率以降低NOx的生成与排放。二甲醚的十六烷值高于柴油，自燃温度低，滞燃期比柴油短，NOx排放与燃烧噪音比柴油低。
二甲醚的低热值为柴油的64.9％，为了达到与柴油相当的动力水平，必须增大每循环供油量。二甲醚理论混合气热值为3066.7KJ/Kg，而柴油的理论混合气热值为291lKJ/Kg。因此柴油机燃用二甲醚的升功率不仅不会降低，反而会升高。二甲醚的汽化潜热比柴油的高，因此会大幅度降低柴油机最高燃烧温度，减少NOx的排放量。低沸点的特点使得二甲醚在喷入汽缸后即可汽化，其油束的雾化特性将明显优于柴油，可在低喷射压力下就能满足燃烧要求。
二甲醚可以从来源丰富的煤、天然气和生物质中提炼，如大规模生产时其成本低于柴油,作为汽车燃料有非常好的发展前景。
4. 生物柴油（植物油）
生物柴油是一种由植物油或动物脂肪与醇类化合物在催化剂的作用下进行酯化反应生成的脂肪酸甲酯类化合物。其原料来源广泛，油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂，以及动物油脂、费餐饮油料（地沟油）等均可用作生产生物柴油的原料。
生物柴油具有优良的环保优势，其具有运动粘度高、安全性能好、燃烧性能优良的优点。同时，生物柴油属于可再生资源，可减少人类对石油的依赖。可以单独使用，也可以与石化柴油调和使用，还可以作为添加剂用来提高燃烧效率。
和传统柴油相比，生物柴油具有润滑性能好，储存、运输、使用安全，抗爆震性好，燃烧充分，环保及可再生等优势。目前世界上大多使用20%生物柴油与80%传统柴油混配。使用生物柴油，可使柴油车尾气中有毒有机物排放量减小90%，颗粒物减小80%，无SO2和有机铅排放，CO2和CO排放量也仅是使用传统柴油的10%。
但是，使用生物柴油也有其不利的一面。燃用生物柴油低温启动性能较差，燃烧排放物中NOx含量很高。生物柴油成分中含有微量甲醇与甘油，这会使与之接触的橡胶零件，如橡胶模、密封圈、燃油管等受到腐蚀。另外，由于生产生物柴油的原料来源分散品种复杂使得生物柴油的品种也变得很复杂。
5. 氢燃料
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氢是清洁燃料，采用氢气作燃料，只需略加改动常规火花塞点火式发动机，其燃烧效率比汽油高，混合气可以较大程度地变稀，所需点火能量小，有利于节约燃料。氢气也可以加入其它燃料(如CNG)中，用于提高效率和减少N0排放。氢的质量能量密度是各种燃料中最高的一种，但体积能量密度最低，其最大的使用障碍是储存和安全问题。宝马公司一直致力于氢气发动机研制，开发了多款氢发动机汽车，其装有V12氢发动机的7系列轿车是世界上首批量产的氢发动机，该发动机可使用氢气和汽油两种燃料。
6. 天然气
由表1.3可以看出天然气辛烷值明显高于汽油，所以燃用天然气的发动机可以适当提高压缩比，从而提高热效率。天然气沸点低，故而低温启动性能及低温运转性能良好，在暖机过程中不需额外的加浓，不完全燃烧成分少。自燃温度较高，故不能采用压燃；且由于自燃温度比汽油还高，发动机需采用较高的点火能量，以保证点火的可靠性。天然气的燃料低热值较高，但由于天然气为气态在混合其中占有一定体积，混合气的燃料低热值较低，这会使燃用天然气时功率下降。另外，天然气的着火极限下限较低，有利于采用稀薄燃烧的燃烧方式。
与传统发动机燃料柴油和汽油相比，天然气作为气体燃料由C1～C3的HC组成，分子量小，与空气的混合气混合更为均匀，燃烧比较完全，且功率较低，缸内温度也较低，从而可大大降低，HC和NOX的排放，同时也改善了颗粒排放。燃用天然气与汽油相比，CO可降低70%，NOX和非甲烷类碳氢可降低80%，CO2低30%，HC可降低70%。因此对净化环境和缓解能源危机颇为有益。
在经济性方面，目前天然气的价格比汽油和柴油低得多，燃料费用一般可节省50%左右，大大降低了汽车的运营成本。而且，发动机使用天然气作燃料运行平稳、噪音低、无积碳，能延长发动机的是用寿命，节约50%以上的维修费用。其次，天然气与汽油相比燃点高、密度低、着火极限较窄，储存使用安全性高。
7. 小结
通过以上对各种不同种类的内燃机代用燃料的对比分析，我们可以发现每一种燃料都有各自的优势。但这只是基于内燃机工作过程的理论研究，评价一种燃料的优劣还需要更多方面的综合考虑。
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由图1.2可以看出，在我国的能源消费结构中除去石油煤炭的利用与世界有很大差距外，最为突出同时与以上代用燃料最相关的一个问题就是，在天然气的利用方面，天然气在我国能源消费总量中的比例只有2.1%，远低于世界平均23%的水平。然而，我国却拥有着十分丰富的天然气资源。有资料表明，我国已探明天然气储量达2.6万亿立方米，可采储量前景看好，按国际通用口径，预计可采储量可达7万亿至10万亿立方米，可采95年，在世界上属资源比较丰富的国家。而且，世界上已开采利用和探明的远景油气资源主要赋存于海相地层，而我国目前正在开发利用及探明的远景油气资源大部分却来自陆相盆地。根据我国目前在海相领域发现的规模最大的普光整装气田来看，在拥有广阔海相领域的中国，天然气资源前景十分可观。在拥有丰富的资源的前提下，大力发展天然气有助于缓解我国对石油进口的过度依赖，及改善落后的能源利用形式。
相比与其它几种代用燃料，天然气在技术发展方面有着较大优势。目前随着天然气的开发利用，车用天然气的技术应用已经成熟，并且其使用效果比目前开发出的液化气汽车更环保、节能、经济、安全。尤为突出的是在其经济性能方面，对于出租车来说，若每百公里耗汽油按8升、耗气按8立方米测算，则烧气比烧油要节省燃料费36%～55%。如果每天行使里程按250公里计算，一年可节省燃料费1.46万～2.19万元左右。出租车的改装费用约为4000～6000元/台，4个月左右就可以收回成本。同时，我国在天然气加气站建设方面的技术与政策都较其它种类燃料完全。
随着西气东输工程的启动和建设以及国家对天然气发展的大力支持，天然气汽车在未来的发展有着十分明显的优势。在下面的内容中将以天然气发动机为题的展开研究。
1.2.4 天然气汽车在国内外的发展现状
天然气汽车在世界上已有70多年的历史。20世纪20年代末、30年代初，意大利人为解决车用汽油短缺问题，率先开发了常压囊式天然气汽车和CNG汽车。到20世纪80年代，由于石油危机加重，改善环境的呼声日渐高涨和压缩机技术的不断进步，天然气汽车获得较快发展。1986年，30多家燃气企业在加拿
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大渥太华成立了国际天然气汽车协会(IANGV)。自20世纪90年代以来，天然气汽车发展的要素进一步成熟，俄罗斯、美国等国分别成立了天然气汽车协会。
根据世界燃气汽车协会的最新统计，截止到2008年3月，全世界天然气汽车总量超过850万辆，近几年天然气汽车的年均增长率超过30%；天然气加气站则超过了12000座。阿根廷、巴基斯坦、巴西、印度、伊朗和意大利的天然气汽
车保有量居世界前六位。值得注意的是，近几年亚太地区的天然气汽车发展迅速，2000-2007年年均增长50%，其中巴基斯坦、印度、伊朗的CNG汽车保有量分别达到165万辆、82万辆和73万辆(见表1.5)。
表1.5 部分国家天然气汽车及加气站统计数据 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 国家 阿根廷 巴基斯坦 巴西 印度 伊朗 意大利 哥伦比亚 孟加拉 乌克兰 亚美尼亚 美国 俄罗斯 天然气汽车拥有量（辆） 1698700 1650000 1532844 821872 730107 432900 251688 160000 120000 101352 100000 95000 加气站数量（座） 1753 1923 1612 325 402 609 313 211 224 206 1100 222 月均天然气消费量（万标准立方米） 24713 — 21339 5200 — 4900 4500 2136 4600 2380 5500 2400 截止时间 2008.3 2008.1 2008.3 2008.3 2008.4 2007.3 2007.5 2007.9 2007.9 2008.3 2007.9 2007.9 1999年，我国启动了―空气净化工程清洁汽车行动‖，由原国家科委牵头，联合原国家计委、国家环保总局、建设部等13个部委成立了全国清洁汽车行动协调领导小组，随后启动了北京、上海、重庆、四川等12个示范城市和地区，2005年示范城市和地区扩大到19个。2006年，国家再次启动―节能与新能源汽车‖高科技计划，继续强力推进天然气汽车发展的进程。中国的天然气汽车进入了快速发展期。
截至2007年底，全国已有30个省市自治区的80多个城市推广天然气汽车。其中16个重点推广城市(地区)共发展天然气汽车26.5万辆，比2006年增长近8万辆；建成天然气加气站555座，比2006年增加75座。我国天然气汽车和加气
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