因此，其正可以緩解我國能源結(jié)構(gòu)矛盾的燃?xì)馄噾?yīng)首推天然氣汽車，其次，天然氣汽車其排放的清潔性亦遠(yuǎn)高于LPG汽車，天然氣汽車應(yīng)當(dāng)是我國未來一段時(shí)間清潔汽車發(fā)展的主要推廣對(duì)象。再者，燃?xì)馄囆略鯨PG供氣系統(tǒng)或天然氣供氣系統(tǒng)后，天然氣供氣系統(tǒng)所帶來的不安全因素，是燃?xì)馄嚢踩珕栴}的主要部分，因此，解決燃?xì)馄嚨陌踩裕渲饕獑栴}應(yīng)當(dāng)在于解決天然氣汽車的安全性。
　　現(xiàn)階段我國各個(gè)推廣天然氣汽車城市中絕大多數(shù)的使用天然氣作燃料的汽車均為采用高壓貯氣瓶貯存燃料，并且，目前多是由汽油車改裝而來的使用化油器的汽油一天然氣兩用燃料汽車，柴油一天然氣雙燃料汽車數(shù)量尚少，電噴天然氣汽車尚處試驗(yàn)開發(fā)階段，因此，本研究報(bào)告主要針對(duì)采用高壓貯存天然氣燃料并可以汽油作燃料的使用化油器控制燃料配比的汽車，即壓縮天然氣一汽油兩用燃料汽車。為敘述方便以下均簡稱CNG汽車或天然氣汽車。因此燃?xì)馄囅到y(tǒng)安全性研究任務(wù)主要落實(shí)壓縮天然氣汽車系統(tǒng)安全性，并且，應(yīng)針對(duì)普遍使用的化油器式汽車。而天然氣汽車系統(tǒng)，我們認(rèn)為主要針對(duì)天然氣供氣系統(tǒng)和加裝這一系統(tǒng)后所涉及的一些部件。于是，針對(duì)壓縮天然氣汽車的供氣系統(tǒng)安全性我們做了專題研究并提出如下報(bào)告。
　　一、天然氣汽車的基本狀況
　　1.1　對(duì)于天然氣這種優(yōu)質(zhì)的汽車燃料，我們已有如下認(rèn)識(shí)：
　　1.1.1　抗震性高
　　天然氣主要成分是甲烷，甲烷的研究法辛烷值是RON130，具有很高的抗爆震性能，據(jù)國外研究：燃用天然氣的專用型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)采用的合理壓縮比為12：1，允許壓縮比可高達(dá)15：1，具有采用提高壓縮比的方法大幅度提高汽車的動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性的潛力。
　　1.1.2　混合氣發(fā)火界限寬
　　天然氣與空氣混合后的工作混合氣具有很寬的發(fā)火界限其過量空氣系數(shù)的變化范圍為0.6～1.8，可在很大范圍內(nèi)改變混合比，利于采用稀薄燃燒技術(shù)。
　　1.1.3　有害污染物排放量小
　　天然氣與空氣具有相同的聚集狀態(tài)，不產(chǎn)生冷疑物，混合良好，燃燒較完全。燃燒產(chǎn)物中CO、HC及NO_X等有害氣體的排放量均大大低于汽、柴油，冷起動(dòng)時(shí)SO₂的排放量也小。
　　1.1.4　可延長發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)油的使用壽命
　　由于混合氣成分均勻，燃燒完全，燃燒室內(nèi)積炭少，進(jìn)氣通道和缸內(nèi)無燃料冷凝物，因而氣缸壁與活塞組表面的油膜不會(huì)被沖刷，機(jī)油盤內(nèi)的機(jī)油不會(huì)被稀釋，從而可降低氣缸和活塞零件的磨損，提高其壽命。同時(shí)可延長機(jī)油的使用期限，減少機(jī)油耗量。
　　1.1.5　降低燃料費(fèi)用
　　大量的試驗(yàn)結(jié)果表明1m³天然氣的使用效果相當(dāng)于1～1.1L汽油，目前國外經(jīng)壓縮處理的天然氣價(jià)格每立方米都在汽油每升價(jià)格的一半以內(nèi)，我國也存在較大油氣差價(jià)。
　　1.1.6　燃料可就地取材
　　對(duì)于各天然氣產(chǎn)區(qū)采用天然氣作汽車燃料，可減少液體燃料由產(chǎn)區(qū)至消費(fèi)區(qū)的運(yùn)輸量，尤其對(duì)盛產(chǎn)氣而產(chǎn)油少的地區(qū)有長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。
　　1.1.7　具有良好的安全性
　　天然氣本身無毒，盛裝在密閉容器內(nèi)，即使發(fā)生泄漏，因它較空氣輕能迅速升空擴(kuò)散，不會(huì)滯留在周圍，而且天然氣的著火溫度較高不易點(diǎn)燃，國外通過大量試驗(yàn)和使用調(diào)查都證實(shí)了天然氣汽車比汽油車有更高的安全性。
　　1.1.8　光華學(xué)反應(yīng)極弱
　　天然氣的主要成份甲烷在碳?xì)淙剂现泻剂孔畹?。燃燒產(chǎn)物中CO₂的含量較燃用汽油和柴油時(shí)約低1／5，未燃HC排放量更低光化學(xué)反應(yīng)很弱，對(duì)減少大氣層的溫室效應(yīng)更為有利。
　　其主要缺點(diǎn)則是：氣體燃料單位容積的能量低，為保證一次充氣能夠有足夠長的續(xù)駛里程，必須壓縮至20MPa進(jìn)行儲(chǔ)存，或經(jīng)液化至-161℃條件儲(chǔ)存于保溫容器內(nèi)。高強(qiáng)度的普通高壓氣瓶會(huì)增加汽車的整備質(zhì)量，并相應(yīng)降低汽車的有效載荷。
　　1.2　天然氣汽車的安全隱患：
　　針對(duì)天然氣的以上特點(diǎn)，各國對(duì)于汽車燃用天然氣做了大量的工作，先后提出了發(fā)展天然氣汽車的規(guī)劃，目前天然氣汽車已發(fā)展成為清潔替代燃料中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的新型燃料汽車。我國也在近年來對(duì)發(fā)展天然氣汽車倍加重視，在有條件的省市設(shè)立了重點(diǎn)示范城市。重慶作為天然氣汽車推廣應(yīng)用示范城市之一，早在六十年代就做了大量的基礎(chǔ)性研究工作，并做了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用推廣，由此積累了豐富的研究、開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。四川省則可說是在全國推廣應(yīng)用天然氣汽車最早、最廣、最好的天然氣汽車大省。
　　目前，天然氣在汽車上用得最廣泛的儲(chǔ)存手段仍然是高壓氣瓶(20MPa)。液態(tài)天然氣的方法尚未達(dá)到實(shí)用階段。高壓天然氣在汽車上應(yīng)用時(shí)，存在著汽車的使用安全問題，除心理上的因素之外，在技術(shù)上也還有一些復(fù)雜問題，與發(fā)動(dòng)機(jī)液體燃料相比，在汽車上配置了高壓燃料儲(chǔ)備，輸送系統(tǒng)，在使用時(shí)有發(fā)生爆炸失火的危險(xiǎn)性。其原因如下：天然氣主要成份是甲烷，它的著火范圍比汽油寬，在封閉容器中其氣相比汽油容易形成易爆混合氣。在燃用汽油時(shí)密封不嚴(yán)，泄漏的汽油遇到火源時(shí)主要引起擴(kuò)散燃燒，在漏出天然氣時(shí)形成的混合氣，發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)性大。在系統(tǒng)密封不良時(shí)，由于氣瓶裝置中氣體處于高壓狀態(tài)下，各種泄漏的可能性更大，在正常使用條件和發(fā)生事故時(shí)都可能發(fā)生系統(tǒng)密封不良的情況。密封不良的部件可能是氣瓶、聯(lián)接件、管路、供氣裝置的小總成。小總成密封不良則可能導(dǎo)致外部泄漏或內(nèi)部泄漏。
　　雖然，理論上天然氣汽車的安全性超過汽油汽車，但這是基寸：對(duì)氣瓶的可靠質(zhì)量，聯(lián)接的可靠性，燃料系統(tǒng)部件結(jié)構(gòu)的成熟性的信任而來的。任何一個(gè)推廣使用天然氣汽車的國家，其使用之初，會(huì)有這樣或者那樣的問題出現(xiàn)，其中有結(jié)構(gòu)方面的問題，有材料選擇的問題，有操作的問題，亦有維護(hù)保養(yǎng)，以及最初安裝工作的問題。
　　1.2.1　以下是來自國外的一些有關(guān)情況：
　　在前蘇聯(lián)，天然氣公司汽車和出租車于1986年在列寧格勒開始運(yùn)行，即從各公共汽車制造廠和高爾基汽車制造廠批量生產(chǎn)天然氣汽車之后開始。在天然氣汽車在列寧格勒運(yùn)行的三年期間發(fā)現(xiàn)了不少嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)缺陷，使得其不能保障運(yùn)載乘客的安全，發(fā)生了爆炸，汽車失火，甚至汽車司機(jī)和乘客中毒。
　　在天然氣汽車運(yùn)行了六個(gè)月后，高壓銅管曾被天然氣腐蝕并自行折斷，在運(yùn)送旅客過程中也發(fā)生了天然氣管線損壞而造成的爆炸事故。權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)管線的損壞進(jìn)行了分析認(rèn)為采用銅或銅合金作為天然氣高壓管線是不允許的。
　　在天然氣汽車制造廠不進(jìn)行天然氣燃料試驗(yàn)和試運(yùn)行就安裝了有毛病的天然氣裝置，汽車就投入運(yùn)行。經(jīng)常發(fā)生減壓閥沒有經(jīng)過調(diào)校、裝置不同位置發(fā)生天然氣泄漏，這些汽車在第一次加注天然氣后就已具有很大的危險(xiǎn)性。
　　大部分汽車經(jīng)過短時(shí)間運(yùn)行后氣瓶上的截止閥的密封墊就損壞了，墊片從頂桿座處脫落，造成截止閥閥桿彎曲和折斷，這常常引起天然氣的泄漏，并引發(fā)爆炸和失火，許多電磁閥因?yàn)殡娋€圈和密封破壞而損壞，汽車運(yùn)行2500～3000公里后，發(fā)生天然氣減壓器的膜片失靈。
　　由于結(jié)構(gòu)的不完善，制造質(zhì)量低，天然氣裝置密封性不好，不僅使天然氣汽車爆炸和失火的可能性增大，而且對(duì)駕駛?cè)藛T的狀態(tài)有一定的影響，造成人為的公路安全事故。曾有多起天然氣汽車司機(jī)嚴(yán)重中毒而入院治療，在1987年到1989年間就有15部天然氣汽車發(fā)生爆炸和失火。
　　以下是一些發(fā)生的典型的天然氣汽車的運(yùn)行故障和引發(fā)的嚴(yán)重后果：

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　　1.2.2　國內(nèi)天然氣汽車安全現(xiàn)狀：
　　根據(jù)我們對(duì)國內(nèi)一些天然氣汽車使用城市的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)在有的城市從使用之初到現(xiàn)在尚未發(fā)生過一起因天然氣裝置的不合格，安裝使用、維護(hù)不當(dāng)而造成的天然氣汽車事故，比較有代表性的城市就是瀘州，這當(dāng)然和他們各方面進(jìn)行了嚴(yán)格管理分不開的。同時(shí)，在有的城市卻因?yàn)橥辉驅(qū)е铝硕嗥鹛烊粴馄囀Щ鸬膰?yán)重事件，這和個(gè)別城市一味貪多求快的發(fā)展思路有關(guān)。并且，在過去使用的歷史中，也有過因天然氣汽車的關(guān)鍵部件不合格而造成的事故，幸無傷亡發(fā)生，但也為我們敲響了警鐘，可喜的是因?yàn)檫@起事故而引起的各方面對(duì)天然氣減壓裝置的高度關(guān)注，對(duì)其生產(chǎn)質(zhì)量的嚴(yán)密控制，而今尚未發(fā)現(xiàn)類似的事故發(fā)生。