CNG发动机

概念定义

CNG发动机是以压缩天然气（Compressed Natural Gas，CNG）为燃料的气体内燃机。天然气的主要可燃成分为甲烷，储存时通常采用压缩方式，以解决气体燃料较液体燃料更难储存的问题。CNG发动机可作为汽油动力之外的车辆动力方案，也是发展较成熟的气体发动机类型之一。

汽车使用的CNG发动机通常属于往复式活塞内燃机。燃料在汽缸内燃烧后形成高温、高压气体，推动活塞往复运动，再由曲轴将直线往复运动转换为旋转动力，用于驱动车辆。

CNG发动机的基本循环包括进气、压缩、点燃和排气。发动机先吸入空气，并使天然气与空气形成可燃混合气；活塞随后对混合气进行压缩，点火装置将其点燃。燃烧产生的膨胀气体推动活塞完成做功，燃烧产物再经排气过程排出汽缸。

天然气的着火点高于柴油，因此由柴油发动机改装而来的CNG发动机采用点燃方式工作，并使用火花塞引燃混合气，其压缩比也低于柴油发动机。燃料与空气的混合和喷射可由电子装置控制，以配合发动机在不同工况下运行。

CNG动力系统的核心由燃料储存、燃料供给、混合与点火、燃烧做功及动力输出等部分组成。压缩天然气作为储存的化学能来源，经燃料供给环节与空气混合后进入汽缸。火花塞负责点燃混合气，汽缸、活塞和曲轴机构则把燃烧释放的能量转换为机械动力。发动机的进排气系统分别承担空气进入和燃烧产物排出的功能。

CNG发动机既可形成区别于汽油版的独立动力版本，也可由既有内燃机技术改装而来。现有应用中，部分CNG发动机由柴油发动机改装，其点火方式和压缩比会随天然气的燃烧特性作相应调整。

CNG发动机主要用于道路交通工具，其中公交车辆是较常见的应用场景。内燃机输出的旋转动力可直接用于车辆驱动；按照内燃机的一般用途，这类动力也可用于带动其他机械装置。采用意大利技术的相关CNG动力版本，则以区别于汽油版的动力选择出现，并以降低使用成本为主要应用特点。

气体燃料较容易与空气充分混合，燃烧产生的有害气体相对较少。CNG技术也面临气体储存难度高于液体燃料的特点，因此采用压缩储存方式。其实际动力系统需要同时处理燃料储存、供给、点火及发动机匹配等环节，而不能直接沿用柴油发动机的压燃工作方式。