天然气无色、无味、无毒且无腐蚀性，天然气的成分依产地不同而有所差异，但其主要成分是甲烷(85％～98％)和少量的乙烷、丙烷等，还有少量的氮气、氧气、二氧化碳和硫化物。甲烷的分子结构是由一个碳原子和四个氢原子组成，燃烧产物主要是二氧化碳和水。与其他化石燃料相比，天然气燃烧时仅排放极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物，因此，天然气是一种清洁的能源。
天然气汽车顾名思义就是以天然气作为燃料的汽车。它可分为常压天然气汽车、液化天然气汽车和压缩天然气(Compressed Natural Gas，简称CNG)汽车，由于常压天然气汽车因携带燃料的容器太大，已被淘汰；而液化天然气汽车绝热要求严格，使用数量较少，因此常说的天然气汽车主要是压缩天然气汽车。截止2003年底，世界上的天然气汽车数量为330万辆，而使用较多的是压缩天然气汽车，全世界有CNG加气站6621个。CNG加气站将天然气管线中的气体一般先经过前置净化处理，除去气体中的硫和水分，再由压缩机组将天然气压力由0．1～1．0MPa压缩到25MPa，最后通过售气机给车辆加气。
按照燃料使用状况的不同，天然气汽车可分为：
（1）单燃料天然气汽车，发动机只使用天然气作为燃料。
（2）两用燃料天然气汽车，既可以使用天然气也可以使用汽油作为燃料。
（3）双燃料天然气汽车，可以同时使用液体燃料(汽油或柴油)和天然气。
天然气汽车的优点
1、抗爆性能好
天然气的主要成分是甲烷，甲烷的MON(马达法辛烷值)为140，大多数天然气的MON为115～130，具有很强的抗爆性。研究表明，燃用天然气的发动机应采用的合理压缩比为12，允许的压缩比为15，通过提高压缩比可大幅度提高发动机的热效率，弥补由于热值低带来的发动机功率下降，从而使天然气汽车获得更好的动力性和燃料的经济性。
2、燃烧完全天然气本身是气态，与空气混合均匀，燃烧完全，不结炭，可提高热效率10％以上。
3、对环境污染小汽车使用天然气作燃料与使用汽油作燃料相比，一氧化碳减少97％，碳氢化物减少72％，氮氧化物减少39％，二氧化碳减少24％，二氧化硫减少90％，苯、铅等粉尘减少100％，噪音降低40％。
4、资源丰富我国天然气地质资源量估计超过55万亿m3，预测天然气可采资源量为12万亿m3，可采储量前景看好，可采100年以上，在世界上属资源比较丰富的国家。使用天然气可减轻对石油资源的依赖，有利于我国经济的健康发展。
5、经济性好用天然气作发动机燃料，其燃料费用是汽油车的2／3(天然气尽管其热值较汽油略低，但其价格便宜)，加上天然气的着火极限较汽油宽，它可在α=0．58～1．8的范围内着火燃烧，这样有利于燃烧稀混合气，提高使用天然气汽车的燃料经济性。由于燃料燃烧完全，无结炭、无爆震，汽车使用寿命大大延长，维修费用仅为汽油车的70％。
6、安全性好天然气相对密度较空气小，为0．58，一旦发生泄漏，会很快在空气中消失。但汽油不易扩散，一遇火星，易于着火燃烧。
天然气汽车的缺点
1、功率下降
天然气与空气的混合气热值较汽油低且充气量系数小，使用天然气时，如不改变发动机的结构参数，发动机的功率要下降10％～18％。
2、点火所需能量大天然气比汽油着火温度高(天然气的着火温度为537℃，而汽油的着火温度在430℃以下)，因此需要较高的点火能量。
3、行驶距离短由于天然气的能量密度低，压缩天然气汽车携带的燃料量较少，一般行驶距离较汽油车短。在城市行驶的出租车，白天需加气2～3次。
4、较大缸体容器增加重量并减少行李箱空间气态天然气的能量密度比汽油小得多。1m3常压天然气装入20MPa的储气瓶中，约占5L容积，而与之等热量的汽油(0．81kg)只占1．1L容积，CNG所占容积等于汽油的4．5倍。要保证相同的续驶里程，天然气汽车储气瓶的体积比汽车油箱就要大许多。虽然可以充分利用原来闲置的空间，但还是会占据一些本来可以作为行李箱等用途的一些有用空间，同时增加了布置上的难度。由于高压气瓶本身的质量较大，使汽车的整备增加，多多少少会使汽车的有效载重质量减少。这些问题在轿车上显得更为突出。
