2.7.2 LNG发动机

LNG指的是液化天然气，主要由甲烷构成。通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃，使之凝结成液体。天然气液化后可以大大节约储运空间，而且具有热值大、性能高等特点。所谓的LNG发动机就是以LNG燃料为动力的发动机。其实物如图2-78所示。

图2-78 LNG发动机实物图

LNG发动机的工作原理如图2-79所示。LNG发动机的工作原理与CNG发动机的工作原理差别不大。LNG从储气罐通过管路进入汽化器加热气化，经过稳压罐稳压后由燃气滤清器滤清，之后能过电磁切断阀控制进入减压阀稳压，减压后的燃气进入热交换器。燃气经计量阀后进入混合器与空气混合，燃气混合后经节气阀进入发动机。ECM（电控模块）则通过采集燃气流量和转速等，通过闭环反馈对整个发动机系统进行控制。

图2-79 LNG发动机原理图

目前，在天然气汽车开发中，CNG发动机还是占主体地位的。但是车辆行驶里程短、动力性、经济性不够理想，同时安全性能较差等问题逐渐暴露，为此LNG发动机逐渐显露其优点。

1）LNG的能量密度大，是CNG的3.5倍。存储效率更高，便于运输，发动机有效工作时间长，与CNG比较有更好的燃料经济性。

2）LNG的成分主要为甲烷，在通过深冷前的净化处理几乎除去了天然气中的全部杂质，因此纯度高。同时LNG燃料的单一性和一致性有利于发动机压缩比等参数的确定，避免了乙烷、丙烷等成分的爆燃导致发动机的不正常工作。

3）相比于储存在高压气瓶中的CNG，存储在具有绝热夹层的压力储气罐具有更高的安全性。

4）使用LNG可以充分利用其低温特性效率混合气的温度，从而降低燃烧温度，提高发动机的热效率，降低NOX排放。

5）LNG发动机对负载变化可以获得更好的响应性。

6）LNG发动机在冷能回收利用方面，比如冷藏车和空调车的应用上具有其他燃料不可比拟的优势[2]。

相对于CNG燃料而言，LNG具有无可比拟的优势，是今后天然气发动机的主要发展方向。

虽然LNG相对于其他燃料发动机而言具有无可比拟的优势，但是现在市面上投放使用量却只占天然气发动机的极少部分，主要原因是，目前存在的一些技术方面的难题。

1）天然气常温下难以液化，因此LNG的制取比CNG要复杂，而且LNG在常压下只有保持在-162℃以下才能呈现为液态，LNG的储气瓶和传输管路需要具有良好的绝热性能，其设计制造相当复杂，成本较高。

2）LNG发动机在补给上也存在一个比较重大的问题，对使用LNG发动机的机动车而言需要建设专门的加气站，加气站建设的投资巨大，对于LNG的大范围推广应用来说是个重大的难题。

3）LNG发动机的燃气系统改装费用较高。

4）LNG的自气化引起的问题还没有得到有效解决。